Részletek Lothar Hahn jelentéséből – 1988. június

Biztonsági problémák és balesetveszély

6.) fejezet A HTR modul és más magas hőmérsékletű reaktorok biztonsági problémái és balesetveszélyei

a 8. fejezethez.) A HTR vonal terjedési problémái

Biztonsági szempontból a HTR, különösen a kis magas hőmérsékletű HTR-Modul és HTR-100 reaktorok csodának mondják. Az érdekelt felek olyan állításokat tesznek, amelyek nem állják ki a vizsgálatot. A nyilvánosság előtt zajló biztonsági vitát a propagandakampányok uralják, a szükséges differenciált mérlegelés eddig elmaradt.

A nukleáris ipar elvileg ugyanazt a megközelítést választja, amelyet az 70-es évek elején a könnyűvizes reaktorról szóló biztonsági vitában bevezettek. Az ilyen stílust, amelyben a nyílt vita helyére bagatellizálás és eltitkolás, félretájékoztatás és féligazságok veszik át, kedvez a biztonsági vita példátlan elszigeteltsége a nyilvános szakmai vitától. Az érdekek összevonása és a legalább ideális egymásrautaltság a hatóságok, szakértők (pl. TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), tanácsadó szolgálatok (pl. Reaktorbiztonsági Bizottság), nagyszabású kutatóintézetek (pl. atomkutató létesítmény), ill. Az ipar azt jelenti, hogy nem létezik igazán független ellenőrző testület, és a hatékony demokratikus ellenőrzés le van tiltva.

Jellemzőnek értékelendő a korábban felelős szövetségi belügyminiszter (BMI) által felállított "A jövő magas hőmérsékletű atomerőműveinek alapvető biztonsági kérdései (HTR-500 / HTR modul)" ad hoc vitacsoport tevékenysége. az ilyen feltételek következménye. Ez a hatóságok, szakértők és iparág képviselőiből álló bizottság 1984-ig zárt ajtók mögött tárgyalta a HTR modullal kapcsolatos biztonsági kérdéseket. Ennek az ellenőrizhetetlen titkos testületnek a tulajdonképpeni feladata nyilvánvalóan az volt, hogy a későbbi jóváhagyási eljárásokra tekintettel közös stratégiát és a biztonsági kritériumok értelmezését dolgozza ki, hogy előkészítse a HTR modul és a HTR-500 zökkenőmentes jóváhagyását.

A HTR állítólagos biztonsági előnyeinek műszaki háttere általában a reaktormagnak a könnyűvizes reaktorhoz képest kisebb teljesítménysűrűsége, a zóna és szerkezeti anyagok nagyobb hőkapacitása és magas hőmérsékleti ellenállása. Erre építve azt állítják, hogy a HTR jóindulatúan és lomhán viselkedik a hűtőfolyadék meghibásodása esetén, a maradékhő-elvezetés meghibásodásával járó események esetén a fűtési folyamat olyan lassan megy végbe, hogy még mindig sok van beavatkozási és korrekciós lehetőségeket az incidens ellenőrzésének helyreállításához. Ezenkívül a könnyűvizes reaktorhoz hasonló magolvadás kizárt, mivel a grafit nem olvad meg, de 3500 körül ^o C szublimál, vagyis olyan hőmérsékleten, amelyet kis és közepes méretű magas hőmérsékletű reaktorokban amúgy sem lehetett elérni. Általánosságban elmondható, hogy a HTR-nél nem lehetséges olyan baleseti sorrend, amelynek következtében radioaktív kibocsátások lépnének fel, ami a létesítményen kívüli katasztrófavédelmi intézkedéseket tesz szükségessé.

Egy ilyen érvet el kell utasítani, mint hamis és kétes, mert – tudatosan vagy tudattalanul? - megkerüli a HTR aktuális biztonsági problémáit. Részben a könnyűvizes reaktor biztonsági szempontjainak helytelen és kritikátlan átvitelén alapul a HTR-be, és így túlbecsülik a HTR-ben előforduló hűtési hibák jelentőségét.

A könnyűvizes reaktorhoz hasonlóan a veszélyességi potenciált is meghatározza a radioaktív hasadási termékek készlete, valamint természetes kibocsátási mechanizmusa.

