Problemi di sicurezza fondamentali

nel reattore ad alta temperatura e particolari deficit nel THTR-300

Lothar Hahn - giugno 1986

Per la presunta sicurezza "innata" dell'HTR

Dall'inizio dello sviluppo del reattore ad alta temperatura, le parti interessate hanno cercato di suggerire al pubblico che l'HTR è "intrinsecamente" sicuro. Questa strategia pubblicitaria abilmente progettata ha senza dubbio avuto un certo successo, perché ha portato a una disinformazione senza precedenti, anche nel dibattito sull'energia atomica. Come quasi nessun'altra affermazione dell'industria nucleare, si basa su presupposti scientificamente insostenibili e conclusioni errate.

Nella tecnologia, in particolare nella tecnologia nucleare, un sistema è definito intrinsecamente sicuro se rimane nello stato di progettazione esclusivamente sulla base di leggi fisiche e chimiche e se non dipende dal funzionamento dei dispositivi di sicurezza attiva quando si tratta di incidenti il viene istruito l'intervento del personale (secondo la definizione di Alwin Weinberg).

Come è noto, il reattore ad acqua leggera non possiede queste proprietà. Tuttavia, è anche del tutto chiaro che praticamente tutti i concetti HTR che sono stati seriamente perseguiti fino ad ora non sono intrinsecamente sicuri e che il THTR-300 in particolare non ha questa proprietà. Ad esempio, due dei requisiti centrali relativi alla sicurezza, l'arresto e la rimozione del calore residuo (e quindi, in ultima analisi, anche la ritenzione dei prodotti di fissione) dipendono da dispositivi di sicurezza attivi e/o maniglie se incidenti gravi e rilasci significativi dell'inventario radioattivo dovrebbero essere prevenuto.

A riprova della presunta sicurezza intrinseca, l'industria HTR cita solitamente alcune proprietà in cui l'HTR differisce dal reattore ad acqua leggera e che si dice abbiano effetti vantaggiosi in termini di sicurezza. Tuttavia, l'HTR è tutt'altro che intrinsecamente sicuro da questo, perché oltre a quelle presumibilmente favorevoli, l'HTR ha anche proprietà svantaggiose legate alla sicurezza che altri tipi di reattore non hanno. I presunti vantaggi dell'HTR più frequentemente citati sono presentati e commentati di seguito:

• Eigenschaft: Basso rapporto tra densità di potenza e capacità termica, ovvero aumento della temperatura più lento rispetto (rispetto al reattore ad acqua leggera o autofertilizzante) in caso di guasto del raffreddamento.
• Commento: Questo non è corretto, ma si applica solo a eventi con determinati guasti di raffreddamento. Nel caso degli incidenti specifici dell'HTR di ingresso di acqua, ingresso di aria e reattività, questa proprietà è di minore importanza. Se è richiesto un raffreddamento rapido, l'elevata capacità termica è piuttosto svantaggiosa.
• Eigenschaft: Resistenza alle alte temperature degli elementi di combustibile in ceramica e dei materiali della struttura del nucleo, nessuna fusione del nucleo come B. possibile con il reattore ad acqua leggera.
• Commento: L'affermazione è corretta, ma ignora il vero problema. Non si tratta principalmente della possibilità di una fusione del nucleo, ma piuttosto della questione se e come possono essere rilasciati i prodotti di fissione radioattivi. A temperature superiori a 1600^o C proporzioni notevoli di prodotti di fissione vengono rilasciate dalle particelle di combustibile e dai complessi di combustibile. Questo effetto aumenta a temperature ancora più elevate e al più tardi a circa 2500^oC ci sono massicci rilasci nel circuito primario. Le temperature alle quali si verificano rilasci pericolosi possono essere raggiunte nel nucleo di tutti i grandi e grandi reattori ad alta temperatura a causa di incidenti senza che la grafite perda la sua consistenza meccanica. L'affermazione che i crolli del nucleo non sono possibili con l'HTR è quindi fuorviante e non rilevante per i meccanismi di rilascio.
• Eigenschaft: Coefficiente di reattività della temperatura negativo, ovvero diminuzione della produzione di energia all'aumentare della temperatura.
• Commento: Questa proprietà non è specifica dell'HTR, ma è presente anche nei reattori ad acqua leggera; senza questa proprietà, né l'HTR né il reattore ad acqua leggera sarebbero approvati. L'HTR in particolare necessita di un coefficiente di reattività della temperatura negativo, poiché in caso di riscaldamento accidentale - a differenza del reattore ad acqua leggera - viene mantenuto l'effetto moderatore. Inoltre si può affermare che il coefficiente di temperatura diventa sempre meno negativo con l'aumentare della temperatura, che contemporaneamente le incertezze nella conoscenza del suo andamento diventano sempre maggiori e che al di sopra di circa 1200^oC i suoi valori non sono verificati sperimentalmente. Un altro svantaggio particolare dell'HTR è che gli incidenti di reattività sono possibili con il raffreddamento rapido.
• Eigenschaft: Elio refrigerante neutro fisico neutro, stabile in fase interna.
• Commento: È vero che il gas di raffreddamento contiene impurità che possono portare a fenomeni di corrosione sui gruppi combustibili; era quindi necessario prevedere un sistema di pulizia del gas specifico per ridurre, tra l'altro, queste impurità. Le altre due proprietà dell'elio (stabilità di fase, neutralità fisica dei neutroni) sono di scarsa rilevanza. Altrimenti, solo l'elio può essere usato come refrigerante.

