مشکلات اساسی امنیتی

در راکتور با دمای بالا و کمبودهای خاص در THTR-300

لوتار هان - ژوئن 1986

به امنیت "ذاتی" فرضی HTR

از زمان آغاز توسعه راکتور در دمای بالا، طرف های علاقه مند سعی کرده اند به مردم پیشنهاد دهند که HTR "ذاتا" ایمن است. این استراتژی تبلیغاتی مهندسی شده هوشمندانه بدون شک موفقیت هایی را به همراه داشته است، زیرا منجر به انتشار اطلاعات نادرست بی سابقه حتی در بحث انرژی اتمی شده است. مانند هر ادعای دیگری از سوی صنعت هسته ای، این ادعا بر اساس فرضیات علمی غیرقابل دفاع و نتیجه گیری های نادرست است.

در فناوری، به‌ویژه فناوری هسته‌ای، اگر سیستمی در حالت طراحی خود صرفاً بر اساس قوانین فیزیکی و شیمیایی باقی بماند و به عملکرد دستگاه‌های ایمنی فعال در هنگام برخورد با حوادث وابسته نباشد، ذاتاً ایمن نامیده می‌شود. مداخله پرسنل دستور داده شده است (طبق تعریف آلوین واینبرگ).

همانطور که مشخص است، راکتور آب سبک این ویژگی ها را ندارد. با این حال، همچنین کاملاً واضح است که عملاً تمام مفاهیم HTR که تاکنون به طور جدی دنبال شده اند، ذاتاً ایمن نیستند و به ویژه THTR-300 این ویژگی را ندارد. به عنوان مثال، دو مورد از الزامات مرکزی مرتبط با ایمنی، خاموش کردن و حذف گرمای باقیمانده (و در نتیجه حفظ محصولات شکافت) وابسته به تجهیزات ایمنی فعال و/یا در صورت بروز حوادث جدی و انتشار قابل توجهی از موجودی رادیواکتیو هستند. جلوگیری شود.

به عنوان اثبات ایمنی ذاتی ادعا شده، صنعت HTR معمولاً برخی از ویژگی‌هایی را ذکر می‌کند که در آنها HTR با راکتور آب سبک متفاوت است و گفته می‌شود که از نظر ایمنی اثرات سودمندی دارند. با این حال، HTR ذاتاً از این امر ایمن نیست، زیرا علاوه بر موارد ظاهراً مطلوب، HTR همچنین دارای خواص نامطلوب مرتبط با ایمنی است که انواع دیگر راکتورها ندارند. بیشترین مزیت های ادعایی HTR در زیر ارائه شده و در مورد آنها توضیح داده شده است:

