Temeljni sigurnosni problemi

u visokotemperaturnom reaktoru i posebnim nedostacima u THTR-300

Lothar Hahn - lipanj 1986

Zbog navodne "inherentne" sigurnosti HTR-a

Od početka razvoja visokotemperaturnog reaktora, zainteresirani su javnosti pokušavali sugerirati da je HTR "inherentno" siguran. Ova pametno osmišljena strategija oglašavanja nedvojbeno je imala određeni uspjeh, jer je dovela do neviđenih dezinformacija, čak iu raspravi o atomskoj energiji. Kao gotovo bilo koja druga tvrdnja nuklearne industrije, temelji se na znanstveno neodrživim pretpostavkama i netočnim zaključcima.

U tehnologiji, posebice nuklearnoj tehnologiji, sustav se naziva inherentno sigurnim ako ostaje u svom projektiranom stanju isključivo na temelju fizikalnih i kemijskih zakona i ako ne ovisi o funkcioniranju uređaja za aktivnu sigurnost kada se radi o nesrećama. nalaže se intervencija osoblja (prema definiciji Alwina Weinberga).

Kao što je poznato, lakovodni reaktor nema ova svojstva. Međutim, također je potpuno jasno da praktički svi koncepti HTR-a koji su se do sada ozbiljno bavili nisu sami po sebi sigurni i da THTR-300 posebno nema to svojstvo. Na primjer, dva od središnjih sigurnosnih zahtjeva, zaustavljanje i uklanjanje preostale topline (i time u konačnici i zadržavanje fisijskih produkata) ovise o aktivnim sigurnosnim uređajima i/ili ručkama ako bi ozbiljne nesreće i značajna ispuštanja radioaktivnog inventara trebali biti spriječen.

Kao dokaz navodne inherentne sigurnosti, HTR industrija obično navodi neka svojstva po kojima se HTR razlikuje od reaktora s lakom vodom i za koja se kaže da imaju povoljan učinak u smislu sigurnosti. Međutim, HTR je daleko od inherentno siguran od toga, jer osim navodno povoljnih, HTR ima i sigurnosna štetna svojstva koja drugi tipovi reaktora nemaju. U nastavku su prikazane i komentirane najčešće citirane navodne prednosti HTR-a:

• Eigenschaft: Nizak omjer gustoće snage i toplinskog kapaciteta, odnosno sporiji porast temperature u odnosu na (u usporedbi s lakovodnim reaktorom ili oplodnjom) u slučaju kvara hlađenja.
• komentar: Ovo nije točno, ali se odnosi samo na događaje s određenim kvarovima u hlađenju. U slučaju nesreća ulaska vode, zraka i reaktivnosti specifičnih za HTR, ovo svojstvo je manje važno. Ako je potrebno brzo hlađenje, veliki toplinski kapacitet je prilično nepovoljan.
• Eigenschaft: Visokotemperaturna otpornost keramičkih gorivnih elemenata i materijala strukture jezgre, bez topljenja jezgre kao npr B. moguće s lakovodnim reaktorom.
• komentar: Izjava je točna, ali zanemaruje pravi problem. Ne radi se prvenstveno o mogućnosti taljenja jezgre, već o pitanju mogu li se i kako osloboditi radioaktivni proizvodi fisije. Na temperaturama iznad 1600^o Iz čestica goriva i iz gorivnih sklopova oslobađaju se vidljivi udjeli fisijskih produkata. Ovaj učinak se povećava na još višim temperaturama, a najkasnije na cca 2500^oC dolazi do velikih ispuštanja u primarni krug. Temperature pri kojima dolazi do opasnih ispuštanja mogu se postići u jezgri svih velikih i velikih visokotemperaturnih reaktora zbog nesreća, a da grafit ne izgubi svoju mehaničku konzistenciju. Tvrdnja da topljenje jezgre nije moguće s HTR-om je stoga pogrešna i nije relevantna za mehanizme oslobađanja.
• Eigenschaft: Negativan temperaturni koeficijent reaktivnosti, odnosno smanjenje proizvodnje električne energije s porastom temperature.
• komentar: Ovo svojstvo nije specifično za HTR, ali je također prisutno u lakovodnim reaktorima; bez ovog svojstva, ni HTR ni lakovodni reaktor ne bi bili odobreni. HTR-u je posebno potreban negativan temperaturni koeficijent reaktivnosti, jer se u slučaju slučajnog zagrijavanja - za razliku od reaktora s lakom vodom - zadržava učinak moderatora. Nadalje, može se ustvrditi da temperaturni koeficijent s porastom temperature postaje sve manje negativan, da u isto vrijeme nesigurnosti u poznavanju njegova tijeka postaju sve veće i iznad cca 1200^oC njegove vrijednosti nisu eksperimentalno provjerene. Drugi poseban nedostatak HTR-a je to što su reaktivne nezgode moguće uz brzo hlađenje.
• Eigenschaft: Unutarnji, fazno stabilan, neutronski fizički neutralni helij rashladne tekućine.
• komentar: Ispravno je da rashladni plin sadrži nečistoće koje mogu dovesti do pojave korozije na gorivim sklopovima; stoga je morao biti osiguran sustav za čišćenje plina kako bi se, između ostalog, smanjile te nečistoće. Druga dva svojstva helija (fazna stabilnost, neutronska fizička neutralnost) su od male važnosti. Inače se kao rashladno sredstvo može koristiti samo helij.

