Alapvető biztonsági problémák

a magas hőmérsékletű reaktorban és különös hiányosságok a THTR-300-ban

Lothar Hahn – 1986. június

A HTR állítólagos "bennálló" biztonságához

A magas hőmérsékletű reaktorok fejlesztésének kezdete óta az érdeklődők megpróbálták azt sugallni a közvéleménynek, hogy a HTR „eleve” biztonságos. Ez az okosan megtervezett reklámstratégia kétségtelenül sikerrel járt, mert példátlan dezinformációhoz vezetett még az atomenergiával kapcsolatos vitákban is. Mint az atomipar aligha bármely más állítása, ez is tudományosan tarthatatlan feltételezéseken és helytelen következtetéseken alapul.

A technológiában, különösen a nukleáris technológiában egy rendszert eredendően biztonságosnak neveznek, ha az kizárólag a fizikai és kémiai törvények alapján a tervezett állapotában marad, és ha nem függ az aktív biztonsági berendezések működésétől a balesetek kezelésekor. a személyzet beavatkozása utasítást kap (Alwin Weinberg meghatározása szerint).

Mint ismeretes, a könnyűvizes reaktor nem rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal. Az is teljesen világos azonban, hogy gyakorlatilag az összes eddig komolyan követett HTR koncepció nem eleve biztonságos, és különösen a THTR-300 nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. Például a központi biztonsággal kapcsolatos két követelmény, a leállítás és a maradékhő eltávolítása (és így végső soron a hasadási termékek visszatartása is) az aktív biztonsági berendezésektől és/vagy fogantyúktól függ, ha súlyos balesetek és a radioaktív készlet jelentős kibocsátása történik. meg kell akadályozni.

Az állítólagos eredendő biztonság bizonyítékaként a HTR-ipar általában néhány olyan tulajdonságot említ, amelyekben a HTR eltér a könnyűvizes reaktortól, és amelyekről azt mondják, hogy a biztonság szempontjából előnyös hatást fejtenek ki. A HTR azonban korántsem eredendően biztonságos ettől, mert a vélhetően kedvezőek mellett a HTR olyan biztonsági szempontból hátrányos tulajdonságokkal is rendelkezik, amelyekkel más reaktortípusok nem rendelkeznek. A HTR leggyakrabban hivatkozott állítólagos előnyeit az alábbiakban ismertetjük és kommentáljuk:

• Eigenschaft: Alacsony a teljesítménysűrűség és a hőkapacitás aránya, azaz lassabb hőmérséklet-emelkedés (a könnyűvizes reaktorhoz vagy tenyésztőhöz képest) hűtési hiba esetén.
• Megjegyzés: Ez nem helyes, de csak bizonyos hűtési hibák esetén érvényes. A HTR-specifikus vízbejutási, levegőbejutási és reaktivitási baleseteknél ez a tulajdonság kisebb jelentőségű. Ha gyors hűtésre van szükség, akkor a nagy hőkapacitás meglehetősen hátrányos.
• Eigenschaft: A kerámia fűtőelemek és a magszerkezeti anyagok magas hőmérséklet-állósága, nincs magolvadás, mint pl B. könnyűvizes reaktorral lehetséges.
• Megjegyzés: Az állítás helyes, de figyelmen kívül hagyja a valódi problémát. Nem elsősorban a magolvadás lehetőségéről van szó, sokkal inkább arról, hogy kiszabadulhatnak-e és hogyan radioaktív hasadási termékek. 1600 feletti hőmérsékleten^o C észrevehető arányú hasadási termékek szabadulnak fel a tüzelőanyag-részecskékből és a tüzelőanyag-kazettákból. Ez a hatás még magasabb hőmérsékleten, de legkésőbb kb. 2500 fokon erősödik^oC hatalmas kibocsátások lépnek fel az elsődleges áramkörbe. Azok a hőmérsékletek, amelyeken veszélyes kibocsátások lépnek fel, minden nagy és nagy magas hőmérsékletű reaktor zónájában elérhetők balesetek következtében anélkül, hogy a grafit elveszítené mechanikai konzisztenciáját. Az az állítás, miszerint a magolvadás nem lehetséges a HTR-rel, félrevezető, és nem releváns a kibocsátási mechanizmusok szempontjából.
• Eigenschaft: A reakcióképesség negatív hőmérsékleti együtthatója, azaz az energiatermelés csökkenése a hőmérséklet emelkedésével.
• Megjegyzés: Ez a tulajdonság nem jellemző a HTR-re, de a könnyűvizes reaktorokban is megtalálható; e tulajdonság nélkül sem a HTR, sem a könnyűvizes reaktor nem lenne jóváhagyva. Különösen a HTR-nek van szüksége negatív hőmérsékleti reaktivitási együtthatóra, mivel véletlen felmelegedés esetén - a könnyűvizes reaktorral ellentétben - a moderátor hatás megmarad. Megállapítható továbbá, hogy a hőmérsékleti együttható a hőmérséklet emelkedésével egyre kevésbé negatívvá válik, ezzel párhuzamosan a lefolyásának ismeretében egyre nagyobbak a bizonytalanságok és kb. 1200 felett.^oC értékei kísérletileg nem igazoltak. A HTR másik különleges hátránya, hogy gyors hűtéssel reakcióbalesetet okozhat.
• Eigenschaft: Belső, fázisstabil, neutron fizikai semleges hélium hűtőfolyadék.
• Megjegyzés: Helyes, hogy a hűtőgáz olyan szennyeződéseket tartalmaz, amelyek korróziós jelenségekhez vezethetnek az üzemanyag-kazettákon; ezért kifejezetten gáztisztító rendszert kellett biztosítani többek között ezen szennyeződések csökkentése érdekében. A hélium másik két tulajdonsága (fázisstabilitás, neutronfizikai semlegesség) csekély jelentőséggel bír. Ellenkező esetben csak hélium használható hűtőfolyadékként.