• مشخصه: نسبت کم چگالی توان به ظرفیت گرمایی، یعنی افزایش دما آهسته تر در مقایسه با (در مقایسه با راکتور آب سبک یا پرورش دهنده) در صورت خرابی خنک کننده.
• توضیح: این صحیح نیست، بلکه فقط برای رویدادهایی با خرابی های خنک کننده خاص اعمال می شود. در مورد حوادث HTR ویژه ورود آب، ورود هوا و حوادث واکنشی، این ویژگی از اهمیت کمتری برخوردار است. اگر نیاز به سرمایش سریع باشد، ظرفیت گرمایی بالا نسبتاً مضر است.
• مشخصه: مقاومت در برابر دمای بالا عناصر سوخت سرامیکی و مواد ساختار هسته، بدون ذوب هسته مانند ب. با راکتور آب سبک امکان پذیر است.
• توضیح: عبارت صحیح است، اما مشکل واقعی را نادیده می گیرد. این در درجه اول در مورد احتمال ذوب هسته نیست، بلکه این سوال است که آیا و چگونه محصولات شکافت رادیواکتیو می توانند آزاد شوند. در دمای بالای 1600^o نسبت های قابل توجهی از محصولات شکافت از ذرات سوخت و از مجموعه های سوخت آزاد می شود. این اثر در دماهای بالاتر و حداکثر در حدود 2500 افزایش می یابد^oC رهاسازی های عظیمی در مدار اولیه وجود دارد. بدون اینکه گرافیت قوام مکانیکی خود را از دست بدهد، می‌توان به دمایی که در آن رهاسازی‌های خطرناک رخ می‌دهد، در هسته همه راکتورهای بزرگ و بزرگ با دمای بالا به دلیل تصادفات رسید. این بیانیه که ذوب هسته با HTR امکان پذیر نیست، گمراه کننده است و برای مکانیسم های انتشار مرتبط نیست.
• مشخصه: ضریب دمای منفی واکنش پذیری، یعنی کاهش تولید برق با افزایش دما.
• توضیح: این خاصیت مختص HTR نیست، اما در راکتورهای آب سبک نیز وجود دارد. بدون این ویژگی، نه HTR و نه راکتور آب سبک تایید نمی شوند. HTR به طور خاص به یک ضریب دمای منفی واکنش نیاز دارد، زیرا در صورت گرمایش تصادفی - بر خلاف مورد راکتور آب سبک - اثر تعدیل کننده حفظ می شود. همچنین می توان بیان کرد که ضریب دما با افزایش دما کمتر و کمتر منفی می شود و در عین حال عدم قطعیت ها در دانش سیر آن بیشتر و بیشتر می شود و از حدود 1200 بالاتر می رود.^oC مقادیر آن به طور تجربی تأیید نشده است. یکی دیگر از معایب خاص HTR این است که حوادث واکنش پذیری با خنک کننده سریع امکان پذیر است.
• مشخصه: هلیوم خنک کننده خنثی فیزیکی داخلی، فاز پایدار، نوترونی.
• توضیح: صحیح است که گاز خنک کننده حاوی ناخالصی هایی باشد که می تواند منجر به پدیده خوردگی در مجموعه های سوخت شود. بنابراین یک سیستم تمیز کردن گاز باید به طور خاص برای کاهش این ناخالصی ها، از جمله موارد دیگر، ارائه می شد. دو ویژگی دیگر هلیوم (پایداری فاز، خنثی بودن فیزیکی نوترون) ارتباط کمی دارند. در غیر این صورت، فقط هلیوم می تواند به عنوان خنک کننده استفاده شود.

مزایای ایمنی آشکار HTR البته باید با معایب و مشکلات ایمنی خاص آن مقایسه شود. برخی از خواص مثبت ذکر شده بر اساس انتخاب گرافیت به عنوان ماده تعدیل کننده و ساختاری است. ویژگی‌های گرافیت همچنین مسئول احتمالات تصادفی HTR معمولی و HTR هستند، یعنی واکنش‌های گرافیت-آب پس از حوادث ورودی آب (ناشی از نشت ژنراتور بخار) و آتش‌سوزی گرافیت پس از حوادث ورودی هوا. در صورت خرابی اضافی عملکردهای ایمنی مورد نیاز (به عنوان مثال در صورت ورود آب: خاموش شدن مولد بخار، حذف گرمای باقیمانده، خاموش شدن راکتور)، این حوادث کنترل نمی شوند و می توانند منجر به انتشار غیرقابل کنترل با آسیب قابل توجه در دستگاه شوند. در مجاورت راکتور از جمله به این دلیل که این انتشارها زودتر از پس از یک حادثه گرمایش هسته خالص اتفاق می‌افتند، می‌توان فرض کرد که حوادث ناشی از ورود آب و هوا، فرآیندهای حادثه‌ای مسلط بر خطر را در HTR آغاز می‌کنند.

علاوه بر این نوع حوادث، به اصطلاح حوادث واکنشی، یعنی حوادثی که در اثر نقص در سیستم های میله کنترل و خاموشی ایجاد می شوند، به میزان قابل توجهی در خطر حوادث در راکتورهای با دمای بالا نقش دارند.

می توان قطعی تلقی کرد که لابی HTR به بررسی های حادثه به عنوان بخشی از فرآیند تایید THTR-300 و تجزیه و تحلیل های ایمنی HTR از KFA (تاسیسات تحقیقات هسته ای) یولیچ اشاره خواهد کرد تا ادعای خود مبنی بر اینکه حوادث ذکر شده را اثبات کند. کنترل می شوند یا به آسیب های مربوطه در مجاورت سیستم منجر نمی شوند، حتی اگر سایر سیستم های ایمنی از کار بیفتند. لازم به ذکر است که مطالعات ارائه شده تاکنون در مورد خطر حادثه راکتورهای با دمای بالا، موقت، ناقص، تا حد زیادی ناامن و از نظر علمی ناسازگار است. قبل از اینکه حتی یک اجماع قابل تصور باشد یا حتی یک اختلاف نظر محدود شود، عناصر اساسی و پیش نیازهای یک فرآیند بحث علمی- فنی هنوز معلق هستند. ب- بررسی انتقادی و مستقل، قابلیت ردیابی و دسترسی به منابع.

