Perusteellisia turvallisuusongelmia

korkean lämpötilan reaktorissa ja erityisiä puutteita THTR-300:ssa

Lothar Hahn - Kesäkuu 1986

HTR:n oletetun "luontaisen" turvallisuuden vuoksi

Korkean lämpötilan reaktorien kehittämisen alusta lähtien kiinnostuneet osapuolet ovat yrittäneet ehdottaa yleisölle, että HTR on "luonnollisesti" turvallinen. Tämä taitavasti suunniteltu mainosstrategia on epäilemättä saavuttanut jonkin verran menestystä, koska se on johtanut ennennäkemättömään disinformaatioon jopa atomienergiakeskustelussa. Kuten tuskin mikään muu ydinteollisuuden väite, se perustuu tieteellisesti kestämättömiin olettamuksiin ja vääriin johtopäätöksiin.

Tekniikassa, erityisesti ydintekniikassa, järjestelmää kutsutaan luonnostaan ​​turvalliseksi, jos se pysyy suunnittelutilassaan yksinomaan fysikaalisten ja kemiallisten lakien perusteella ja jos se ei ole riippuvainen aktiivisten turvalaitteiden toiminnasta onnettomuuksien käsittelyssä. henkilöstön väliintuloa ohjataan (Alwin Weinbergin määritelmän mukaan).

Kuten hyvin tiedetään, kevytvesireaktorilla ei ole näitä ominaisuuksia. On kuitenkin myös täysin selvää, että käytännöllisesti katsoen kaikki HTR-konseptit, joita on tähän mennessä tosissaan harjoitettu, eivät ole luonnostaan ​​turvallisia ja etenkään THTR-300:ssa ei ole tätä ominaisuutta. Esimerkiksi kaksi keskeisistä turvallisuuteen liittyvistä vaatimuksista, sammutus ja jäännöslämmön poisto (ja siten viime kädessä myös fissiotuotteiden pidättäminen) ovat riippuvaisia ​​aktiivisista turvalaitteista ja/tai kahvoista, jos vakavat onnettomuudet ja merkittävät radioaktiivisen varaston päästöt tapahtuvat. estetään.

Todisteena väitetystä luontaisesta turvallisuudesta HTR-teollisuus mainitsee yleensä joitain ominaisuuksia, joissa HTR eroaa kevytvesireaktorista ja joilla sanotaan olevan turvallisuuden kannalta edullisia vaikutuksia. HTR ei kuitenkaan ole luonteeltaan täysin turvallinen tältä, sillä oletettujen myönteisten ominaisuuksien lisäksi HTR:llä on myös haitallisia turvallisuuteen liittyviä ominaisuuksia, joita muilla reaktorityypeillä ei ole. Useimmin mainitut HTR:n väitetyt edut on esitetty ja kommentoitu alla:

• Eigenschaft: Alhainen tehotiheyden suhde lämpökapasiteettiin, eli hitaampi lämpötilan nousu verrattuna (verrattuna kevytvesireaktoriin tai jalostajaan) jäähdytyshäiriön sattuessa.
• kommentti: Tämä ei pidä paikkaansa, mutta koskee vain tapahtumia, joissa on tiettyjä jäähdytyshäiriöitä. HTR-kohtaisissa veden tunkeutumisen, ilman sisäänpääsyn ja reaktiivisuusonnettomuuksien tapauksessa tämä ominaisuus on vähemmän tärkeä. Jos tarvitaan nopeaa jäähdytystä, suuri lämpökapasiteetti on varsin epäedullinen.
• Eigenschaft: Keraamisten polttoaine-elementtien ja ydinrakennemateriaalien korkean lämpötilan kestävyys, ei sydämen sulamista, kuten esim B. mahdollista kevytvesireaktorin kanssa.
• kommentti: Väite on oikea, mutta se jättää huomiotta todellisen ongelman. Kyse ei ole ensisijaisesti ytimen sulamisen mahdollisuudesta, vaan pikemminkin siitä, voidaanko radioaktiivisia fissiotuotteita vapautua ja miten. Yli 1600 asteen lämpötiloissa^o Polttoainehiukkasista ja polttoainenippuista vapautuu havaittavia määriä fissiotuotteita. Tämä vaikutus lisääntyy vielä korkeammissa lämpötiloissa ja viimeistään noin 2500 asteessa^oC ensiöpiiriin tulee valtavia päästöjä. Kaikkien suurten ja suurten korkean lämpötilan reaktorien sydämessä voidaan saavuttaa vaarallisia päästöjä aiheuttavat lämpötilat onnettomuuksien seurauksena ilman, että grafiitti menettäisi mekaanista koostumustaan. Väite, jonka mukaan ytimen sulaminen ei ole mahdollista HTR:n kanssa, on siksi harhaanjohtava eikä ole merkityksellinen vapautusmekanismien kannalta.
• Eigenschaft: Negatiivinen lämpötilan reaktiivisuuskerroin, eli sähköntuotannon väheneminen lämpötilan noustessa.
• kommentti: Tämä ominaisuus ei ole ominaista HTR:lle, mutta sitä esiintyy myös kevytvesireaktoreissa; ilman tätä ominaisuutta ei HTR:ää eikä kevytvesireaktoria hyväksyttäisi. Erityisesti HTR tarvitsee negatiivisen lämpötilan reaktiivisuuskertoimen, koska vahingossa tapahtuvassa kuumennuksessa - toisin kuin kevytvesireaktorin tapauksessa - hidastava vaikutus säilyy. Lisäksi voidaan todeta, että lämpötilakerroin muuttuu yhä vähemmän negatiiviseksi lämpötilan noustessa, että samalla epävarmuudet sen kulun tiedossa kasvavat ja kasvavat ja että yli n. 1200^oC sen arvoja ei ole kokeellisesti varmennettu. Toinen HTR:n erityinen haitta on, että reaktiivisuusonnettomuudet ovat mahdollisia nopealla jäähdytyksellä.
• Eigenschaft: Sisäinen, vaihestabiili, neutronifyysinen neutraali jäähdytysnestehelium.
• kommentti: On oikein, että jäähdytyskaasu sisältää epäpuhtauksia, jotka voivat aiheuttaa korroosioilmiöitä polttoainenippuissa; siksi kaasunpuhdistusjärjestelmä oli varustettava erityisesti näiden epäpuhtauksien vähentämiseksi mm. Heliumin kahdella muulla ominaisuudella (faasistabiilisuus, neutronien fysikaalinen neutraalisuus) ei ole juurikaan merkitystä. Muuten vain heliumia voidaan käyttää jäähdytysnesteenä.

HTR:n hahmoteltuja ilmeisiä turvallisuusetuja on tietysti verrattava myös sen erityisiin haittoihin ja turvallisuusongelmiin. Jotkut mainituista väitetysti positiivisista ominaisuuksista perustuvat grafiitin valintaan moderaattoriksi ja rakennemateriaaliksi. Grafiitin ominaisuudet ovat vastuussa myös HTR:lle tyypillisistä ja HTR-spesifisistä onnettomuusmahdollisuuksista, eli grafiitti-vesi-reaktioista veden sisäänpääsyonnettomuuksien (höyrygeneraattorin vuotojen aiheuttamien) jälkeen ja grafiittipalojen ilmaantuloonnettomuuksien jälkeen. Vaadittujen turvatoimintojen lisävian sattuessa (esim. veden tunkeutuessa sisään: höyrygeneraattorin sammutus, jäännöslämmön poisto, reaktorin sammutus) näitä tapahtumia ei valvota ja ne voivat johtaa hallitsemattomiin päästöihin ja huomattaviin vaurioihin reaktorin läheisyydessä. Muun muassa siitä syystä, että nämä päästöt tapahtuvat aikaisemmin kuin puhtaan sydämen lämpenemisonnettomuuden jälkeen, voidaan olettaa, että veden ja ilman sisäänpääsyn aiheuttamat onnettomuudet käynnistävät HTR:n riskejä hallitsevat onnettomuusprosessit.

Tällaisten onnettomuuksien lisäksi korkean lämpötilan reaktoreiden onnettomuusriskiä lisäävät merkittävästi ns. reaktiivisuusonnettomuudet eli onnettomuudet, jotka johtuvat ohjaus- ja sammutussauvojen toimintahäiriöistä.