Navedene očite sigurnosne prednosti HTR-a, naravno, također se moraju usporediti s njegovim specifičnim nedostacima i sigurnosnim problemima. Neka od spomenutih navodno pozitivnih svojstava temelje se na izboru grafita kao moderatora i konstrukcijskog materijala. Svojstva grafita su također odgovorna za HTR-tipične i HTR-specifične mogućnosti nesreća, odnosno reakcije grafita i vode nakon nesreća ulaska vode (prouzrokovanih curenjem iz generatora pare) i požara grafita nakon nesreća ulaska zraka. U slučaju dodatnog kvara potrebnih sigurnosnih funkcija (npr. u slučaju prodiranja vode: isključenje parogeneratora, odvod preostale topline, zaustavljanje reaktora), ti se incidenti ne kontroliraju i mogu dovesti do nekontroliranog ispuštanja sa znatnim oštećenjima u blizini reaktora. Iz razloga, između ostalog, zbog toga što se ova ispuštanja događaju ranije nego nakon akcidenta čistog zagrijavanja jezgre, može se pretpostaviti da nesreće uzrokovane ulaskom vode i zraka pokreću procese nesreća u kojima dominira rizik u HTR-u.

Osim ovih vrsta nesreća, opasnosti od nesreća u visokotemperaturnim reaktorima značajno pridonose i tzv.

Može se smatrati sigurnim da će se lobi HTR-a pozvati na istrage incidenta kao dio procesa odobrenja za THTR-300 i analize sigurnosti HTR-a KFA (nuklearnog istraživačkog postrojenja) Jülich kako bi potkrijepio svoju tvrdnju da su spomenuti incidenti su kontrolirani ili ne dovode do relevantnih oštećenja u blizini sustava čak i ako drugi sigurnosni sustavi pokvare. Treba napomenuti da su dosad prezentirane studije o riziku od nesreća visokotemperaturnih reaktora privremene, nepotpune, uglavnom nesigurne i znanstveno nedosljedne. Prije nego što bi se uopće mogao zamisliti konsenzus ili čak i suziti neslaganje, bitni elementi i preduvjeti procesa znanstveno-tehničke rasprave još su na čekanju. B. kritički i neovisni pregled, sljedivost i dostupnost izvora.

Osim toga, čudno je da su se dosad studije rizika provodile samo na HTR konceptima koji ili nikada neće biti ostvareni (HTR-1160) ili su postojali samo na papiru (HTR-500, modul), ali su jedini u Njemačkoj postojeći veliki HTR sustav, THTR-300, osim površne kratke studije, nema istraživanja rizika.

Značajke THTR-300 koje su nepovoljne u smislu sigurnosti

Sigurnosna procjena THTR-300 na temelju njegovih dizajnerskih značajki i načela konstrukcije - bez obzira na bilo kakva negativna iznenađenja tijekom puštanja u rad - otkriva niz sigurnosnih nedostataka. Sveobuhvatna procjena sigurnosnog dizajna THTR-300 se u ovom trenutku ne provodi. Ovdje se kao primjeri trebaju pozabaviti samo tri značajke dizajna, koje ne samo da se čine upitnim s kritične pozicije, već su i u koliziji s nuklearnim pravilima i propisima te takozvanom sigurnosnom filozofijom u nuklearnoj tehnologiji. Također uzimajući u obzir razlike između lakovodnih reaktora (na kojima se uglavnom temelje nuklearni propisi) i THTR-300, kršenje temeljnih principa reaktorske tehnologije u THTR-300 postaje očito na temelju sljedećih primjera.