A hasadási termékek teljes radioaktív készlete elsősorban a reaktor hőkapacitásától függ, és kevésbé a reaktor típusától. A HTR modullal tehát körülbelül 5%-a a Biblis osztályú könnyűvizes reaktorokénak. Ennek megfelelően ez a készlet még mindig olyan nagy (kb. 2 x 10¹⁹ Becquerel), hogy ennek a készletnek egy százalékának felszabadítása elegendő ahhoz, hogy súlyos károkat okozzon a lakosság egészségében. Ez annál is inkább igaz, mert a kisméretű, magas hőmérsékletű reaktorokat lehetőleg települések közelében kell építeni.

A HTR-ben lévő kioldómechanizmusok tekintetében lényegtelen, hogy a magolvadás lehetséges-e vagy sem, de ez attól függ, hogy a fűtőelem részecskék ("bevonatos részecske") és a fűtőelemek elveszítik-e visszatartó hatásukat, és mikor^o C és 2000 és 2500 közötti hőmérsékleten csökken ^o C gyakorlatilag elveszett. Azonban pontosan ezek a hőmérsékletek érhetők el a THTR-300-ban és a HTR-500-ban, ha a maradékhő eltávolítása nem sikerül. A primer kör szivárgása esetén a környezetbe való kibocsátások történhetnek, különösen azért, mert a THTR-300-nak nincs elszigetelése.

A HTR modult biztonsági szempontból úgy alakították ki, hogy felmelegedési balesetek esetén a tüzelőanyag-kötegekben a maximális hőmérséklet a passzív hőleadás miatt meghaladja az 1600-os kritikus hőmérsékletet. ^oNem haladhatja meg a C-t. Ez azonban csak bizonyos feltételek mellett garantálható, ideértve a passzív hőelvezetés hatékonyságát és a sikeres leállítást. Ha az ehhez szükséges rendszerek nem állnak rendelkezésre, amikor szükség van rájuk, akkor a HTR modullal olyan baleseti sorozatok is kialakulhatnak, amelyek során a fűtőelem hőmérséklete 1600 fölé emelkedik. ^oC növekedés. Ez azt jelenti, hogy a fűtőanyag-kazettákból nagy mennyiségű hasadási termék kibocsátása is lehetséges a modullal.

Döntő viszont, hogy a HTR lassabb viselkedését hűtési hiba esetén egyebek mellett egy olyan intézkedéssel vásárolták meg, ami a HTR-specifikus balesetek potenciális oka: a grafit moderátorként, ill. szerkezeti anyag. Az elővigyázatossági intézkedések ellenére nem zárható ki, hogy nagy mennyiségű víz (a szekunder körből a gőzfejlesztő szivárgásain keresztül) és levegő jut be az elsődleges körbe. A biztonsági rendszerek további meghibásodása súlyos, grafit-víz reakciókkal és grafittüzekkel járó baleseteket eredményezhet. Az ilyen típusú balesetek a HTR modulban is a kockázatot meghatározó folyamatok közé tartoznak.

Ezen túlmenően a HTR modullal számos egyéb baleseti szekvencia is létezik, amelyek közül csak néhány okot kell itt megemlíteni további vita nélkül:

• Külső hatások, pl. B. repülőgép-baleset, robbanások, szabotázs, háborús cselekmények,
• Passzív alkatrészek meghibásodása, pl. B. csővezetékek, nyomástartó edények, felületi hűtők.

Egyéb hatások, amelyek közvetlen vagy közvetett negatív hatással lehetnek a HTR modul biztonságára:

• a biztonsági koncepció, amelyet költség okokból (pl. elszigetelés hiánya) csökkentettek,
• a (számos kudarccal együtt) kevés üzemi tapasztalat magas hőmérsékletű reaktorokkal,
• a (a könnyűvizes reaktorhoz képest) kisebb behatolási mélység a biztonsági elemzésekben,
• a HTR modul átfogó kockázatelemzésének hiánya.

A HTR-modul biztonsági értékeléséhez azt is meg kell határozni - a biztonsággal kapcsolatos összes probléma megoldása nélkül -, hogy ez a típus csak papíron létezik, és az állítólagos biztonsági előnyök egy része konkrétan nem ellenőrizhető. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a biztonsággal kapcsolatos problémák nagy része csak a rendszer felállítása és működtetése során derül ki, ahogy a THTR-300 példája is mutatja.

