Estratti dal rapporto di Lothar Hahn - giugno 1988

Problemi di sicurezza e rischi di incidenti

Capitolo 6.) Problemi di sicurezza e rischi di incidente del modulo HTR e di altri reattori ad alta temperatura

al capitolo 8.) Problemi di proliferazione con la linea HTR

In termini di sicurezza, si dice che gli HTR, in particolare i piccoli reattori ad alta temperatura HTR-Modul e HTR-100, siano dei miracoli. Le parti interessate avanzano affermazioni che non resistono al controllo. Le campagne di propaganda dominano il dibattito pubblico sulla sicurezza, la necessaria considerazione differenziata è stata finora omessa.

In linea di principio, l'industria nucleare ha scelto lo stesso approccio che è stato introdotto all'inizio degli anni '70 nel dibattito sulla sicurezza del reattore ad acqua leggera. Un tale stile, in cui banalizzazione e occultamento, disinformazione e mezze verità prendono il posto della discussione aperta, è favorito da un isolamento senza precedenti del dibattito sulla sicurezza dalla discussione specialistica pubblica. La fusione di interessi e le interdipendenze almeno ideali tra le azioni delle autorità, degli esperti (ad es. TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), dei servizi di consulenza (ad es. Commissione per la sicurezza dei reattori), istituti di ricerca su larga scala (ad es. impianto di ricerca nucleare) e l'industria significa che non esiste un organismo di controllo realmente indipendente e che un controllo democratico effettivo è disabilitato.

L'attività di un gruppo di discussione ad hoc "Questioni fondamentali di sicurezza delle future centrali nucleari ad alta temperatura (HTR-500 / modulo HTR)" istituito dal Ministro federale dell'interno (BMI) precedentemente responsabile è da valutare come un tipico conseguenza di tali condizioni. Questo comitato, composto da rappresentanti di autorità, esperti e industria, ha discusso a porte chiuse di questioni di sicurezza relative al modulo HTR fino al 1984. Il compito effettivo di questo organismo segreto incontrollabile era ovviamente quello di sviluppare una strategia comune e un'interpretazione dei criteri di sicurezza in previsione delle successive procedure di approvazione al fine di preparare l'approvazione regolare del modulo HTR e dell'HTR-500.

Il background tecnico per i presunti vantaggi in termini di sicurezza dell'HTR è solitamente la minore densità di potenza del nocciolo del reattore rispetto al reattore ad acqua leggera, la maggiore capacità termica del nucleo e dei materiali strutturali e la loro resistenza alle alte temperature. Basandosi su questo, si sostiene che un HTR si comporta bonariamente e lentamente in caso di guasto del liquido di raffreddamento; in caso di incidenti con guasto della rimozione del calore residuo, il processo di riscaldamento è così lento che ci sono ancora un gran numero di opzioni di intervento e correzione per ripristinare il controllo degli incidenti. Inoltre, è esclusa una fusione del nocciolo come nel reattore ad acqua leggera, poiché la grafite non fonde, ma a circa 3500 o C sublima, cioè a temperature che comunque non potrebbero essere raggiunte in reattori ad alta temperatura di piccole e medie dimensioni. In generale, si afferma poi che presso l'HTR non è possibile alcuna sequenza di incidenti, a seguito della quale si verificherebbero rilasci radioattivi, che richiedessero misure di controllo dei disastri all'esterno dell'impianto.

Tale argomento deve essere respinto come falso e dubbio perché - consciamente o inconsciamente? - aggira gli effettivi problemi di sicurezza dell'HTR. Si basa in parte su un trasferimento errato e acritico delle considerazioni sulla sicurezza nel reattore ad acqua leggera all'HTR e quindi sulla sopravvalutazione dell'importanza dei guasti di raffreddamento nell'HTR.

Come nel caso del reattore ad acqua leggera, il potenziale di pericolo è determinato anche dall'inventario dei prodotti di fissione radioattivi nonché dai loro meccanismi di rilascio naturale.