Primjer 1:

Dva sustava isključivanja nisu dovoljno neovisna, nisu raznolika i ne udovoljavaju zahtjevima koji im se postavljaju u svim radnim stanjima i kvarovima. Dakle, suprotno mišljenju Komisije za sigurnost reaktora, sustavi za zaustavljanje ne zadovoljavaju BMI sigurnosne kriterije za nuklearne elektrane (kriterij 5.3.). Već duže vrijeme postoje koncepti isključivanja koji su jasno i daleko superiorniji od onih kod THTR-300 u smislu raznolikosti, ravnoteže isključivanja i pouzdanosti i koji su također tehnički izvedivi.

Primjer 2:

THTR-300 nema neovisni sustav hlađenja u nuždi, kao što je propisano i implementirano za lakovodni reaktor. Preostala toplina se uklanja uz pomoć radnog ventilatora i generatora pare. Inače, predloženi reaktor nasljednik HTR-500 trebao bi biti opremljen s dvije neovisne jedinice za odvođenje preostale topline.

Primjer 3:

THTR-300 nema izolaciju kao reaktor s lakom vodom, koji se sastoji od plinonepropusnog sigurnosnog spremnika i betonske školjke. THTR-300 je opremljen samo (ne hermetički zatvorenom) takozvanom zgradom za zaštitu reaktora (koncept industrijske hale)

Građevinski nedostaci koji su do sada izašli na vidjelo

Uz sigurnosne nedostatke koji su opravdani u dizajnu THTR-300, u prethodnoj fazi puštanja u rad isplivali su brojni projektni nedostaci i pogreške u dizajnu, od kojih su neke odgovorne za incidente i dodatne sigurnosne probleme.

Primjer 1:

Šljunak je kompaktniji nego što se pretpostavlja u projekcijama. To ima niz posljedica:

• Kada se šipke jezgre pomiču u kamenčić radi dugotrajnog zaustavljanja, na šipke djeluju povećane sile koje su na granici konstrukcije.
• Pouzdanost sustava jezgrene šipke, koja je već nepovoljna, još više se pogoršava. B. je prikazao događaj od 23. studenog 11. (vidi 1985. poglavlje).
• Posljedica je potreba da se hrpa šljunka popušta kruženjem, što, međutim, ne pruža nikakav lijek, budući da se hrpa šljunka opetovano sabija pomicanjem šipke.
• Stopa loma lopte mnogo je veća od izračunate. Dok je u "Atomwirtschaft" (atw) iz prosinca 1982. u članku djelatnika visokotemperaturnog reaktora construction GmbH rečeno da se "u dvije godine rada u prosjeku samo jedan goriv element zgnječi štapovima jezgre", direktor elektrane Glahe sada je dodao 800 zdrobljenih kuglica. Prema drugim informacijama, toliko se loptica već razbilo da je jedan od dva posuda predviđena za držanje slomljene lopte pun; Oba spremnika zajedno su dizajnirana da prihvate lom loptice do kojeg dolazi tijekom cijelog radnog vijeka sustava. ("Westfälische Anzeiger od 19. svibnja 5. izvijestio je:" Gotovo godinu i pol nakon početka probnog rada, 1987 (!) gorivnih elemenata veličine teniske loptice moralo se ukloniti..."; Horst Blume ).
• Neočekivano veliko nakupljanje radioaktivno kontaminiranog grafita i prašine goriva, kao i metalna abrazija bila je odgovorna za nesreću 4. svibnja 5. godine. Osim toga, problemi nastaju zbog kontaminacije i nakupljanja prašine na brojnim točkama u sustavu. Između ostalog, povećava vjerojatnost kvara ventila i druge opreme. 

Primjer 2:

Iznad određene snage, hrpa kuglica više ne može cirkulirati, budući da se kuglice više ne mogu izvlačiti zbog prevelikih sila protoka protoka rashladnog plina na "separatoru" na cijevi za izvlačenje kuglica. To rezultira operativnim ograničenjima.

Primjer 3:

Nepravilno dimenzioniranje izolacije u prstenastom prostoru parogeneratora kao i neadekvatna konstrukcija ventilacijskog sustava može dovesti do pojave previsokih temperatura u dijelovima sustava s određenim učincima i određenim vanjskim temperaturama.

Primjer 4:

Zbog netočnog vođenja tokova primarnog rashladnog plina, protok hlađenja kroz jezgru je manji od planiranog zbog prisutnosti tzv. bypassa. Zbog toga nije moguće postići puno opterećenje, što će operater vjerojatno pokušati izbjeći dodatnim manipulacijama u jezgri reaktora.

Primjer 5:

Takozvana zgrada za zaštitu reaktora nije hermetički zatvorena, tako da se negativni tlak namijenjen smanjenju mogućih ispuštanja radioaktivnih tvari iz reaktorske hale u okoliš ne može stvarati posvuda. Ovu grešku pokušavamo staviti pod kontrolu uz pomoć privremenih mjera za pečaćenje.

