Problèmes de sécurité fondamentaux

dans le réacteur à haute température et des déficits particuliers dans le THTR-300

Lothar Hahn - juin 1986

Pour la prétendue sécurité "inhérente" du HTR

Depuis le début du développement du réacteur à haute température, les parties intéressées ont tenté de suggérer au public que le HTR est « intrinsèquement » sûr. Cette stratégie publicitaire savamment conçue a sans aucun doute eu un certain succès, car elle a conduit à une désinformation sans précédent, même dans le débat sur l'énergie atomique. Comme pratiquement aucune autre affirmation de l'industrie nucléaire, elle est basée sur des hypothèses scientifiquement intenables et des conclusions erronées.

En technologie, en particulier en technologie nucléaire, un système est qualifié de intrinsèquement sûr s'il reste dans son état de conception sur la seule base des lois physiques et chimiques et s'il ne dépend pas du fonctionnement des dispositifs de sécurité active en cas d'accident, le l'intervention du personnel est ordonnée (selon la définition d'Alwin Weinberg).

Comme cela est bien connu, le réacteur à eau légère ne possède pas ces propriétés. Cependant, il est également tout à fait clair que pratiquement tous les concepts HTR qui ont été sérieusement poursuivis jusqu'à présent ne sont pas intrinsèquement sûrs et que le THTR-300 en particulier ne possède pas cette propriété. Par exemple, deux des exigences centrales liées à la sécurité, l'arrêt et l'évacuation de la chaleur résiduelle (et donc en fin de compte également la rétention des produits de fission) dépendent de dispositifs de sécurité active et/ou de poignées si des accidents graves et des rejets importants de l'inventaire radioactif devaient être empêché.

Comme preuve de la prétendue sécurité inhérente, l'industrie HTR cite généralement certaines propriétés dans lesquelles le HTR diffère du réacteur à eau légère et qui auraient des effets avantageux en termes de sécurité. Cependant, le HTR est loin d'être intrinsèquement sûr de cela, car en plus de ceux prétendument favorables, le HTR a également des propriétés désavantageuses liées à la sécurité que les autres types de réacteurs n'ont pas. Les avantages allégués les plus fréquemment cités du HTR sont présentés et commentés ci-dessous :

• fonction: Faible rapport densité de puissance/capacité calorifique, c'est-à-dire élévation de température plus lente par rapport à (par rapport au réacteur à eau ordinaire ou surgénérateur) en cas de panne de refroidissement.
• Commentaire: Ceci n'est pas correct, mais s'applique uniquement aux événements avec certaines pannes de refroidissement. Dans le cas des accidents d'infiltration d'eau, d'infiltration d'air et de réactivité spécifiques au HTR, cette propriété est de moindre importance. Si un refroidissement rapide est requis, la capacité calorifique élevée est plutôt désavantageuse.
• fonction: Résistance à haute température des éléments combustibles en céramique et des matériaux de structure du noyau, pas de fusion du noyau telle que B. possible avec le réacteur à eau légère.
• Commentaire: La déclaration est correcte, mais ignore le vrai problème. Il ne s'agit pas principalement de la possibilité d'une fusion du cœur, mais plutôt de la question de savoir si et comment des produits de fission radioactifs peuvent être libérés. À des températures supérieures à 1600^o C des proportions notables de produits de fission sont libérées des particules de combustible et des assemblages combustibles. Cet effet augmente à des températures encore plus élevées, et au plus tard à environ 2500^oC il y a des rejets massifs dans le circuit primaire. Les températures auxquelles se produisent des rejets dangereux peuvent être atteintes dans le cœur de tous les grands et grands réacteurs à haute température du fait d'accidents sans que le graphite ne perde sa consistance mécanique. L'affirmation selon laquelle les fusions du cœur ne sont pas possibles avec le HTR est donc trompeuse et non pertinente pour les mécanismes de libération.
• fonction: Coefficient de température de réactivité négatif, c'est-à-dire diminution de la production d'électricité avec l'augmentation de la température.
• Commentaire: Cette propriété n'est pas spécifique au HTR, mais est également présente dans les réacteurs à eau légère ; sans cette propriété, ni le HTR ni le réacteur à eau légère ne seraient agréés. Le HTR en particulier a besoin d'un coefficient de température de réactivité négatif, car en cas d'échauffement accidentel - contrairement au cas du réacteur à eau légère - l'effet modérateur est conservé. Par ailleurs, on peut affirmer que le coefficient de température devient de moins en moins négatif avec l'augmentation de la température, qu'en même temps les incertitudes dans la connaissance de son évolution deviennent de plus en plus grandes et qu'au-dessus d'environ 1200^oC ses valeurs ne sont pas vérifiées expérimentalement. Un autre inconvénient particulier du HTR est que des accidents de réactivité sont possibles avec un refroidissement rapide.
• fonction: Hélium de refroidissement neutre physique interne, stable en phase, aux neutrons.
• Commentaire: Il est exact que le gaz de refroidissement contient des impuretés pouvant conduire à des phénomènes de corrosion sur les assemblages combustibles ; c'est pourquoi un système d'épuration des gaz a dû être prévu spécifiquement afin de réduire ces impuretés, entre autres. Les deux autres propriétés de l'hélium (stabilité de phase, neutralité physique des neutrons) ont peu d'importance. Sinon, seul l'hélium peut être utilisé comme liquide de refroidissement.