A vázolt biztonsági problémák eredményeképpen megállapítható, hogy a HTR - különösen kis kivitelben HTR modulként - a z-n kívül jelentős tervezési jellemzőkkel rendelkezik. B. viszont a könnyűvizes reaktornak, de a kis HTR-nek is megvannak a maga speciális biztonsági hiányosságai, amelyek súlyos balesetekhez vezethetnek.

Az oldal tetején

8. fejezet.) A HTR vonal terjedési problémái

A hasadóanyag fegyvertechnikai célú felhasználásának lehetőségét mindeddig a legnagyobb gonddal kizárták a HTR-ről szóló vitából.

A proliferációs probléma technikai szempontjainak vizsgálata azonban szükséges, ha teljes képet szeretnénk kapni a HTR vonal minden aspektusáról. Itt mellőzzük a hasadóanyag katonai célú eltérítésének lehetséges indítékait, valamint a hasadóanyag-áramlások nyomon követésének lehetőségeit és korlátait. Ehhez hivatkozunk más publikációkra; ezen a ponton csak technikai kérdésekről kell szólnia.

A reaktorsor elterjedésének problémáival kapcsolatban műszaki szempontból a következő kérdéseket kell feltenni:

• Mely állomásokon halad át a tüzelőanyag hasadóanyag olyan formában, amely közvetlenül alkalmas fegyverkezésre, azaz plutóniumként (bármilyen izotópos összetételű) vagy erősen dúsított urán-235-ként?
• Ezen állomások közül melyiken lehet a hasadóanyagot közvetlen katonai felhasználásra fordítani?
• Az alábbi állomások közül melyiken lehet a hasadóanyagot olyan formában elágazni, amely fizikai és/vagy vegyi kezelést igényel, mielőtt katonai célokra felhasználható lenne?

Az alábbiakban ezekre a kérdésekre adjuk meg a válaszokat a három ellátási területre, a reaktor üzemeltetésére és az ártalmatlanításra vonatkozóan.

A kínálati oldalon bizonyos állomásokon mindig van lehetőség a dúsított 235-ös uránhoz való hozzáférésre.

A THTR-300 és az AVR tüzelőanyag-elemeinek gyártása során az U-235 különböző folyamatlépésekben közvetlenül elérhető, erősen dúsított formában, nevezetesen a dúsítástól a fűtőelemek befejezéséig.

A THTR-300 minden egyes fűtőelem golyója és az AVR fűtőelemek körülbelül fele (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) körülbelül 1 g erősen dúsított U-235-öt tartalmaz. Ennek az anyagnak a raktározási és feldolgozási mennyisége a NUKEM-ben egy tonna tartományban van (a kért kezelési mennyiség 6 t bármilyen dúsítási foktól).

A nagymértékben dúsított urán-235 eltűnése az 1-10 kg-os tartományban ezért észrevétlen maradhat.

A jövőbeli HTR-üzemekbe csak alacsony dúsítású uránt terveznek. Ez is leágazható az említett állomásokon, beleértve a szükséges szállítási folyamatokat is; katonai felhasználásra azonban tovább kell dúsítani, ami elvileg bármilyen típusú urándúsító üzemben elvégezhető - igaz, eltérő erőfeszítéssel és időigényekkel.

A reaktorműködés leágazásának lehetőségével kapcsolatban a csernobili balesetet követően több alkalommal is elhangzott az az állítás, hogy az orosz RBMK reaktort fegyveres plutónium előállítására használták, és különösen alkalmas erre, mert fűtőelemeket eltávolítanak vagy hozzáadnak. hozzá a folyamatos teljesítményüzem megszakítása nélkül lehet. Azonban a HTR-nek pontosan ez a tulajdonsága van bizonyos fokig, sőt a HTR-modul külön előnyeként említik ("Nincsenek leállások a tüzelőanyag-elem cseréjekor és nincsenek kapcsolódó működési folyamatok.") Mivel a folyamatos be- és kivonás, valamint a fűtőelem-kazetták kézreállósága miatt a reaktor területén való tartózkodásuk alatt műszakilag bármikor lehetséges egy részük elterelése.

A fűtőelemek NAÜ és EURATOM általi metrológiai és számviteli nyilvántartása a mérési módszertan, a mérési pontatlanságok és a megfigyelés véletlenszerű mintavételezése miatt nem nyújt teljes védelmet az eltérítés ellen.