A HTR vázolt nyilvánvaló biztonsági előnyeit természetesen össze kell vetni sajátos hátrányaival és biztonsági problémáival is. Az említett állítólagos pozitív tulajdonságok egy része a grafit moderátorként és szerkezeti anyagként való megválasztásán alapul. A grafit tulajdonságai felelősek a HTR-jellegű és HTR-specifikus baleseti lehetőségekért is, nevezetesen a vízbejutási balesetek (gőzgenerátor szivárgása miatti) grafit-víz reakciói, valamint a levegőbejutási balesetek utáni grafittüzek. A szükséges biztonsági funkciók további meghibásodása esetén (pl. víz behatolása esetén: gőzfejlesztő leállás, maradékhő eltávolítás, reaktorleállás) ezek az események nem kontrolláltak, és ellenőrizetlen kibocsátáshoz vezethetnek, ami jelentős károkat okoz a a reaktor közelében. Többek között azért, mert ezek a kibocsátások korábban, mint egy tiszta magfűtési baleset után következnek be, feltételezhető, hogy a víz és levegő bejutása okozta balesetek indítják be a kockázatot meghatározó baleseti folyamatokat a HTR-nél.

A magas hőmérsékletű reaktorok baleseti kockázatához az ilyen típusú balesetek mellett jelentős mértékben hozzájárulnak az úgynevezett reaktivitási balesetek, vagyis azok a balesetek, amelyeket a vezérlő- és leállítórúd-rendszerek meghibásodása vált ki.

Biztosnak tekinthető, hogy a HTR lobbi a THTR-300 engedélyezési folyamatának részeként hivatkozik az incidensvizsgálatokra, valamint a Jülich KFA (nukleáris kutatóintézet) HTR biztonsági elemzéseire annak alátámasztására, hogy az említett események. ellenőrizve vannak, vagy nem vezetnek jelentős károkhoz a rendszer közelében, még akkor sem, ha más biztonsági rendszerek meghibásodnak. Meg kell jegyezni, hogy a magas hőmérsékletű reaktorok baleseti kockázatáról eddig bemutatott tanulmányok ideiglenesek, hiányosak, nagyrészt nem biztosítottak és tudományosan ellentmondásosak. Mielőtt még elképzelhető lenne a konszenzus vagy a nézeteltérés szűkítése, a tudományos-technikai vitafolyamat lényeges elemei és előfeltételei még várat magára. B. a kritikus és független áttekintés, a források nyomon követhetősége és hozzáférhetősége.

Ráadásul furcsa, hogy eddig csak olyan HTR-koncepciókról készültek kockázatvizsgálatok, amelyek vagy soha nem fognak megvalósulni (HTR-1160), vagy csak papíron léteztek (HTR-500, modul), de ezek az egyedüliek. Németországban a meglévő nagyméretű HTR rendszer, a THTR-300, egy felületes rövid tanulmány kivételével, nincs kockázatvizsgálat.

A THTR-300 biztonsági szempontból hátrányos jellemzői

A THTR-300 tervezési jellemzői és konstrukciós elvei alapján végzett biztonsággal kapcsolatos értékelése - függetlenül az üzembe helyezés során bekövetkező negatív meglepetésektől - számos biztonsági szempontból hátrányos tulajdonságot tár fel. A THTR-300 biztonsággal kapcsolatos kialakításának átfogó értékelését jelenleg nem kell elvégezni. Csupán három olyan tervezési jellemzőt kell itt példaként megemlíteni, amelyek nemcsak kritikus helyzetből tűnnek megkérdőjelezhetőnek, hanem ütköznek a nukleáris szabályokkal és előírásokkal, valamint a nukleáris technológia ún. biztonsági filozófiájával. Figyelembe véve a könnyűvizes reaktorok (amelyekre a nukleáris szabályozás is alapvetően alapul) és a THTR-300 közötti különbségeket, a THTR-300 reaktortechnika alapvető elveinek megsértése az alábbi példák alapján válik nyilvánvalóvá.