Les avantages de sécurité apparents décrits du HTR doivent bien sûr également être comparés à ses inconvénients et problèmes de sécurité spécifiques. Certaines des propriétés prétendument positives mentionnées sont basées sur le choix du graphite comme modérateur et matériau structurel. Les propriétés du graphite sont également responsables des possibilités d'accidents typiques et spécifiques au HTR, à savoir les réactions graphite-eau après des accidents d'infiltration d'eau (causés par des fuites de générateur de vapeur) et les incendies de graphite après des accidents d'infiltration d'air. En cas de défaillance supplémentaire des fonctions de sécurité requises (par exemple en cas d'entrée d'eau : arrêt du générateur de vapeur, évacuation de la chaleur résiduelle, arrêt du réacteur), ces incidents ne sont pas maîtrisés et peuvent conduire à des rejets incontrôlés avec des dommages considérables dans le proximité du réacteur. Du fait, entre autres, que ces rejets interviennent plus tôt qu'après un pur accident d'échauffement du cœur, on peut supposer que les accidents dus à des infiltrations d'eau et d'air initient les processus accidentels à risque dominant au HTR.

En plus de ces types d'accidents, les accidents dits de réactivité, c'est-à-dire les accidents déclenchés par des dysfonctionnements des systèmes de barres de commande et d'arrêt, contribuent de manière significative au risque d'accidents dans les réacteurs à haute température.

On peut considérer avec certitude que le lobby HTR se référera aux enquêtes sur les incidents dans le cadre du processus d'approbation du THTR-300 et aux analyses de sécurité HTR du KFA (installation de recherche nucléaire) de Jülich afin de justifier leur affirmation selon laquelle les incidents mentionnés sont contrôlés ou n'entraînent pas de dommages importants à proximité du système, même en cas de défaillance d'autres systèmes de sécurité. Il est à noter que les études présentées jusqu'à présent sur le risque d'accident des réacteurs à haute température sont provisoires, incomplètes, largement non sécurisées et scientifiquement incohérentes. Avant même qu'un consensus ne soit concevable ou qu'une dissidence même affinée, les éléments essentiels et les conditions préalables d'un processus de discussion scientifique et technique sont toujours en suspens. B. la revue critique et indépendante, la traçabilité et l'accessibilité des sources.

De plus, il est étrange que jusqu'à présent des études de risques n'aient été menées que sur des concepts HTR qui soit ne seront jamais réalisés (HTR-1160) soit n'ont existé que sur papier (HTR-500, module), mais sont les seuls en Allemagne, le système HTR à grande échelle existant, le THTR-300, à l'exception d'une brève étude superficielle, il n'y a pas d'enquête sur les risques.

Caractéristiques du THTR-300 désavantageuses en termes de sécurité

Une évaluation liée à la sécurité du THTR-300 basée sur ses caractéristiques de conception et ses principes de construction - indépendamment de toute surprise négative lors de la mise en service - révèle un certain nombre de caractéristiques désavantageuses liées à la sécurité. Une évaluation complète de la conception liée à la sécurité du THTR-300 ne doit pas être effectuée à ce stade. Seules trois caractéristiques de conception doivent être traitées ici à titre d'exemples, qui non seulement semblent discutables d'un point de vue critique, mais qui entrent également en conflit avec les règles et réglementations nucléaires et la soi-disant philosophie de sécurité dans la technologie nucléaire. Compte tenu également des différences entre les réacteurs à eau ordinaire (sur lesquels la réglementation nucléaire est principalement basée) et le THTR-300, la violation des principes fondamentaux de la technologie des réacteurs dans le THTR-300 devient évidente sur la base des exemples suivants.