Uz ove nedostatke i nedostatke u dizajnu, postoji niz drugih nedostataka za koje se kaže da su djelomično ili potpuno otklonjeni, npr. B. curenje u sustavu hlađenja košuljice i kvar u sustavu utovara. U ovom trenutku nije moguće ocijeniti jesu li ove i druge pogreške doista konačno i potpuno otklonjene.

Incidenti u THTR-300

Svakako, incidenti su u konačnici uvijek nepredviđeni i neočekivani događaji ako se procjenjuju kao pojedinačni događaji. Ipak, kada se procjenjuje do sada dostupan popis nesreća THTR-300, potrebno je retrospektivno utvrditi da se niz incidenata i/ili tipova nesreća može pratiti unazad do nedostataka u dizajnu i gotovo neizbježno do njih. Popis incidenata uključuje sljedeće događaje:

23.11.1985:

Sedam od četrdeset i dvije jezgrene šipke sustava za dugotrajno gašenje nije se moglo zabiti u punu dubinu šljunčanog klastera kako je planirano. Samo korištenje pogonskog kratkohodnog pogona dovelo je do potpunog uvlačenja. Stvarni uzrok ovog djelomičnog kvara sustava jezgrene šipke leži u povećanim silama šipke kao rezultat stisnutog šljunka. Informacijska politika i pokušaji objašnjenja od strane operatera pokazali su se nevjerojatnim. (Na primjer, umetanje jezgrenih šipki naravno mora biti zajamčeno čak i bez dodavanja amonijaka kao "maziva", budući da dovod amonijaka nije sigurnosni sustav prema dozvoli.)

04.05.1986:

Uzrok ove nesreće s povećanim ispuštanjem radioaktivnih tvari može se pratiti do povećanog nakupljanja prašine grafita i goriva te abrazije. Nakon što se ventil na niskotlačnoj strani tampon zone sustava punjenja nije zatvorio zbog kontaminacije prašinom i ova greška se nije mogla otkloniti ni (neradioaktivnim) plinom za pročišćavanje, operater je otvorio ventil na primarnoj strani u svrhu pročišćavanja. Značajna količina radioaktivno kontaminiranog primarnog rashladnog plina s prašinom ispuštena je izravno i nefiltrirana kroz dimnjak u okoliš preko kanala za rasterećenje tlaka. Osim radioloških aspekata, ono što posebno zabrinjava u ovom incidentu je da je kirurg počinio očitu pogrešku te da je zbog dizajna i dizajna (zbog nedostatka blokada) uopće moguće da jedna pogreška može izazvati izravno ispuštanje primarnog rashladnog plina, što je inače, u slučaju dodatne pogreške (npr. zbog daljnje pogreške u radu ili kvara funkcije zatvaranja ventila na primarnoj strani), mogao bi gotovo potpuni gubitak rashladne tekućine u okoliš su se proširile.

Uz ova dva preciznije opisana i javno poznata, dogodio se i niz drugih sigurnosno relevantnih incidenata:

• Greška u napajanju u nuždi
• Neispravnosti u mjernoj tehnologiji i kontrolnoj opremi
• Postupak hitnog hlađenja NK 11 pokrenut je već 45 puta; to bi značilo da bi kontingent od 45 takvih postupaka isključivanja u slučaju nužde za cijeli vijek trajanja sustava već bio iskorišten do jedne četvrtine. 

Procjena

Nepovoljna sigurnosna svojstva specifična za THTR-300, posebne značajke dizajna, do sada poznati nedostaci u konstrukciji i dosadašnji rezultati faze puštanja u pogon čine hitno potrebnim da se THTR-300 više ne pokrene. U protivnom su neizbježna daljnja negativna iznenađenja, poteškoće i incidenti. Sa sigurnosne točke gledišta (ali i zbog ekonomskih razloga) od operatera se traži da prekine opasan test velikih razmjera s THTR-300. Već se može izvući zaključak da je tehnologija reaktora sa šljunčanim slojem zatajila.

(Oslobađanje atomskog zračenja od ranih 1940-ih: vidi INES - Međunarodna ljestvica ocjenjivanja i popis nuklearnih nesreća u svijetu)

- Karta nuklearnog svijeta -

Od vađenja i prerade urana, do nuklearnih istraživanja, izgradnje i rada nuklearnih postrojenja, uključujući nesreće u nuklearnim elektranama, do rukovanja uranskim streljivom, nuklearnim oružjem i nuklearnim otpadom.
- U cijelom svijetu, gotovo, sve na prvi pogled uz Google karte -

natrag na

Studije o THTR

***

***

vrh stranice

***