1 példa:

A két leállítási rendszer nem kellően független, nem sokrétű, és nem minden üzemállapotban és üzemzavarban felel meg a rájuk támasztott követelményeknek. Így a Reaktorbiztonsági Bizottság véleményével ellentétben a leállítási rendszerek nem felelnek meg az atomerőművek BMI biztonsági kritériumainak (5.3. kritérium). Már régóta léteznek olyan leállítási koncepciók, amelyek egyértelműen és messze felülmúlják a THTR-300-at a sokféleség, a leállítási egyensúly és a megbízhatóság tekintetében, és amelyek műszakilag is megvalósíthatók.

2 példa:

A THTR-300 nem rendelkezik önálló vészhűtési rendszerrel, ahogy azt a könnyűvizes reaktornál előírják és megvalósítják. A maradékhő eltávolítása a működő ventilátor és a gőzfejlesztő segítségével történik. A javasolt HTR-500 utódreaktort egyébként két független egységgel kell felszerelni a maradékhő eltávolítására.

3 példa:

A THTR-300-nak nincs olyan konténmentje, mint a könnyűvizes reaktornak, amely egy gáztömör biztonsági tartályból és egy betonhéjból áll. A THTR-300 csak (nem légtömör) úgynevezett reaktorvédő épülettel van felszerelve (ipari csarnok koncepció)

Eddig napvilágra került építési hibák

A THTR-300 tervezésénél indokolt biztonsági hiányosságok mellett az előző üzembe helyezési szakaszban számos tervezési hiba és tervezési hiba látott napvilágot, amelyek egy része incidensekért és további biztonsági problémákért felelős.

1 példa:

A kavics tömörebb, mint azt a vetületekben feltételeztük. Ennek számos következménye van:

• Amikor a magrudakat a kavicsba mozgatják hosszú távú leállás céljából, a kialakítás határán lévő megnövekedett erők hatnak a rudakra.
• Az amúgy is kedvezőtlen magrúdrendszer megbízhatósága tovább romlik. B. az 23. november 11-i eseményt mutatta be (lásd a 1985. fejezetet).
• Ennek eredményeként a kavicshalmot keringetéssel kell lazítani, ami azonban nem ad orvosságot, mivel a rúd bemozgatásával a kavicshalmot többször összenyomják.
• A labda törési aránya jóval magasabb a számítottnál. Míg az "Atomwirtschaft" (atw) 1982. decemberi cikkében a magas hőmérsékletű reaktorkonstruktív GmbH alkalmazottai azt írták, hogy "két év üzemidő alatt átlagosan csak egy fűtőelemet zúznak össze a magrudak", erőmű igazgatója, Glahe most 800 zúzott golyó hozzáadva. Más információk szerint annyi golyó tört már el, hogy a törött labda tartására szolgáló két edény közül az egyik megtelt; Mindkét tartály együttesen úgy van kialakítva, hogy a rendszer teljes élettartama alatt fellépő golyótörést alkalmazza. (A "Westfälische Anzeiger 19. május 5-én" a következőkről számolt be: "Majdnem másfél évvel a próbaüzem megkezdése után 1987 (!) teniszlabda méretű üzemanyag-elemet kellett eltávolítani..."; Horst Blume ).
• A váratlanul nagy mennyiségű radioaktívan szennyezett grafit és üzemanyagpor, valamint fémkopás okozta az 4. május 5-i balesetet. Ezenkívül problémák merülnek fel a szennyeződésből és a por felhalmozódásából a rendszer számos pontján. Többek között növeli a szelep- és egyéb berendezések meghibásodásának valószínűségét. 

2 példa:

Egy bizonyos teljesítmény felett a golyós halom már nem keringtethető, mivel a hűtőgáz áramlásának túlzott áramlási erői miatt a labdaelszívó csövön lévő "leválasztón" nem lehet több golyót visszahúzni. Ez működési korlátozásokat eredményez.

3 példa:

A gőzfejlesztő gyűrűjének szigetelésének nem megfelelő méretezése, valamint a szellőzőrendszer nem megfelelő kialakítása a rendszer bizonyos teljesítményű és bizonyos külső hőmérsékletű részein túl magas hőmérséklet kialakulásához vezethet.