L'inventario radioattivo totale dei prodotti di fissione dipende principalmente dalla capacità termica del reattore e meno dal tipo di reattore. Con il modulo HTR è quindi circa il 5% di quello di un reattore ad acqua leggera della classe Biblis. Di conseguenza, questo inventario è ancora così grande (circa 2 x 1019 Becquerel) che il rilascio di una percentuale di questo inventario è sufficiente a causare ingenti danni alla salute della popolazione. Ciò è tanto più vero in quanto i piccoli reattori ad alta temperatura dovrebbero preferibilmente essere costruiti vicino agli insediamenti.

Per quanto riguarda i meccanismi di rilascio nell'HTR, è irrilevante se la fusione del nucleo sia possibile o meno, ma dipende da se e quando le particelle degli elementi di combustibile ("particelle rivestite") e gli elementi di combustibile perdono il loro effetto di ritenzioneo C e scende a temperature comprese tra 2000 e 2500 o C praticamente perso. Tuttavia, queste sono esattamente le temperature che vengono raggiunte nel THTR-300 e nell'HTR-500 se la rimozione del calore residuo fallisce. In caso di perdita nel circuito primario, possono verificarsi rilasci nell'ambiente, soprattutto perché il THTR-300 è privo di contenimento.

Il modulo HTR è stato progettato dal punto di vista della sicurezza in modo tale che, in caso di incidenti di riscaldamento, la temperatura massima nei gruppi di combustibile superi la temperatura critica di 1600 a causa della dissipazione passiva del calore oNon deve superare C. Tuttavia, questo può essere garantito solo in determinate condizioni, inclusa l'efficacia della dissipazione del calore passiva e l'arresto riuscito. Se i sistemi necessari per questo non sono disponibili quando sono necessari, possono svilupparsi sequenze di incidenti anche nel modulo HTR, durante le quali le temperature dell'elemento combustibile superiori a 1600 oC aumento. Ciò significa che con il modulo sono possibili anche massicci rilasci di prodotti di fissione dagli assemblaggi di combustibile.

Ciò che è decisivo, tuttavia, è che il comportamento più lento dell'HTR in caso di guasto del raffreddamento è stato acquistato, tra l'altro, con una misura che è la potenziale causa di incidenti specifici dell'HTR: l'uso della grafite come moderatore e materiale strutturale. Nonostante le misure precauzionali, non è da escludere che vi siano importanti infiltrazioni di acqua (dal circuito secondario tramite perdite del generatore di vapore) e di aria nel circuito primario. Se si verifica un ulteriore guasto dei sistemi di sicurezza, ne conseguono gravi incidenti con reazioni grafite-acqua e incendi di grafite. Questi tipi di incidenti sono anche tra i processi a rischio dominante nel modulo HTR.

Inoltre, ci sono un gran numero di altre sequenze di incidenti con il modulo HTR, di cui solo alcune cause dovrebbero essere menzionate qui senza ulteriori discussioni:

  • Influenze esterne, ad es. B. incidente aereo, esplosioni, sabotaggi, atti di guerra,
  • Guasto di componenti passivi, ad es. B. di condutture, recipienti a pressione, refrigeratori di superficie.

Altre influenze che possono avere un impatto negativo diretto o indiretto sulla sicurezza del modulo HTR sono:

  • il concetto di sicurezza, ridimensionato per ragioni di costo (es. mancanza di contenimento),
  • la (combinata con numerose battute d'arresto) poca esperienza operativa con reattori ad alta temperatura,
  • la minore profondità di penetrazione (rispetto al reattore ad acqua leggera) nelle analisi di sicurezza,
  • la mancanza di un'analisi completa dei rischi per il modulo HTR.

Per la valutazione della sicurezza del modulo HTR, resta anche da stabilire - senza affrontare tutti i problemi rilevanti per la sicurezza - che questo tipo esiste solo sulla carta e che alcuni dei vantaggi di sicurezza dichiarati non possono essere verificati in modo specifico. L'esperienza ha dimostrato che gran parte dei problemi relativi alla sicurezza vengono alla luce solo quando un sistema viene impostato e utilizzato, come mostra l'esempio del THTR-300.