Voidaan pitää varmana, että HTR-aula viittaa tapahtumatutkimuksiin osana THTR-300:n hyväksymisprosessia ja KFA:n (ydintutkimuslaitoksen) Jülichin HTR-turvallisuusanalyyseihin perustellakseen väitettään, että mainitut tapahtumat valvotaan tai ne eivät johda asiaankuuluviin vaurioihin järjestelmän läheisyydessä, vaikka muut turvajärjestelmät pettäisivät. On huomattava, että tähän mennessä esitetyt korkean lämpötilan reaktorien onnettomuusriskiä koskevat tutkimukset ovat alustavia, epätäydellisiä, suurelta osin suojaamattomia ja tieteellisesti epäjohdonmukaisia. Ennen kuin konsensus olisi edes ajateltavissa tai erimielisyyttä edes supistettu, tieteellis-teknisen keskusteluprosessin olennaiset elementit ja edellytykset ovat vielä kesken. B. kriittinen ja riippumaton tarkastelu, lähteiden jäljitettävyys ja saatavuus.

Lisäksi on outoa, että tähän mennessä riskitutkimuksia on tehty vain HTR-konsepteista, jotka joko eivät koskaan tule toteutumaan (HTR-1160) tai ovat olleet olemassa vain paperilla (HTR-500, moduuli), mutta ovat ainoita. Saksassa olemassa olevaa laajamittaista HTR-järjestelmää, THTR-300, ei ole tehty riskitutkimusta lukuun ottamatta pintapuolista lyhyttä tutkimusta.

THTR-300:n ominaisuudet, jotka ovat haitallisia turvallisuuden kannalta

THTR-300:n turvallisuusarviointi sen suunnitteluominaisuuksien ja rakennusperiaatteiden perusteella - riippumatta käyttöönoton aikana sattuneista negatiivisista yllätyksistä - paljastaa useita turvallisuuteen liittyviä haitallisia piirteitä. THTR-300:n turvallisuuteen liittyvän suunnittelun kattavaa arviointia ei tehdä tässä vaiheessa. Tässä on esimerkkeinä tarkasteltava vain kolmea suunnittelupiirrettä, jotka eivät pelkästään vaikuta kyseenalaisilta kriittisestä asennosta, vaan myös törmäävät ydinalan säännöksiin ja määräyksiin sekä ns. ydinteknologian turvallisuusfilosofian kanssa. Ottaen huomioon myös erot kevytvesireaktorien (joihin ydinasemääräykset pääasiassa perustuvat) ja THTR-300:n välillä, THTR-300:n reaktoritekniikan perusperiaatteiden rikkominen tulee ilmeiseksi seuraavien esimerkkien perusteella.

Esimerkki 1:

Molemmat sammutusjärjestelmät eivät ole riittävän itsenäisiä, erilaisia ​​eivätkä täytä niille asetettuja vaatimuksia kaikissa toimintatiloissa ja toimintahäiriöissä. Siten, toisin kuin Reaktoriturvallisuustoimikunta katsoo, sammutusjärjestelmät eivät täytä ydinvoimalaitosten BMI-turvallisuuskriteerejä (kriteeri 5.3.). Jo pitkään on ollut sammutuskonsepteja, jotka ovat selvästi ja paljon parempia kuin THTR-300 monimuotoisuuden, sammutustasapainon ja luotettavuuden suhteen ja jotka ovat myös teknisesti toteutettavissa.

Esimerkki 2:

THTR-300:ssa ei ole itsenäistä hätäjäähdytysjärjestelmää, kuten kevytvesireaktorille on määrätty ja toteutettu. Jäännöslämpö poistetaan toimivan tuulettimen ja höyrystimen avulla. Muuten, ehdotettu seuraajareaktori HTR-500 on tarkoitus varustaa kahdella erillisellä yksiköllä jäännölämmön poistoa varten.

Esimerkki 3:

THTR-300:ssa ei ole suojarakennetta kuten kevytvesireaktorissa, joka koostuu kaasutiiviistä turvasäiliöstä ja betonikuoresta. THTR-300 on varustettu vain (ei ilmatiiviillä) ns. reaktorin suojarakennuksella (teollisuushallikonsepti)

Rakennusvirheitä, jotka ovat tulleet ilmi tähän mennessä

THTR-300:n suunnittelussa perusteltujen turvallisuuspuutteiden lisäksi edellisessä käyttöönottovaiheessa on tullut ilmi useita suunnitteluvirheitä ja -virheitä, joista osa on syynä poikkeamiin ja lisäturvaongelmiin.