A fűtőanyag a reaktorban való tervezett felhasználása után is tartalmaz fegyverekben való felhasználásra alkalmas hasadóanyagot. A tórium / urán stratégia THTR és AVR fűtőelemei a maradék urán-235 mellett jó minőségű U-233 nukleáris üzemanyagot tartalmaznak, amely elvileg fegyverkezésre is alkalmas. Az összes jövőbeni magas hőmérsékletű reaktor kiégett fűtőeleme - a könnyűvizes reaktorhoz hasonlóan - plutóniumot és egyéb aktinidákat tartalmaz. A plutónium izotópok keveréke alapvetően fegyverekhez alkalmas.

Amíg az U-233 és a plutónium be van zárva a fűtőelemekbe, ezekhez a hasadóanyagokhoz nem lehet közvetlenül hozzáférni. Csak újrafeldolgozási folyamaton keresztül férhet hozzájuk.

A HTR fűtőelemek polgári újrafeldolgozása - a fentebb említettek szerint - eddig többek között a megoldatlan biztonsági és sugárvédelmi problémák miatt (pl. grafitégetés kapcsán) kudarcot vallott.

Ellentétben a HTR fűtőelemek nukleáris fűtőelemek nukleáris fűtőelemek előállítása céljából történő újrafeldolgozásának esetleges nagyarányú bevezetésével, egy katonai változatnál a műszaki és gazdasági problémák figyelmen kívül hagyhatók. Továbbá elhanyagolhatóak a sugárvédelmi szempontok (mind a munkavállalók, mind a lakosság számára). Végül a rendszer mérete tisztán katonai szempontból meghatározható és viszonylag kicsiben tartható (például laboratóriumi rendszerhez hasonlóan). 

Egy alacsony dúsítású urán 235-ből készült kiégett fűtőelem körülbelül 0,1 g plutóniumot tartalmaz. Következésképpen egy atombomba anyagát elméletileg 50.000 1000 kiégett fűtőelem golyó feldolgozásával lehetne előállítani, azaz napi XNUMX golyós áteresztőképességgel kevesebb mint két hónap alatt. Ebből a szempontból és ilyen léptékben ez az út csak látszólag bonyolultabb és műszakilag igényesebb, mint a más reaktorsorokból történő plutóniumtermelés. Mindenesetre könnyebb álcázni, főleg, hogy a tetszőleges ponton leágazó fűtőelemek helyettesíthetők álelemekkel.

Ebből a szempontból azonban a HTR egyedülálló, katonailag is használható tulajdonsággal rendelkezik: hatékony tríciumtermelőként használható. Az atombombákhoz használt trícium előállítása megfelelő üzemanyag-összetétellel (pl. lítium hozzáadásával) szabályozható, és katonailag érdekes lehet a műszakilag fejlett atomfegyverrel rendelkező államok számára. Egy amerikai HTR szolgáltató ezzel a katonai lehetőséggel még kirívóan megpróbált behatolni a fegyverzeti szektorba.

Összegezve megállapítható, hogy a magas hőmérsékletű reaktorok üzemeltetése, beleértve a tüzelőanyag-ellátó és ártalmatlanító állomásokat is, sajátos elterjedési kockázatot jelent. Az atommaghasadásos bombák anyagának (urán, plutónium) eltérítésével kapcsolatban minőségileg az RBMK reaktoréhoz és a nehézvizes reaktorhoz hasonló helyzetek adódnak. A bombákhoz használt trícium előállítását illetően a HTR különösen katonai jelentőséggel bír.

(Az atomsugárzás kibocsátása az 1940-es évek eleje óta: lásd INES – A nemzetközi minősítési skála és a nukleáris balesetek listája világszerte)

- A nukleáris világ térképe

Az uránbányászattól és -feldolgozástól a nukleáris kutatáson át a nukleáris létesítmények építéséig és üzemeltetéséig, beleértve az atomerőművekben bekövetkezett baleseteket, az urán lőszer, nukleáris fegyverek és nukleáris hulladék kezeléséig.
- Világszerte szinte mindent egy pillantásra a Google Térkép segítségével -

vissza a

Tanulmányok a THTR-ről

***

***

Az oldal tetején

***