Gli evidenti vantaggi in termini di sicurezza dell'HTR devono ovviamente essere confrontati anche con i suoi specifici svantaggi e problemi di sicurezza. Alcune delle presunte proprietà positive menzionate si basano sulla scelta della grafite come moderatore e materiale strutturale. Le proprietà della grafite sono anche responsabili delle possibilità di incidenti tipiche dell'HTR e specifiche dell'HTR, vale a dire reazioni grafite-acqua dopo incidenti di ingresso di acqua (causati da perdite del generatore di vapore) e incendi di grafite dopo incidenti di ingresso di aria. In caso di ulteriore guasto delle funzioni di sicurezza richieste (ad es. in caso di ingresso di acqua: spegnimento del generatore di vapore, rimozione del calore residuo, spegnimento del reattore), questi incidenti non sono controllati e possono portare a rilasci incontrollati con danni considerevoli nel vicinanze del reattore. Poiché, tra l'altro, questi rilasci avvengono prima che dopo un puro incidente di riscaldamento del nucleo, si può presumere che gli incidenti causati dall'ingresso di acqua e aria avviino i processi di incidente a rischio dominante presso l'HTR.

Oltre a questi tipi di incidenti, contribuiscono in modo significativo al rischio di incidenti nei reattori ad alta temperatura i cosiddetti incidenti di reattività, cioè gli incidenti che sono innescati da malfunzionamenti nei sistemi di controllo e di arresto dell'asta.

Si può ritenere certo che la lobby HTR farà riferimento alle indagini sugli incidenti come parte del processo di approvazione per il THTR-300 e alle analisi di sicurezza HTR del KFA (impianto di ricerca nucleare) Jülich al fine di corroborare la loro affermazione che gli incidenti menzionati sono controllati o non comportano danni rilevanti nelle vicinanze dell'impianto anche in caso di guasto di altri sistemi di sicurezza. Va notato che gli studi presentati finora sul rischio di incidente dei reattori ad alta temperatura sono provvisori, incompleti, in gran parte non convalidati e scientificamente incoerenti. Prima ancora che un consenso sia concepibile o un dissenso anche solo ristretto, restano ancora in sospeso elementi essenziali e presupposti di un processo di discussione tecnico-scientifica. B. la revisione critica e indipendente, la tracciabilità e l'accessibilità delle fonti.

Inoltre, è strano che finora gli studi di rischio siano stati effettuati solo su concetti HTR che o non saranno mai realizzati (HTR-1160) o sono esistiti solo sulla carta (HTR-500, modulo), ma sono gli unici in Germania il sistema HTR su larga scala esistente, il THTR-300, ad eccezione di un breve studio superficiale, non vi è alcuna indagine sui rischi.

Caratteristiche del THTR-300 svantaggiose in termini di sicurezza

Una valutazione relativa alla sicurezza del THTR-300 basata sulle sue caratteristiche di progettazione e sui principi di costruzione, indipendentemente da eventuali sorprese negative durante la messa in servizio, rivela una serie di caratteristiche svantaggiose relative alla sicurezza. A questo punto non è necessario eseguire una valutazione completa del design relativo alla sicurezza del THTR-300. Solo tre caratteristiche progettuali devono essere affrontate qui come esempi, che non solo appaiono discutibili da una posizione critica, ma si scontrano anche con le norme ei regolamenti nucleari e la cosiddetta filosofia della sicurezza nella tecnologia nucleare. Tenendo conto anche delle differenze tra i reattori ad acqua leggera (ai quali si basa principalmente la normativa nucleare) e il THTR-300, la violazione dei principi fondamentali della tecnologia dei reattori nel THTR-300 diventa evidente sulla base dei seguenti esempi.

