תקריות מובנות ופליטות רדיואקטיביות מקו HTR!

חקירה חדשה (1) מאת המדען ריינר מורמן על פעולתו של הכור בטמפרטורה גבוהה עם תוריום (THTR) AVR ביוליך, שנסגר ב-1988, לא רק מטיל ספק בכל ארכיטקטורת הבטיחות הרשמית הקודמת של קו הכור הזה, אלא גם מטלטל את הצהרות של הקהילה הגרעינית הבינלאומית על היתרונות של כורי דור ה-XNUMX החדשים בקרנות שלהם.

למרבה הפלא, ביקורת זו מגיעה ממדען שעושה מחקר קבוע על קו ה-HTR ב-Forschungszentrum Jülich במשך שנים רבות ומפרסם עליו (2). עם מידה חסרת תקדים של פתיחות, "הערכה מחודשת הקשורה לבטיחות" זו היא הראשונה שחושפת בעיות משמעותיות בפעולה ובפירוק הנוכחי של כור הניסוי הכללי (AVR) ביוליך ולטפל בזיהום רדיואקטיבי ניכר. להלן התוצאות בפירוט:

"עבודה זו עוסקת בעיקר בכמה בעיות שפורסמו בצורה לא מספקת אך רלוונטיות לבטיחות של פעולת הרסיבר."

"מעגל הקירור של הרסיבר מזוהם מאוד במוצרי ביקוע מתכתיים (Sr-90, Cs-137), מה שמוביל לבעיות ניכרות בפירוק הנוכחי. היקף הזיהום לא ידוע בדיוק, אבל ההערכה של ניסויים בתצהיר תוצר ביקוע מצביע על כך שזיהום זה הגיע לאחוזים בודדים ממלאי ליבה בסיום הפעולה ולכן הוא גבוה בסדרי גודל מהחישובים המוקדמים וגם גבוה במידה ניכרת מהזיהום ב-LWR גדול. חלק ניכר מזיהום זה קשור לאבק גרפיט ולכן הוא נייד חלקית בתאונות שחרור לחץ, שיש לקחת בחשבון בהערכות בטיחות של כורים עתידיים."

 

3. טמפרטורות ליבה גבוהות באופן בלתי קבילה הן הגורם לשחרור גבוה.
"התוצאה הייתה שהזיהום של מעגל הקירור של הרסיבר לא נגרם בעיקר מאיכות אלמנט דלק לא מספקת, כפי שהניחו בעבר, אלא מטמפרטורות ליבה גבוהות באופן בלתי מותר, שהאיצו את השחרורים במידה ניכרת. טמפרטורות הליבה הגבוהות הבלתי מותרות התגלו רק לאחר שנה אחת. לפני שהסתיימה פעולת הרסיבר הסופית, כיוון שעדיין לא ניתן היה להשתמש בליבת מקבץ חלוקים. טמפרטורות הליבה המקסימליות ברסיבר עדיין לא ידועות, אך הן היו יותר מ-1 K מעל הערכים המחושבים
בלתי אפשרי."

4. מחולל הקיטור ניזוק במהלך הפעולה.
"בנוסף, בקצה הליבה נמדדו הפרשי טמפרטורות אזימוטליים של עד 200 K, מה שכנראה ניתן לייחס לחוסר איזון ביצועים. גדילי גז חם עם טמפרטורות מעל 1100 מעלות צלזיוס, שהיו עלולים לפגוע במחולל הקיטור, היו מדי פעם נמדד מעל הליבה."

5. פעולת הרסיבר הייתה לא בטוחה ולא אמינה. כתוצאה מכך, ניתן לצפות לתכונות הבטיחות השליליות הללו גם בכורים עתידיים של דור IV.
"לכן לא הייתה פעולה בטוחה ואמינה של AVR בטמפרטורות יציאת גז המתאימות לחום תהליך, כפי שהניחו כבסיס לפיתוח מיטת החצץ VHTR בפרויקט דור הרביעי".

6. מכלולי דלק כדוריים של HTR אינם יכולים למנוע בריחת רדיואקטיביות. מיתוס נחשף כשקר.
"בעיות זיהום הרסיבר קשורות גם לעובדה שלא ניתן לראות במכלולי דלק שלמים של HTR מחסום כמעט שלם עבור מוצרי ביקוע מתכתיים כפי שהם עבור גזים אצילים. מתכות מתפזרות בליבת הדלק, בציפויים ובגרפיט. פריצת דרך דרך מחסומים אלה מתרחשת בפעולה רגילה לטווח ארוך כאשר חריגה מגבולות טמפרטורה מסוימים ספציפיים לתוצר הביקוע. זוהי נקודת תורפה בלתי פתורה ב-HTR שאינה קיימת בכורים אחרים."

7. ישנה התפלגות בלתי מבוקרת (!) של נוקלידים רדיואקטיביים על פני כל מעגל הקירור.
"נקודת תורפה נוספת של HTR שתרמה לזיהום הרסיבר נובעת מהעובדה שהנוקלידים המשתחררים מיסודות הדלק ב-HTR מופצים בצורה לא מבוקרת על פני כל מעגל הקירור. בגלל שיעורי השקיעה הגבוהים של תוצרי ביקוע תגובתיים כימית במעגלי קירור HTR כלומר, לא ניתן להסיר את הפעילות המשתחררת ממכלולי הדלק באמצעות מערכת ניקוי, כפי שהוא התקן ב-LWR.