علاوه بر این، عجیب است که تاکنون مطالعات ریسک فقط بر روی مفاهیم HTR انجام شده است که یا هرگز محقق نمی شوند (HTR-1160) یا فقط روی کاغذ وجود داشته اند (HTR-500، ماژول)، اما تنها هستند. در آلمان سیستم HTR در مقیاس بزرگ، THTR-300 وجود دارد، به جز یک مطالعه کوتاه سطحی، هیچ بررسی خطر وجود ندارد.

ویژگی های THTR-300 که از نظر ایمنی مضر است

ارزیابی مرتبط با ایمنی THTR-300 بر اساس ویژگی های طراحی و اصول ساخت آن - صرف نظر از هرگونه شگفتی منفی در طول راه اندازی - تعدادی از ویژگی های نامطلوب مرتبط با ایمنی را نشان می دهد. یک ارزیابی جامع از طراحی مرتبط با ایمنی THTR-300 در این مرحله انجام نمی شود. تنها سه ویژگی طراحی در اینجا به عنوان نمونه مورد بررسی قرار می گیرند، که نه تنها از یک موقعیت بحرانی سوال برانگیز به نظر می رسند، بلکه با قوانین و مقررات هسته ای و به اصطلاح فلسفه ایمنی در فناوری هسته ای تضاد دارند. همچنین با در نظر گرفتن تفاوت بین راکتورهای آب سبک (که مقررات هسته ای عمدتاً بر اساس آنها است) و THTR-300، نقض اصول اساسی فناوری راکتور در THTR-300 بر اساس مثال های زیر آشکار می شود.

مثال 1:

دو سیستم خاموش کننده به اندازه کافی مستقل نیستند، متنوع نیستند و الزامات تعیین شده بر روی آنها را در تمام حالت های عملیاتی و خرابی ها برآورده نمی کنند. بنابراین، برخلاف نظر کمیسیون ایمنی راکتور، سیستم های خاموش کننده معیارهای ایمنی BMI برای نیروگاه های هسته ای (معیار 5.3.) را برآورده نمی کنند. مدت‌هاست که مفاهیم خاموشی وجود داشته است که به وضوح و به مراتب از نظر تنوع، تعادل خاموش شدن و قابلیت اطمینان برتر از THTR-300 بوده و از نظر فنی نیز امکان پذیر است.

مثال 2:

THTR-300 سیستم خنک کننده اضطراری مستقلی ندارد، همانطور که برای راکتور آب سبک تجویز و اجرا شده است. گرمای باقیمانده با کمک فن عملیاتی و مولد بخار حذف می شود. در ضمن، راکتور جانشین پیشنهادی HTR-500 قرار است به دو واحد مستقل برای حذف حرارت باقیمانده مجهز شود.

مثال 3:

THTR-300 مانند رآکتور آب سبک که از یک ظرف ایمنی ضد گاز و یک پوسته بتنی تشکیل شده است، محفظه ای ندارد. THTR-300 فقط به یک ساختمان به اصطلاح حفاظت از راکتور (مفهوم سالن صنعتی) (نه هوابند) مجهز است.

ایرادات ساختمانی که تاکنون آشکار شده است

علاوه بر کاستی‌های ایمنی که در طراحی THTR-300 قابل توجیه است، تعدادی ایرادات طراحی و خطاهای طراحی در مرحله راه‌اندازی قبلی آشکار شده‌اند که برخی از آنها مسئول حوادث و مشکلات ایمنی اضافی هستند.