1 esempio:

I due sistemi di spegnimento non sono sufficientemente indipendenti, non diversificati e non soddisfano i requisiti loro imposti in tutti gli stati di funzionamento e malfunzionamento. Pertanto, contrariamente al parere della Commissione per la sicurezza dei reattori, i sistemi di spegnimento non soddisfano i criteri di sicurezza BMI per le centrali nucleari (criterio 5.3.). Ci sono stati concetti di spegnimento da molto tempo che sono chiaramente e di gran lunga superiori a quelli del THTR-300 in termini di diversità, equilibri di spegnimento e affidabilità e che sono anche tecnicamente fattibili.

2 esempio:

Il THTR-300 non dispone di un sistema di raffreddamento di emergenza indipendente, come prescritto e implementato per il reattore ad acqua leggera. Il calore residuo viene rimosso con l'aiuto del ventilatore funzionante e del generatore di vapore. Per inciso, il reattore successivo HTR-500 proposto deve essere dotato di due unità indipendenti per la rimozione del calore residuo.

3 esempio:

Il THTR-300 non ha contenimento come il reattore ad acqua leggera, che consiste in un contenitore di sicurezza a tenuta di gas e un guscio di cemento. Il THTR-300 è dotato solo di un cosiddetto edificio di protezione del reattore (non ermetico) (concetto di capannone industriale)

Difetti di costruzione finora venuti alla luce

Oltre alle carenze di sicurezza giustificate nella progettazione del THTR-300, nella precedente fase di messa in servizio sono emersi numerosi difetti di progettazione ed errori di progettazione, alcuni dei quali sono responsabili di incidenti e ulteriori problemi di sicurezza.

1 esempio:

Il ciottolo è più compatto di quanto ipotizzato nelle proiezioni. Questo ha una serie di conseguenze:

• Quando le aste centrali vengono spostate nel ciottolo per l'arresto a lungo termine, forze maggiori, che sono al limite del progetto, agiscono sulle aste.
• L'affidabilità del sistema dell'asta centrale, che è già sfavorevole, si deteriora ulteriormente. B. ha mostrato l'evento del 23 novembre 11 (vedi capitolo 1985).
• Il risultato è la necessità di allentare il cumulo di sassi facendolo circolare, cosa che però non prevede alcun rimedio, in quanto il cumulo di sassi viene ripetutamente compresso inserendovi l'asta.
• Il tasso di rottura della palla è molto più alto di quanto calcolato. Mentre nell'"Atomwirtschaft" (atw) del dicembre 1982 in un articolo dei dipendenti della società di costruzione di reattori ad alta temperatura GmbH si diceva che "in due anni di funzionamento in media solo un elemento di combustibile viene schiacciato dalle barre del nucleo", il Il direttore della centrale elettrica Glahe ora ha aggiunto 800 palline schiacciate. Secondo altre informazioni, sono già state rotte tante palle che uno dei due contenitori previsti per contenere la palla rotta è già pieno; Entrambi i serbatoi insieme sono progettati per accogliere la rottura della sfera che si verifica durante l'intera vita utile del sistema. (Il "Westfälische Anzeiger del 19 maggio 5 riportava:" Quasi un anno e mezzo dopo l'inizio dell'operazione di prova, 1987 (!) elementi di combustibile delle dimensioni di una pallina da tennis dovevano essere rimossi ... "; Horst Blume ).
• L'accumulo inaspettatamente elevato di grafite contaminata radioattivamente e polvere di carburante, nonché l'abrasione metallica, fu responsabile dell'incidente del 4 maggio 5. Inoltre, i problemi derivano dalla contaminazione e dall'accumulo di polvere in numerosi punti dell'impianto. Tra le altre cose, aumenta la probabilità di guasti alle valvole e ad altre apparecchiature. 

2 esempio:

Al di sopra di una certa potenza, la pila di palline non può più circolare, in quanto non è più possibile prelevare palline a causa delle eccessive forze di flusso del flusso di gas di raffreddamento sul "separatore" sul tubo di estrazione delle palline. Ciò si traduce in restrizioni operative.

3 esempio:

Un errato dimensionamento dell'isolamento nell'anello del generatore di vapore, nonché una progettazione inadeguata del sistema di ventilazione, possono portare a temperature eccessive che si verificano in parti dell'impianto con determinate portate e con determinate temperature esterne.

4 esempio:

A causa della guida errata dei flussi di gas di raffreddamento primario, la portata di raffreddamento attraverso il nucleo è inferiore a quanto pianificato a causa della presenza di un cosiddetto bypass. Di conseguenza, non è possibile raggiungere il pieno carico, cosa che l'operatore probabilmente cercherà di evitare attraverso ulteriori manipolazioni nel nocciolo del reattore.