Come risultato dei problemi di sicurezza delineati, si può affermare che l'HTR - specialmente nella sua versione piccola come modulo HTR - ha caratteristiche progettuali significative diverse da z. B. il reattore ad acqua leggera ha, d'altra parte, ma anche il piccolo HTR ha le sue speciali carenze di sicurezza, che possono portare a gravi incidenti.

 


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Capitolo 8.) Problemi di proliferazione con la linea HTR

La questione della possibilità di utilizzare materiale fissile per scopi di armi tecniche è stata finora tenuta fuori dalla discussione sull'HTR con la massima cura.

L'approfondimento degli aspetti tecnici del problema della proliferazione è necessario, tuttavia, se si vuole avere un quadro completo di tutti gli aspetti della linea HTR. Si tralascia qui una discussione sui possibili motivi di una diversione di materiale fissile per scopi militari, nonché sulle possibilità e sui limiti del monitoraggio dei flussi di materiale fissile. Per questo si fa riferimento ad altre pubblicazioni; a questo punto dovrebbe trattarsi solo di questioni tecniche.

Per quanto riguarda i problemi di proliferazione di una linea di reattori, da un punto di vista tecnico è opportuno porsi le seguenti domande:

  • In quali stazioni attraverso le quali passa il combustibile c'è materiale fissile in una forma che è direttamente adatta alle armi, cioè come plutonio (qualsiasi composizione isotopica) o come uranio altamente arricchito 235?
  • In quale di queste stazioni può essere deviato materiale fissile per uso militare diretto?
  • In quale di queste stazioni può essere ramificato materiale fissile in una forma che richiede un trattamento fisico e/o chimico prima di poter essere utilizzato per scopi militari?

Le risposte a queste domande dovrebbero essere descritte di seguito per le tre aree di approvvigionamento, funzionamento del reattore e smaltimento.

Dal lato dell'offerta, c'è sempre la possibilità di accedere all'uranio arricchito 235 in alcune stazioni.

Durante la produzione degli elementi di combustibile per il THTR-300 e l'AVR, l'U-235 è direttamente accessibile in varie fasi del processo in una forma altamente arricchita, vale a dire dall'arricchimento al completamento degli elementi di combustibile.

Ogni sfera dell'elemento di combustibile per il THTR-300 e circa la metà degli elementi di combustibile dell'AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) contengono ciascuno circa 1 g di U-235 altamente arricchito. La quantità di stoccaggio e lavorazione di questo materiale presso NUKEM è dell'ordine di una tonnellata (la quantità di movimentazione richiesta è di 6 t di qualsiasi grado di arricchimento).

La scomparsa dell'uranio 235 altamente arricchito nell'intervallo da 1 a 10 kg potrebbe quindi passare inosservata.

Per i futuri impianti HTR è previsto solo uranio a basso arricchimento. Questo può essere anche diramato nelle stazioni menzionate, compresi i necessari processi di trasporto; tuttavia, deve essere ulteriormente arricchito ai fini dell'uso militare, che in linea di principio può essere effettuato in qualsiasi tipo di impianto di arricchimento dell'uranio, sia pure con tempi e sforzi differenti.

Per quanto riguarda la possibilità di diramare il funzionamento del reattore, dopo l'incidente di Chernobyl, è stato più volte affermato che il reattore russo RBMK è stato utilizzato per la produzione di plutonio da armamento ed è particolarmente adatto a questo perché vengono rimossi o aggiunti elementi di combustibile ad esso senza interrompere il funzionamento continuo di alimentazione può essere. Tuttavia, è proprio questa proprietà che l'HTR ha in misura particolare, ed è anche menzionata come un particolare vantaggio per il modulo HTR ("Non ci sono tempi di fermo per i cambiamenti degli elementi di combustibile e nessun processo operativo associato.") A causa del aggiunta e prelievo continui e A causa della praticità dei complessi di combustibile, è tecnicamente possibile in qualsiasi momento durante il loro tempo di permanenza sul sito del reattore deviare parte di essi.

La registrazione metrologica e contabile degli elementi di combustibile da parte dell'AIEA e dell'EURATOM non può offrire una protezione completa contro la diversione a causa della metodologia di misurazione, delle imprecisioni di misurazione e della natura di campionamento casuale del monitoraggio.

