기본적인 보안 문제

고온 반응기 및 THTR-300의 특정 결함

로타르 한 - 1986년 XNUMX월

HTR의 "내재적" 안전을 위해

고온 원자로 개발이 시작된 이래로 이해 관계자는 HTR이 "본질적으로" 안전하다고 대중에게 제안하려고 했습니다. 이 교묘하게 설계된 광고 전략은 의심할 여지 없이 어느 정도 성공했는데, 이는 원자력 논쟁에서도 전례 없는 잘못된 정보를 가져왔기 때문입니다. 원자력 산업계의 다른 어떤 주장과 마찬가지로 이 주장은 과학적으로 지지할 수 없는 가정과 잘못된 결론을 기반으로 합니다.

기술, 특히 원자력 기술에서 물리 및 화학 법칙에 기초하여 설계 상태를 유지하고 사고를 처리할 때 능동 안전 장치의 기능에 의존하지 않는 시스템은 본질적으로 안전한 시스템이라고 합니다. 직원의 개입이 지시됩니다(Alwin Weinberg의 정의에 따름).

잘 알려진 바와 같이 경수로에는 이러한 특성이 없습니다. 그러나 지금까지 진지하게 추구되어 온 HTR 개념이 거의 모두 본질적으로 안전하지 않으며 특히 THTR-300에는 이러한 속성이 없다는 것 또한 완전히 명백합니다. 예를 들어, 중앙 안전 관련 요구 사항 중 두 가지인 정지 및 잔류 열 제거(따라서 궁극적으로 핵분열 생성물의 보유)는 활성 안전 장치 및/또는 처리에 따라 달라집니다. 방지된다.

HTR 업계는 주장하는 고유 안전성의 증거로 일반적으로 HTR이 경수로와 다른 몇 가지 특성을 인용하며 안전면에서 유리한 효과가 있다고 합니다. 그러나 HTR은 유리한 것으로 간주되는 것 외에도 다른 원자로 유형에는 없는 안전 관련 불리한 특성도 가지고 있기 때문에 HTR은 본질적으로 이것으로부터 안전하지 않습니다. HTR의 가장 자주 인용되는 주장된 장점은 다음과 같습니다.

아이겐 샤프트 : 열용량에 대한 전력 밀도의 낮은 비율, 즉 냉각 실패 시 (경수로 또는 증식기에 비해) 온도 상승이 더 느립니다.
논평: 이것은 정확하지 않지만 특정 냉각 오류가 있는 이벤트에만 적용됩니다. 물 침투, 공기 침투 및 반응성 사고와 같은 HTR 관련 사고의 경우 이 속성은 덜 중요합니다. 급속 냉각이 필요한 경우에는 높은 열용량이 오히려 불리합니다.
아이겐 샤프트 : 세라믹 연료 요소 및 코어 구조 재료의 고온 저항, 다음과 같은 코어 멜트다운 없음 B. 경수로로 가능.
논평: 진술은 정확하지만 실제 문제를 무시합니다. 그것은 주로 노심용해의 가능성에 관한 것이 아니라 방사성 핵분열 생성물이 방출될 수 있는지 여부와 방법에 대한 질문입니다. 1600 이상의 온도에서^oC 핵분열 생성물의 눈에 띄는 비율이 연료 입자와 연료 집합체에서 방출됩니다. 이 효과는 훨씬 더 높은 온도에서, 늦어도 약 2500도에서 증가합니다.^oC 기본 회로에 대규모 릴리스가 있습니다. 흑연이 기계적 일관성을 잃지 않고 사고로 인해 모든 대형 및 대형 고온 원자로의 노심에서 위험한 방출이 발생하는 온도에 도달할 수 있습니다. 따라서 HTR로 노심 용융이 불가능하다는 진술은 오해의 소지가 있으며 릴리스 메커니즘과 관련이 없습니다.
아이겐 샤프트 : 반응성의 음의 온도 계수, 즉 온도가 증가함에 따라 발전량이 감소합니다.
논평: 이 특성은 HTR에만 해당되는 것이 아니라 경수로에도 존재합니다. 이 속성이 없으면 HTR도 경수로도 승인되지 않습니다. 경수로의 경우와 달리 우발적인 가열의 경우 감속재 효과가 유지되기 때문에 HTR은 특히 음의 반응성 온도 계수가 필요합니다. 또한, 온도 계수는 온도가 증가함에 따라 점점 더 음의 값이 되며, 동시에 그 과정에 대한 지식의 불확실성은 점점 커지고 약 1200도 이상으로 증가한다고 말할 수 있습니다.^oC 값은 실험적으로 확인되지 않았습니다. HTR의 또 다른 특별한 단점은 급속 냉각으로 반응 사고가 발생할 수 있다는 것입니다.
아이겐 샤프트 : 내부, 위상 안정, 중성자 물리적 중성 냉각제 헬륨.
논평: 냉각 가스에는 연료 집합체에 부식 현상을 일으킬 수 있는 불순물이 포함되어 있는 것이 맞습니다. 따라서 특히 이러한 불순물을 줄이기 위해 가스 세정 시스템이 제공되어야 했습니다. 헬륨의 다른 두 가지 특성(상 안정성, 중성자 물리적 중성)은 거의 관련이 없습니다. 그렇지 않으면 헬륨만 냉각제로 사용할 수 있습니다.