 

הערה: אז עכשיו אנחנו יודעים מדוע מפעילי ה-THTR Hamm התנגדו לבקשתנו לרשום גרעיניים באלימות כל כך לאחר כיבויו. אסון נוסף היה הופך ברור ופומבי!

8. חלה חדירת מים. אלה חייבים להיות מסולקים בעתיד על ידי מכשירים נוספים.
"במקרה של חדירת מים, יש להחריג מבחינה מבנית חדירת מים נוזליים לחלוק הנחל, כפי שקרה בתאונת AVR, על מנת למנוע מקדם ריק חיובי אפשרי של תגובתיות עם סטיית תגובתיות".

9. מכלה אטומה לגז (מיכל בטיחות) חסר לחלוטין, אך הוא הכרחי לחלוטין.
"קריטריונים לפעילות מצטברת נסבלת מקסימלית במעגל הקירור HTR פותחו על בסיס תקנות גרמניות לתאונות תכנון וכן על בסיס דרישות תחזוקה ופירוק. יישום הקריטריונים הללו על כורי מיטת חלוקים מוביל למסקנה כי בלימה אטומה לגז נחוצה גם אם לא מניחים טמפרטורות ליבה מופרזות."

10. במחקרו דן המחבר האם, מטעמי בטיחות, יש להימנע בדרך כלל מטמפרטורות גז חם בעתיד. במילים אחרות: הכור בטמפרטורה מאוד גבוהה (VHTR), המועדף במיוחד בדור הרביעי, יוצר מספר גדול במיוחד של בעיות שטרם נפתרו. "תוכנית מו"פ נרחבת מאוד" תהיה הכרחית לכך לפני נקיטת צעדים נוספים.

11. המשך הפיתוח של כור מיטת חלוקים יהיה יקר מאוד ולכן יש להעריך במדויק את הסיכונים הכלכליים מראש. האם המאמץ העצום שווה את זה?
"כור ניסיוני בעל מכשור נרחב יהיה הכרחי כדי לפתור את הבעיות הללו. לפני תחילת תוכנית מו"פ בסדר גודל כזה, יש לבצע בדיקת היתכנות הכוללת אומדן העלויות על מנת לכמת את הסיכון הכלכלי של פיתוח זה. "

12. כל מחקרי הבטיחות הקודמים של HTR לא היו מספקים ואופטימיים מדי במסקנותיהם.
"בהתייחס לתאונות מעבר לבסיס התכנון, בעיות בטיחות במקרה של חדירת אוויר/שריפה בליבה עדיין לא נפתרו בצורה מספקת. מחקר בטיחות השוואתי של HTR עם ערימות חלוקי נחל, בלוק-HTR ו-LWR מהדור השלישי יועיל כדי קבל הצהרה אמינה יותר על האבטחה של מושגי HTR הנוכחיים של ערימת חלוקים: מנקודת המבט של היום, יש להתייחס למחקרי בטיחות מוקדמים יותר עבור כורי מיטת חלוקים כאופטימיים מדי."

 

לאחר פרסום המחקר הקריטי הזה במסגרת מרכז המחקר Jülich, יכולה להיות רק דרישה אחת: לא עוד יורו למחקר HTR ודור IV; אין בנייה של ה-PBMR בדרום אפריקה, שתהיה לו בדיוק את הבעיות שהוזכרו!

 

1. ריינר מורמן: "הערכה מחודשת הקשורה לבטיחות של פעולת כור אבן ה-AVR ומסקנות לכורים עתידיים". דוחות מ- Forschungszentrum Jülich, 4275. ISSN 0944-2952.

2. פרסומים קודמים של ריינר מורמן על בעיית HTR:
1999: מורמן, Hinssen, Latge: "חמצון של חומרים מבוססי פחמן למערכות אנרגיה חדשניות (HTR, כור היתוך): מצב וצרכים נוספים". מאמר בספר. 11 עמודים.
1999: Moormann, Schenk, Verorden: "הערכת מונח מקור עבור HTRs בגודל קטן; גישה גרמנית הליכים של סקר הפגישה הראשונה על מחקרים בסיסיים בתחום הנדסת טמפרטורה גבוהה (כולל מחקרי בטיחות)". מאמר בספר. 1 עמודים.
2004: Kühn, Hinssen, Moormann: "הבדלים בין התנהגות החמצון של גרפיטים מטריצת יסודות הדלק A3 באוויר ובקיטור והרלוונטיות שלו על התקדמות התאונה ב-HTRs". הליכים של ICAPP 04, פיטסבורג, ארה"ב
2004: מורמן, Hinssen, Kühn: "התנהגות חמצון של גרפיט מטריצת אלמנט דלק HTR בחמצן בהשוואה לגרפיט גרעיני סטנדרטי". בתוך: הנדסה ותכנון גרעיני, 277 (2004), עמ' 281-284