Esimerkki 1:

Kivi on kompaktimpi kuin ennusteissa oletetaan. Tällä on useita seurauksia:

• Kun sydänsauvat siirretään kiveen pitkäaikaista sammutusta varten, tankoihin vaikuttavat lisääntyneet voimat, jotka ovat suunnittelun rajalla.
• Runkotankojärjestelmän luotettavuus, joka on jo ennestään epäedullinen, heikkenee entisestään. B. näytti tapahtuman 23. marraskuuta 11 (katso luku 1985).
• Seurauksena on tarve irrottaa kivikasa kiertämällä sitä, mikä ei kuitenkaan tarjoa mitään parannuskeinoa, koska kivikasa puristuu toistuvasti kokoon sauvaa siirtämällä.
• Pallon murtumisnopeus on paljon suurempi kuin laskettiin. Atomwirtschaftissa (atw) joulukuussa 1982 korkean lämpötilan reaktorin rakentamisen GmbH:n työntekijöiden artikkelissa todettiin, että "kahden käyttövuoden aikana sydämen sauvat murskaavat keskimäärin vain yhden polttoaine-elementin", voimalaitoksen johtaja Glahe nyt 800 murskattua palloa lisätty. Muiden tietojen mukaan pallot ovat jo rikkoutuneet niin paljon, että toinen kahdesta rikkoutuneen pallon säilyttämiseen tarkoitetusta säiliöstä on täynnä; Molemmat säiliöt yhdessä on suunniteltu ottamaan huomioon pallon rikkoutuminen, joka tapahtuu järjestelmän koko käyttöiän aikana. ("Westfälische Anzeiger 19. toukokuuta 5" raportoi:" Melkein puolitoista vuotta koetoiminnan aloittamisen jälkeen oli poistettava 1987 8.000 (!) tennispallon kokoista polttoaine-elementtiä..."; Horst Blume ).
• Radioaktiivisesti saastuneen grafiitin ja polttoainepölyn odottamattoman suuri kerääntyminen sekä metallien kuluminen johtuivat 4 tapahtuneesta onnettomuudesta. Lisäksi ongelmia aiheuttaa saastuminen ja pölyn kerääntyminen useisiin järjestelmän kohtiin. Se lisää muun muassa venttiilien ja muiden laitteiden vikojen todennäköisyyttä. 

Esimerkki 2:

Tietyn tehon yläpuolella pallopinoa ei voida enää kierrättää, koska palloa ei voida enää vetää pois jäähdytyskaasuvirtauksen liiallisista virtausvoimista pallonpoistoputken "erottimessa". Tämä johtaa toimintarajoituksiin.

Esimerkki 3:

Höyrykehittimen renkaan eristyksen virheellinen mitoitus sekä ilmanvaihtojärjestelmän puutteellinen suunnittelu voivat johtaa liiallisiin lämpötiloihin järjestelmän osissa tietyillä tehoilla ja tietyillä ulkolämpötiloilla.

Esimerkki 4:

Primäärijäähdytyskaasuvirtojen virheellisestä ohjauksesta johtuen jäähdytyksen läpivirtaus sydämen läpi on suunniteltua pienempi ns. ohituksen vuoksi. Tämän seurauksena ei ole mahdollista saavuttaa täyttä kuormaa, jota käyttäjä todennäköisesti yrittää välttää reaktorisydämen lisäkäsittelyillä.

Esimerkki 5:

Ns. reaktorin suojarakennus ei ole ilmatiivis, joten reaktorihallin mahdollisia radioaktiivisten päästöjen ympäristöön vähentämiseen tarkoitettua alipainetta ei pystytä rakentamaan kaikkialle. Tämä virhe yritetään saada hallintaan väliaikaisten tiivistystoimenpiteiden avulla.

Näiden suunnitteluvirheiden ja -puutteiden lisäksi on useita muita puutteita, joiden sanotaan olevan osittain tai kokonaan poistettu, esim. B. vuoto vuorauksen jäähdytysjärjestelmässä ja vika latausjärjestelmässä. Tällä hetkellä ei ole mahdollista arvioida, onko nämä ja muut virheet todella lopullisesti ja täydellisesti korjattu.