5 esempio:

Il cosiddetto edificio di protezione del reattore non è a tenuta d'aria, per cui la pressione negativa destinata a ridurre i possibili rilasci radioattivi dalla sala del reattore nell'ambiente non può essere creata ovunque. Si cerca di tenere sotto controllo questo errore mediante misure di chiusura provvisorie.

Oltre a questi difetti e carenze di progettazione, ci sono una serie di altre carenze che si dice siano state parzialmente o completamente eliminate, ad es. B. una perdita nel sistema di raffreddamento del liner e un guasto nel sistema di caricamento. Al momento non è possibile valutare se questi ed altri errori siano stati davvero finalmente e completamente corretti.

Incidenti nel THTR-300

Certamente, gli incidenti sono in definitiva sempre eventi imprevisti e imprevisti se valutati come eventi individuali. Tuttavia, quando si valuta l'elenco degli incidenti del THTR-300 che è stato disponibile fino ad ora, si deve determinare retroattivamente che un certo numero di incidenti e/o tipi di incidenti possono essere ricondotti a difetti di progettazione e si sono verificati quasi inevitabilmente. L'elenco degli incidenti include i seguenti eventi:

23.11.1985:

Sette delle quarantadue aste centrali del sistema di spegnimento a lungo termine non potevano essere guidate fino all'intera profondità dell'ammasso di ciottoli come previsto. Solo l'uso dell'azionamento a corsa breve operativa ha portato alla retrazione completa. La vera causa di questo guasto parziale del sistema di barre centrali risiede nell'aumento delle forze delle barre a causa dell'ammasso di ciottoli compresso. La politica informativa e i tentativi di spiegazione da parte dell'operatore si sono rivelati poco plausibili. (Ad esempio, l'inserimento delle aste di anima deve ovviamente essere garantito anche senza l'alimentazione di ammoniaca come "lubrificante", poiché l'alimentazione di ammoniaca non è un sistema di sicurezza secondo il permesso.)

04.05.1986:

La causa di questo incidente con aumento del rilascio radioattivo può essere ricondotta all'aumento dell'accumulo di grafite e polvere di carburante e all'abrasione. Dopo che una valvola sul lato bassa pressione della zona tampone del sistema di carica non si è chiusa a causa della contaminazione da polvere e questo errore non è stato rimediato nemmeno con gas di spurgo (non radioattivo), l'operatore ha aperto la valvola sul lato primario allo scopo di spurgare. Una notevole quantità di gas di raffreddamento primario contaminato radioattivamente con polvere è stata rilasciata direttamente e non filtrata nell'ambiente attraverso il camino attraverso il condotto di sfogo della pressione. Oltre agli aspetti radiologici, ciò che è particolarmente preoccupante di questo incidente è che il chirurgo ha commesso un errore evidente e che a causa del design e del design (a causa della mancanza di interblocchi) è del tutto possibile che un singolo errore possa innescare un rilascio diretto del gas di raffreddamento primario, che altrimenti, in caso di un ulteriore errore (ad es. dovuto ad un ulteriore errore di funzionamento o mancata funzione di chiusura della valvola lato primario), una quasi totale perdita di liquido di raffreddamento nell'ambiente potrebbe si sono ampliati.

Oltre a questi due descritti più precisamente e pubblicamente noti, si sono verificati numerosi altri incidenti rilevanti per la sicurezza:

• Errore nell'alimentazione di emergenza
• Malfunzionamenti nella tecnologia di misurazione e nelle apparecchiature di controllo
• La procedura di raffreddamento di emergenza NK 11 è già stata attivata 45 volte; ciò significherebbe che il contingente di 45 di tali procedure di arresto di emergenza per raffreddamento per l'intera vita di servizio del sistema sarebbe già utilizzato fino a un quarto. 

valutazione

Le proprietà di sicurezza svantaggiose specifiche del THTR-300, le particolari caratteristiche di progettazione, i difetti di costruzione finora noti e i risultati della fase di messa in servizio fino ad ora rendono urgentemente necessario non riavviare il THTR-300. In caso contrario, sono inevitabili ulteriori sorprese negative, difficoltà e incidenti. Da un punto di vista della sicurezza (ma anche per considerazioni economiche) si chiede all'operatore di interrompere il pericoloso test su larga scala con il THTR-300. Si può già trarre la conclusione che la tecnologia del reattore a letto di ciottoli ha fallito.

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

- La mappa del mondo nucleare -

Dall'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.
- In tutto il mondo, quasi tutto a colpo d'occhio con Google Maps -

ritorno al

Studi sul THTR

***

***

inizio pagina

***