Anche dopo il suo uso programmato nel reattore, il combustibile contiene materiale fissile adatto all'uso nelle armi. Gli elementi di combustibile THTR e AVR della strategia torio/uranio contengono, oltre al resto dell'uranio-235, il combustibile nucleare di alta qualità U-233, che in linea di principio è adatto anche per scopi bellici. Il combustibile esaurito di tutti i futuri reattori ad alta temperatura contiene - simile al reattore ad acqua leggera - plutonio e altri attinidi. La miscela di isotopi di plutonio è fondamentalmente adatta per le armi.

Finché l'U-233 e il plutonio sono racchiusi negli elementi di combustibile, non è possibile accedere direttamente a questi materiali fissili. Puoi accedervi solo attraverso un processo di rielaborazione.

Un ritrattamento civile di elementi di combustibile HTR - come accennato in precedenza - è finora fallito, tra l'altro, a causa di problemi irrisolti relativi alla sicurezza e alla protezione dalle radiazioni (ad esempio in relazione alla combustione della grafite).

Contrariamente alla possibile introduzione su larga scala del ritrattamento di elementi di combustibile HTR allo scopo di produrre combustibile nucleare, i problemi tecnici ed economici potrebbero essere ignorati in una variante militare. Inoltre, potrebbero essere trascurati aspetti della radioprotezione (sia per i dipendenti che per la popolazione). Infine, la dimensione del sistema potrebbe essere determinata puramente da un punto di vista militare e mantenuta relativamente piccola (ad esempio come un sistema di laboratorio). 

Un elemento di combustibile esaurito a base di uranio a basso arricchimento 235 contiene circa 0,1 g di plutonio. Di conseguenza, il materiale per una bomba atomica potrebbe teoricamente essere ottenuto dalla lavorazione di 50.000 sfere di elementi di combustibile esaurito, ovvero con un rendimento di 1000 sfere al giorno in meno di due mesi. Da questi punti di vista e su queste scale, questo percorso è solo apparentemente più complesso e tecnicamente più impegnativo rispetto alla produzione di plutonio da altre linee di reattori. In ogni caso, è più facile mimetizzarsi, tanto più che elementi di combustibile ramificati in qualsiasi punto possono essere sostituiti da elementi fittizi.

Da questo punto di vista, però, l'HTR ha una caratteristica unica che può essere utilizzata militarmente: può essere utilizzato come un efficace produttore di trizio. La generazione di trizio per l'uso nelle bombe atomiche può essere controllata mediante un'adeguata composizione del combustibile (ad esempio aggiungendo litio) e può essere di interesse militare per gli stati con armi nucleari tecnicamente avanzate. Un fornitore americano di HTR ha persino cercato sfacciatamente di penetrare nel settore degli armamenti con questa opzione militare.

In sintesi, si può affermare che il funzionamento dei reattori ad alta temperatura, comprese le stazioni per l'alimentazione e lo smaltimento del combustibile, rappresenta uno specifico rischio di proliferazione. Per quanto riguarda la diversione dei materiali per le bombe a fissione nucleare (uranio, plutonio), si verificano situazioni qualitativamente comparabili con quelle del reattore RBMK e del reattore ad acqua pesante. Per quanto riguarda la produzione di trizio da utilizzare nelle bombe, l'HTR è di particolare importanza militare.

 

(Rilascio di radiazioni atomiche dai primi anni '1940: vedi INES - La scala di valutazione internazionale e l'elenco degli incidenti nucleari nel mondo)


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La mappa del mondo atomico - Google Maps! - Stato del trattamento al momento della pubblicazione il 23.08.2015 agosto XNUMXLa mappa del mondo atomico - Google Maps! - Stato del trattamento il 25.11.2016 novembre XNUMXDall'estrazione e lavorazione dell'uranio, alla ricerca nucleare, alla costruzione e al funzionamento di impianti nucleari, compresi gli incidenti nelle centrali nucleari, alla gestione di munizioni all'uranio, armi nucleari e scorie nucleari.
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