Tapahtumat THTR-300:ssa

Tapaukset ovat varmasti viime kädessä aina odottamattomia ja odottamattomia tapahtumia, jos niitä tarkastellaan yksittäisinä tapahtumina. THTR-300:n tähän mennessä saatavilla olevaa tapaturmaluetteloa arvioitaessa on kuitenkin arvioitava takautuvasti, että useat tapaukset ja/tai onnettomuustyypit voidaan jäljittää suunnitteluvirheisiin ja tapahtuivat lähes väistämättä. Tapahtumaluettelo sisältää seuraavat tapahtumat:

23.11.1985:

Pitkäaikaisen seisokkijärjestelmän XNUMX ydinsauvasta seitsemää ei voitu ajaa pikkukiviklusterin täyteen syvyyteen suunnitellusti. Vain toimivan lyhyttahtikäytön käyttö johti täydelliseen vetäytymiseen. Varsinainen syy tähän hylsytankojärjestelmän osittaiseen vikaan on puristetun kiviklusterin seurauksena lisääntyneet tankovoimat. Tiedotuspolitiikka ja operaattorin selitysyritykset osoittautuivat epäuskottaviksi. (Esimerkiksi hylsytankojen työntäminen on tietysti taattava myös ilman ammoniakin syöttämistä "voiteluaineena", koska ammoniakkisyöttö ei ole luvan mukainen turvajärjestelmä.)

04.05.1986:

Tämän lisääntyneen radioaktiivisen päästön aiheuttavan onnettomuuden syy voidaan jäljittää lisääntyneeseen grafiitin ja polttoaineen pölyn kerääntymiseen ja hankaukseen. Kun latausjärjestelmän puskurivyöhykkeen matalapainepuolen venttiili ei sulkeutunut pölykontaminaation vuoksi eikä tätä virhettä voitu korjata edes (ei-radioaktiivisella) huuhtelukaasulla, käyttäjä avasi ensiöpuolen venttiilin. puhdistamista varten. Huomattava määrä radioaktiivisesti saastunutta primäärijäähdytyskaasua pölyineen vapautui suoraan ja suodattamattomana savupiipun kautta paineenalennuskanavan kautta ympäristöön. Radiologisten näkökohtien lisäksi tässä tapauksessa erityisen huolestuttavaa on se, että kirurgi teki ilmeisen virheen ja että suunnittelusta ja suunnittelusta johtuen (lukituslaitteiden puutteen vuoksi) on ylipäätään mahdollista, että yksittäinen virhe voi laukaista primäärijäähdytyskaasun suora vapautuminen, joka on Muutoin lisävirheen sattuessa (esim. lisätoimintavirheen tai ensiöpuolen venttiilin sulkemistoiminnon epäonnistumisen vuoksi) jäähdytysnesteen lähes täydellinen häviäminen ympäristöön voi ovat laajentuneet.

Näiden kahden tarkemmin kuvatun ja julkisesti tunnetun lisäksi tapahtui useita muita turvallisuuden kannalta merkityksellisiä tapauksia:

• Virhe hätävirtalähteessä
• Vikoja mittaustekniikassa ja ohjauslaitteissa
• NK 11 hätäjäähdytys on laukaissut jo 45 kertaa; Tämä tarkoittaisi, että 45 tällaisen jäähdytyshätäpysäytystoimenpiteen määrä järjestelmän koko käyttöiän ajalta käytettäisiin jo neljännekseen. 

Arviointi

THTR-300-kohtaiset haitalliset turvallisuusominaisuudet, suunnittelun erityispiirteet, tähän mennessä tiedossa olevat rakennusvirheet ja käyttöönottovaiheen tähänastiset tulokset tekevät THTR-300:n käynnistämättä jättämisen kiireellisenä. Muuten negatiiviset yllätykset, vaikeudet ja tapahtumat ovat väistämättömiä. Turvallisuussyistä (mutta myös taloudellisista syistä) käyttäjää pyydetään keskeyttämään vaarallinen laajamittainen testi THTR-300:lla. Jo nyt voidaan vetää johtopäätös, että kivipetireaktoritekniikka on epäonnistunut.

(Atomien säteilyn vapautuminen 1940-luvun alusta lähtien: ks INES - Kansainvälinen luokitusasteikko ja luettelo ydinonnettomuuksista maailmanlaajuisesti)

- Ydinmaailman kartta -

Uraanin louhinnasta ja käsittelystä ydintutkimukseen, ydinlaitosten rakentamiseen ja käyttöön, mukaan lukien ydinvoimalaitosonnettomuudet, uraaniammusten, ydinaseiden ja ydinjätteen käsittelyyn.
- Maailmanlaajuisesti melkein kaikki yhdellä silmäyksellä Google Mapsin avulla -

takaisin

Tutkimuksia THTR:stä

***

***

sivun alkuun

***