4 példa:

A primer hűtőgáz áramlások hibás irányítása miatt a zónán keresztüli hűtési teljesítmény a tervezettnél kisebb, az úgynevezett bypass megléte miatt. Ennek eredményeként nem lehet teljes terhelést elérni, amit a kezelő valószínűleg a reaktormagban végzett további manipulációkkal próbál elkerülni.

5 példa:

Az úgynevezett reaktorvédelmi épület nem légmentes, így a reaktorcsarnokból a környezetbe történő esetleges radioaktív kibocsátásokat csökkenteni hivatott negatív nyomás nem mindenhol építhető fel. Ezt a hibát ideiglenes tömítési intézkedésekkel próbálják kordában tartani.

Ezeken a tervezési hibákon és hiányosságokon kívül számos egyéb hiányosság is van, amelyeket állítólag részben vagy teljesen megszüntettek, pl. B. szivárgás a bélés hűtőrendszerében és meghibásodás a töltőrendszerben. Jelenleg nem lehet felmérni, hogy ezeket és más hibákat valóban véglegesen és maradéktalanul orvosolták-e.

Incidensek a THTR-300-ban

Természetesen az események végső soron mindig előre nem látható és váratlan események, ha egyedi eseményekként értékeljük őket. Ennek ellenére a THTR-300 eddig rendelkezésre álló baleseti listájának értékelésekor utólag meg kell állapítani, hogy számos esemény és/vagy balesettípus tervezési hibákra vezethető vissza, és szinte elkerülhetetlenül bekövetkezett. Az események listája a következő eseményeket tartalmazza:

23.11.1985:

A hosszú távú leállási rendszer negyvenkét magrúdjából hetet nem sikerült a tervek szerint a kavicsfürt teljes mélységébe behajtani. Csak a működőképes rövidlöketű hajtás használata vezetett teljes visszahúzáshoz. A magrúdrendszer ezen részleges meghibásodásának valódi oka az összenyomott kavicsfürt következtében megnövekedett rúderő. A tájékoztatási politika és az üzemeltető magyarázati kísérletei hiteltelennek bizonyultak. (Pl. a magrudak behelyezését természetesen ammónia "kenőanyagként" betáplálása nélkül is garantálni kell, hiszen az ammónia betáplálás az engedély szerint nem biztonsági rendszer.)

04.05.1986:

Ennek a megnövekedett radioaktív kibocsátással járó balesetnek az oka a grafit- és üzemanyagpor fokozott felhalmozódására, valamint a kopásra vezethető vissza. Miután a töltőrendszer pufferzónájának alacsony nyomású oldalán lévő szelep nem zárt be porszennyeződés miatt, és ezt a hibát (nem radioaktív) öblítőgázzal sem lehetett orvosolni, a kezelő kinyitotta a primer oldalon lévő szelepet. tisztítás céljából. A kéményen keresztül jelentős mennyiségű, radioaktívan szennyezett, porral szennyezett primer hűtőgáz került a nyomáscsökkentő csatornán keresztül a környezetbe közvetlenül és szűretlenül. A radiológiai szempontok mellett különösen aggasztó az incidensben az, hogy a sebész nyilvánvaló hibát követett el, és hogy a tervezésből és a tervezésből adódóan (reteszelések hiánya miatt) egyáltalán lehetséges, hogy egyetlen hiba kiválthat egy primer hűtőgáz közvetlen kibocsátása, amely egyébként további hiba esetén (pl. további működési hiba vagy a primer oldali szelep zárófunkciójának meghibásodása miatt) a hűtőközeg csaknem teljes kiesése a környezetbe bővültek.

E két pontosabban leírt és nyilvánosan ismerten kívül számos más, biztonsággal kapcsolatos incidens is történt:

• Hiba a vészhelyzeti tápegységben
• Hibák a méréstechnikában és a vezérlőberendezésben
• Az NK 11 vészhűtési eljárása már 45 alkalommal indult el; ez azt jelentené, hogy a rendszer teljes élettartamára vonatkozó 45 ilyen vészleállítási eljárásból álló kontingens negyedét már felhasználnák. 

Értékelés

A THTR-300-ra jellemző hátrányos biztonsági tulajdonságok, a különleges tervezési adottságok, az eddig ismert konstrukciós hibák és az üzembe helyezés eddigi eredményei sürgősen szükségessé teszik a THTR-300 újbóli üzembe helyezését. Ellenkező esetben elkerülhetetlenek a további negatív meglepetések, nehézségek és incidensek. Biztonsági szempontból (de gazdasági megfontolások miatt is) felszólítjuk az üzemeltetőt, hogy szakítsa meg a THTR-300-as veszélyes nagyüzemi tesztet. Már most levonható a következtetés, hogy a kavicságyas reaktor technológia megbukott.

(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

***