HTR의 개략적인 명백한 안전 이점은 물론 특정 단점 및 안전 문제와도 비교되어야 합니다. 언급된 긍정적인 특성 중 일부는 감속재 및 구조 재료로 흑연을 선택한 것에 기반합니다. 흑연의 특성은 또한 HTR-전형 및 HTR-특정 사고 가능성, 즉 침수 사고 후 흑연-물 반응(증기 발생기 누출로 인한) 및 공기 유입 사고 후 흑연 화재의 원인이 됩니다. 필요한 안전 기능이 추가로 실패하는 경우(예: 물 유입의 경우: 증기 발생기 차단, 잔열 제거, 원자로 정지) 이러한 사고는 통제되지 않으며 제어되지 않은 방출로 이어질 수 있으며 상당한 손상을 입힐 수 있습니다. 원자로 부근. 무엇보다도 이러한 방출이 순수한 노심 가열 사고 이후보다 일찍 발생하기 때문에 물과 공기 유입으로 인한 사고가 HTR에서 위험이 지배적인 사고 프로세스를 시작한다고 가정할 수 있습니다.

이러한 유형의 사고 외에도 제어 및 차단봉 계통의 오작동에 의해 유발되는 소위 반응성 사고는 고온 원자로의 사고 위험에 크게 기여합니다.

HTR 로비는 THTR-300에 대한 승인 프로세스의 일부로 사건 조사와 KFA(원자력 연구 시설) Jülich의 HTR 안전성 분석을 참조하여 해당 사건이 언급된 사건에 대한 주장을 입증할 것이라고 확신할 수 있습니다. 제어되거나 다른 안전 시스템이 고장나더라도 시스템 주변에서 관련 손상을 일으키지 않습니다. 고온 원자로의 사고 위험에 대해 지금까지 제시된 연구는 잠정적이고 불완전하며 대부분 검증되지 않았으며 과학적으로 일관성이 없다는 점에 유의해야 합니다. 합의가 이루어지기도 하고 이견이 좁혀지기도 전에, 과학-기술적 논의 과정의 필수 요소와 전제 조건은 여전히 계류 중입니다. B. 중요하고 독립적인 검토, 출처의 추적 가능성 및 접근성.

또한 지금까지 위험 연구는 실현되지 않았거나(HTR-1160) 종이로만 존재했던(HTR-500, 모듈) HTR 개념에 대해서만 수행되었다는 것이 이상합니다. 독일에서는 기존의 대규모 HTR 시스템인 THTR-300을 제외하고는 피상적인 간략한 연구를 제외하고 위험 조사가 없습니다.

보안면에서 불리한 THTR-300의 특징

THTR-300의 설계 특징 및 구성 원칙에 기반한 안전 관련 평가는 시운전 중 부정적인 놀라움에 관계없이 여러 안전 관련 불리한 기능을 보여줍니다. THTR-300의 안전 관련 설계에 대한 포괄적인 평가는 이 시점에서 수행되지 않습니다. 여기에서는 세 가지 설계 기능만 예로 설명합니다. 이는 중요한 위치에서 의심스러워 보일 뿐만 아니라 원자력 규칙 및 규정 및 원자력 기술의 소위 안전 철학과도 충돌합니다. 또한 경수로(원자력 규제의 근거가 됨)와 THTR-300의 차이점을 고려할 때 THTR-300의 원자로 기술의 기본 원칙 위반은 다음 예를 기반으로 명확해집니다.