Par exemple 1:

Les deux systèmes d'arrêt ne sont pas suffisamment indépendants, peu diversifiés et ne répondent pas aux exigences qui leur sont imposées dans tous les états de fonctionnement et dysfonctionnements. Ainsi, contrairement à l'avis de la Commission de sûreté des réacteurs, les systèmes d'arrêt ne répondent pas aux critères de sûreté BMI des centrales nucléaires (critère 5.3.). Il existe depuis longtemps des concepts d'arrêt qui sont clairement et de loin supérieurs à celui du THTR-300 en termes de diversité, de bilans d'arrêt et de fiabilité et qui sont également techniquement réalisables.

Par exemple 2:

Le THTR-300 n'a pas de système de refroidissement d'urgence indépendant, comme cela est prescrit et mis en œuvre pour le réacteur à eau légère. La chaleur résiduelle est évacuée à l'aide du ventilateur de fonctionnement et du générateur de vapeur. Incidemment, le réacteur successeur proposé HTR-500 doit être équipé de deux unités indépendantes pour l'évacuation de la chaleur résiduelle.

Par exemple 3:

Le THTR-300 n'a pas de confinement comme le réacteur à eau légère, qui se compose d'un conteneur de sécurité étanche aux gaz et d'une coque en béton. Le THTR-300 est uniquement équipé d'un bâtiment dit de protection des réacteurs (non étanche à l'air) (concept hall industriel)

Défauts de construction révélés jusqu'à présent

En plus des déficits de sécurité justifiés dans la conception du THTR-300, un certain nombre de défauts de conception et d'erreurs de conception sont apparus lors de la phase de mise en service précédente, dont certains sont responsables d'incidents et de problèmes de sécurité supplémentaires.

Par exemple 1:

Le caillou est plus compact que prévu dans les projections. Cela a plusieurs conséquences :

• Lorsque les tiges du cœur sont déplacées dans le galet en vue d'un arrêt de longue durée, des forces accrues, qui sont à la limite de la conception, agissent sur les tiges.
• La fiabilité du système noyau-tige, déjà défavorable, se détériore encore davantage. B. a montré l'événement du 23 novembre 11 (voir chapitre 1985).
• Il en résulte la nécessité de desserrer le tas de galets en le faisant circuler, ce qui n'apporte cependant aucun remède, puisque le tas de galets est comprimé à plusieurs reprises en introduisant la tige.
• Le taux de casse de balle est beaucoup plus élevé que prévu. Alors que dans l'« Atomwirtschaft » (atw) de décembre 1982, dans un article d'employés de la société de construction de réacteurs à haute température GmbH, il était dit qu'« en deux ans de fonctionnement en moyenne, un seul élément combustible est broyé par les barres du cœur », le le directeur de la centrale électrique Glahe a ajouté 800 balles écrasées. Selon d'autres informations, tellement de balles se sont déjà cassées que l'un des deux récipients prévus pour contenir la balle cassée est plein ; Les deux réservoirs ensemble sont conçus pour s'adapter à la rupture de la bille qui se produit pendant toute la durée de vie du système. (Le « Westfälische Anzeiger du 19 mai 5 rapporte : « presque un an et demi après le début de l'opération d'essai, 1987 8.000 (!) éléments combustibles de la taille d'une balle de tennis ont dû être retirés... » ; Horst Blume ).
• L'accumulation étonnamment élevée de graphite et de poussière de combustible contaminés par la radioactivité ainsi que l'abrasion métallique sont à l'origine de l'accident du 4 mai 5. De plus, des problèmes surviennent en raison de la contamination et de l'accumulation de poussière en de nombreux points du système. Entre autres choses, cela augmente la probabilité de défaillance des vannes et autres équipements. 

Par exemple 2:

Au-delà d'une certaine puissance, le tas de boulets ne peut plus circuler, car plus aucune boule ne peut être retirée en raison des forces d'écoulement excessives du flux de gaz de refroidissement sur le "séparateur" sur le tuyau d'extraction des boulets. Cela entraîne des restrictions opérationnelles.

Par exemple 3:

Un dimensionnement incorrect de l'isolation dans l'anneau du générateur de vapeur ainsi qu'une conception inadéquate du système de ventilation peuvent entraîner des températures excessives survenant dans certaines parties du système avec certaines puissances et certaines températures extérieures.

Par exemple 4:

En raison d'un mauvais guidage des flux de gaz de refroidissement primaire, le débit de refroidissement à travers le cœur est plus faible que prévu en raison de la présence d'un by-pass. En conséquence, il n'est pas possible d'atteindre la pleine charge, ce que l'opérateur tentera probablement d'éviter par des manipulations supplémentaires dans le cœur du réacteur.