مثال 1:

سنگریزه فشرده تر از آنچه در پیش بینی ها فرض می شود است. این یک عواقب دارد:

• هنگامی که میله های هسته به منظور خاموشی طولانی مدت به داخل سنگریزه منتقل می شوند، نیروهای افزایشی که در حد طراحی هستند، بر روی میله ها تأثیر می گذارد.
• قابلیت اطمینان سیستم میله هسته، که در حال حاضر نامطلوب است، حتی بیشتر بدتر می شود. B. رویداد 23 نوامبر 11 را نشان داد (به فصل 1985 مراجعه کنید).
• در نتیجه نیاز به شل شدن توده سنگریزه با چرخاندن آن است، که با این حال، هیچ درمانی را ارائه نمی دهد، زیرا شمع سنگریزه بارها با حرکت دادن میله به داخل فشرده می شود.
• میزان شکست توپ بسیار بیشتر از حد محاسبه شده است. در حالی که در "Atomwirtschaft" (atw) از دسامبر 1982 در مقاله ای توسط کارکنان شرکت ساخت رآکتور با دمای بالا GmbH گفته شد که "در دو سال کار به طور متوسط ​​فقط یک عنصر سوخت توسط میله های هسته خرد می شود". گله مدیر نیروگاه اکنون 800 توپ خرد شده اضافه شده است. بر اساس اطلاعات دیگر، آنقدر توپ شکسته است که یکی از دو ظرفی که برای نگه داشتن توپ شکسته در نظر گرفته شده، پر شده است. هر دو مخزن با هم به گونه ای طراحی شده اند که شکستگی توپ را که در تمام طول عمر سیستم رخ می دهد، تطبیق دهند. («Westfälische Anzeiger 19 مه 5 گزارش داد: «تقریباً یک سال و نیم پس از شروع عملیات آزمایشی، 1987 (!) عنصر سوخت به اندازه یک توپ تنیس باید حذف می‌شد...»؛ هورست بلوم ).
• تجمع غیرمنتظره زیاد گرافیت آلوده به رادیواکتیو و گرد و غبار سوخت و همچنین سایش فلزی علت حادثه در 4 می 5 بود. علاوه بر این، مشکلات ناشی از آلودگی و تجمع گرد و غبار در نقاط متعددی از سیستم است. از جمله، احتمال خرابی شیر و سایر تجهیزات را افزایش می دهد. 

مثال 2:

بیش از یک توان مشخص، شمع توپ دیگر نمی تواند به گردش درآید، زیرا به دلیل نیروهای جریان بیش از حد جریان گاز خنک کننده روی "جداکننده" روی لوله استخراج توپ، دیگر توپی نمی تواند خارج شود. این منجر به محدودیت های عملیاتی می شود.

مثال 3:

ابعاد نادرست عایق در حلقه مولد بخار و همچنین طراحی ناکافی سیستم تهویه می تواند منجر به ایجاد دماهای بیش از حد در قسمت هایی از سیستم با خروجی های خاص و با دمای بیرونی مشخص شود.

مثال 4:

به دلیل هدایت نادرست جریان های گاز خنک کننده اولیه، به دلیل وجود یک به اصطلاح بای پس، توان خنک کننده از طریق هسته کمتر از برنامه ریزی شده است. در نتیجه، دستیابی به بار کامل ممکن نیست، که احتمالا اپراتور سعی خواهد کرد از طریق دستکاری های اضافی در هسته راکتور از آن جلوگیری کند.

مثال 5:

ساختمان به اصطلاح حفاظت از راکتور هوابند نیست، بنابراین فشار منفی در نظر گرفته شده برای کاهش انتشار احتمالی رادیواکتیو از سالن راکتور به محیط نمی تواند در همه جا ایجاد شود. یکی سعی می کند با اقدامات آب بندی موقت این خطا را تحت کنترل درآورد.

علاوه بر این ایرادات و کاستی های طراحی، یک سری نواقص دیگر نیز وجود دارد که گفته می شود تا حدی یا به طور کامل برطرف شده است. ب- نشتی در سیستم خنک کننده لاینر و نقص در سیستم بارگیری. در حال حاضر نمی توان ارزیابی کرد که آیا این خطاها و سایر خطاها واقعاً در نهایت و به طور کامل اصلاح شده اند یا خیر.