Par exemple 5:

Le bâtiment dit de protection du réacteur n'est pas étanche à l'air, de sorte que la dépression destinée à réduire les éventuels rejets radioactifs du hall du réacteur dans l'environnement ne peut pas être établie partout. On essaie de maîtriser cette erreur au moyen de mesures provisoires de scellement.

En plus de ces défauts et défauts de conception, il existe un certain nombre d'autres défauts qui auraient été partiellement ou complètement éliminés, par ex. B. une fuite dans le système de refroidissement du revêtement et un défaut dans le système de chargement. À l'heure actuelle, il n'est pas possible d'évaluer si ces erreurs et d'autres ont vraiment été définitivement et complètement corrigées.

Incidents dans le THTR-300

Certes, les incidents sont en fin de compte toujours des événements imprévus et inattendus s'ils sont évalués comme des événements individuels. Néanmoins, lors de l'évaluation de la liste d'accidents du THTR-300 qui était disponible jusqu'à présent, il faut déterminer rétrospectivement qu'un certain nombre d'incidents et/ou de types d'accidents peuvent être attribués à des défauts de conception et se sont presque inévitablement produits. La liste des incidents comprend les événements suivants :

23.11.1985:

Sept des quarante-deux barres centrales du système d'arrêt à long terme n'ont pas pu être enfoncées dans toute la profondeur du groupe de galets comme prévu. Seule l'utilisation de l'entraînement opérationnel à course courte a conduit à une rétraction complète. La cause réelle de cette défaillance partielle du système de barres de noyau réside dans les forces de barres accrues en raison de la grappe de galets comprimée. La politique d'information et les tentatives d'explication de l'opérateur se sont avérées peu plausibles. (Par exemple, l'insertion des tiges de noyau doit bien sûr être garantie même sans alimentation en ammoniac comme "lubrifiant", puisque l'alimentation en ammoniac n'est pas un système de sécurité selon le permis.)

04.05.1986:

La cause de cet accident avec des rejets radioactifs accrus peut être attribuée à l'accumulation accrue de poussière de graphite et de combustible et à l'abrasion. Après qu'une vanne du côté basse pression de la zone tampon du système de charge ne s'est pas fermée en raison d'une contamination par la poussière et que cette erreur n'a pas pu être corrigée même avec du gaz de purge (non radioactif), l'opérateur a ouvert la vanne du côté primaire à des fins de purge. Une quantité considérable de gaz de refroidissement primaire contaminé par la radioactivité avec de la poussière a été libérée directement et non filtrée à travers la cheminée dans l'environnement via le conduit de décompression. Outre les aspects radiologiques, ce qui est particulièrement préoccupant dans cet incident, c'est que le chirurgien a commis une erreur évidente et qu'en raison de la conception et de la conception (en raison de l'absence d'enclenchements) il est tout à fait possible qu'une seule erreur puisse déclencher un libération directe de gaz de refroidissement primaire, qui est Sinon, en cas d'erreur supplémentaire (par exemple en raison d'une autre erreur de fonctionnement ou d'une défaillance de la fonction de fermeture de la vanne côté primaire), une perte presque complète de liquide de refroidissement dans l'environnement pourrait se sont élargis.

En plus de ces deux incidents décrits plus précisément et connus du public, il y a eu un certain nombre d'autres incidents liés à la sécurité :

• Erreur dans l'alimentation de secours
• Dysfonctionnements dans la technologie de mesure et dans l'équipement de contrôle
• La procédure de refroidissement d'urgence NK 11 a déjà été déclenchée 45 fois ; cela signifierait que le contingent de 45 de ces procédures d'arrêt d'urgence du refroidissement pendant toute la durée de vie du système serait déjà utilisé jusqu'à un quart. 

évaluation

Les propriétés de sécurité désavantageuses spécifiques au THTR-300, les caractéristiques de conception particulières, les défauts de construction connus à ce jour et les résultats de la phase de mise en service à ce jour rendent urgent de ne pas redémarrer le THTR-300. Sinon, d'autres surprises négatives, difficultés et incidents sont inévitables. D'un point de vue de sécurité (mais aussi pour des raisons économiques) l'opérateur est prié d'interrompre le dangereux test à grande échelle avec le THTR-300. On peut déjà conclure que la technologie des réacteurs à lit de galets a échoué.

(Libération du rayonnement atomique depuis le début des années 1940 : voir INES - L'échelle internationale de notation et la liste des accidents nucléaires dans le monde)

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