حوادث در THTR-300

یقیناً حوادث اگر به عنوان رویدادهای فردی ارزیابی شوند، در نهایت همیشه رویدادهای پیش بینی نشده و غیرمنتظره هستند. با این وجود، هنگام ارزیابی لیست تصادفات THTR-300 که تاکنون در دسترس بوده است، باید به طور گذشته نگر تعیین کرد که تعدادی از حوادث و/یا انواع تصادفات را می توان به نقص های طراحی ردیابی کرد و تقریباً به طور اجتناب ناپذیری رخ داده است. لیست حوادث شامل رویدادهای زیر است:

23.11.1985:

هفت تا از چهل و دو میله هسته ای سیستم خاموشی طولانی مدت را نمی توان طبق برنامه ریزی به عمق کامل خوشه سنگریزه هدایت کرد. فقط استفاده از درایو عملکردی کوتاه مدت منجر به عقب نشینی کامل شد. علت واقعی این شکست جزئی سیستم میله مرکزی در افزایش نیروهای میله در نتیجه خوشه سنگریزه فشرده است. سیاست اطلاعاتی و تلاش برای توضیح توسط اپراتور غیرقابل قبول بود. (به عنوان مثال، قرار دادن میله‌های هسته باید حتی بدون تغذیه با آمونیاک به عنوان یک "روان کننده" تضمین شود، زیرا خوراک آمونیاک طبق مجوز یک سیستم ایمنی نیست.)

04.05.1986:

علت این حادثه با افزایش انتشار رادیواکتیو را می توان در افزایش تجمع گرافیت و گرد و غبار سوخت و سایش جستجو کرد. پس از بسته نشدن سوپاپ سمت کم فشار ناحیه بافر سیستم شارژ به دلیل آلودگی گرد و غبار و رفع این خطا حتی با گاز تصفیه (غیر رادیواکتیو)، اپراتور شیر را در سمت اولیه باز کرد. به منظور پاکسازی مقدار قابل توجهی از گاز خنک کننده اولیه آلوده به رادیواکتیو با گرد و غبار به طور مستقیم و بدون فیلتر از طریق دودکش به محیط از طریق مجرای کاهش فشار آزاد شد. علاوه بر جنبه های رادیولوژیکی، آنچه که در مورد این حادثه نگران کننده است این است که جراح مرتکب یک اشتباه آشکار شده است و به دلیل طراحی و طراحی (به دلیل عدم وجود اینترلاک) به هیچ وجه ممکن است یک اشتباه باعث ایجاد یک اشتباه شود. آزاد شدن مستقیم گاز خنک کننده اولیه، که در غیر این صورت، در صورت بروز خطای اضافی (مثلاً به دلیل خطای عملیاتی بیشتر یا خرابی عملکرد بسته شدن شیر سمت اولیه)، از دست دادن تقریباً کامل مایع خنک کننده در محیط می تواند گسترش یافته اند.

علاوه بر این دو مورد که به طور دقیق تر توضیح داده شده و به طور عمومی شناخته شده است، تعدادی رویداد امنیتی دیگر نیز وجود دارد:

• خطا در منبع تغذیه اضطراری
• نقص در فناوری اندازه گیری و تجهیزات کنترل
• روش خنک کننده اضطراری NK 11 قبلاً 45 بار راه اندازی شده است. این بدان معناست که تعداد 45 روش خاموشی اضطراری خنک کننده برای کل عمر سیستم تا یک چهارم مورد استفاده قرار می گیرد. 

ارزیابی

ویژگی‌های ایمنی نامطلوب خاص THTR-300، ویژگی‌های طراحی خاص، نقص‌های ساخت‌وساز شناخته شده تا به امروز و نتایج مرحله راه‌اندازی تا کنون باعث می‌شود که THTR-300 دوباره راه‌اندازی نشود. در غیر این صورت، غافلگیری، مشکلات و حوادث منفی بیشتر اجتناب ناپذیر است. از نقطه نظر ایمنی (و همچنین به دلیل ملاحظات اقتصادی) از اپراتور درخواست می شود که آزمایش خطرناک در مقیاس بزرگ با THTR-300 را لغو کند. در حال حاضر می توان نتیجه گرفت که فناوری راکتور بستر سنگریزه شکست خورده است.

(انتشار تشعشعات اتمی از اوایل دهه 1940: ببینید INES - مقیاس رتبه بندی بین المللی و فهرست حوادث هسته ای در سراسر جهان)

- نقشه جهان هسته ای -

از استخراج و فرآوری اورانیوم، تا تحقیقات هسته ای، ساخت و بهره برداری از تاسیسات هسته ای، از جمله حوادث در نیروگاه های هسته ای، تا جابجایی مهمات اورانیوم، سلاح های هسته ای و زباله های هسته ای.
- در سراسر جهان، تقریباً همه چیز در یک نگاه با Google Maps -

برگشت به

مطالعات در مورد THTR

***

***

بالای صفحه

***