예제 1 :

두 셧다운 시스템은 충분히 독립적이지 않고 다양하지 않으며 모든 작동 상태 및 오작동에서 요구 사항을 충족하지 않습니다. 따라서 원자로안전위원회의 의견과 달리 정지계통은 원전의 BMI 안전기준(기준 5.3)을 충족하지 못하고 있다. 다양성, 셧다운 균형 및 신뢰성 측면에서 THTR-300보다 명확하고 훨씬 우수하고 기술적으로 실현 가능한 셧다운 개념이 오랫동안 있었습니다.

예제 2 :

THTR-300은 경수로에 대해 규정되고 구현된 독립적인 비상 냉각 시스템이 없습니다. 잔열은 작동 팬과 증기 발생기의 도움으로 제거됩니다. 덧붙여서, 제안된 후속 원자로 HTR-500은 잔열 제거를 위한 XNUMX개의 독립적인 장치를 장착할 예정이다.

예제 3 :

THTR-300은 기밀 안전 용기와 콘크리트 쉘로 구성된 경수로처럼 격납 장치가 없습니다. THTR-300은 (밀폐되지 않은) 소위 원자로 보호 건물(산업 홀 개념)만 갖추고 있습니다.

지금까지 밝혀진 시공상의 하자

THTR-300 설계에서 정당화되는 안전 결함 외에도 이전 시운전 단계에서 다수의 설계 결함 및 설계 오류가 밝혀졌으며 그 중 일부는 사고 및 추가 안전 문제의 원인이 되었습니다.

예제 1 :

자갈은 예상보다 더 조밀합니다. 이것은 여러 가지 결과를 낳습니다.

장기간 셧다운을 위해 코어 로드를 자갈 속으로 이동시키면 설계 한계에 있는 증가된 힘이 로드에 작용합니다.
이미 불리한 심재봉 시스템의 신뢰성은 더욱 악화된다. 나. 23년 11월 1985일 사건을 보여주었다(4장 참조).
그 결과 자갈더미를 순환시켜 풀어야 하지만, 자갈더미는 막대를 안으로 밀어 넣어 반복적으로 압축되기 때문에 아무런 대책이 없습니다.
볼 파손율이 계산보다 훨씬 높습니다. 1982년 800월의 "Atomwirtschaft"(atw)에서 고온 원자로 건설 GmbH 직원의 기사에서 "19년 동안 평균적으로 하나의 연료 요소가 노심 봉에 의해 부서진다"고 말했습니다. 발전소 책임자 Glahe는 이제 5개의 크러쉬드 볼을 추가했습니다. 다른 정보에 따르면 이미 너무 많은 공이 깨져서 깨진 공을 담기 위해 제공된 두 개의 용기 중 하나가 가득 찼습니다. 두 탱크는 함께 시스템의 전체 서비스 수명 동안 발생하는 볼 파손을 수용하도록 설계되었습니다. (1987년 8.000월 XNUMX일자 "Westfälische Anzeiger" 보고: "시운전을 시작한 지 거의 XNUMX년 반, XNUMX(!) 테니스공 크기의 연료 요소를 제거해야 했습니다... "; Horst Blume ).
4년 5월 1986일 사고의 원인은 방사성 오염된 흑연과 연료 먼지, 금속 마모의 예상치 못한 높은 축적 때문입니다. 또한 시스템의 여러 지점에서 오염 및 먼지 축적으로 인해 문제가 발생합니다. 무엇보다도 밸브 및 기타 장비 고장의 가능성이 높아집니다.

예제 2 :

일정 출력 이상에서는 볼 추출 파이프의 "분리기"에 있는 냉각 가스 흐름의 과도한 유동력으로 인해 더 이상 볼을 빼낼 수 없기 때문에 볼 파일을 더 이상 순환할 수 없습니다. 이로 인해 작동 제한이 발생합니다.

예제 3 :

증기 발생기 고리의 절연체 치수가 잘못 지정되고 환기 시스템이 부적절하게 설계되면 특정 출력 및 특정 외부 온도에서 시스템 부품의 과도한 온도가 발생할 수 있습니다.

예제 4 :

XNUMX차 냉각 가스 흐름의 잘못된 안내로 인해 코어를 통한 냉각 처리량은 소위 바이패스가 있기 때문에 계획보다 낮습니다. 결과적으로 운영자는 원자로 노심의 추가 조작을 통해 피하려고 할 전체 부하를 달성할 수 없습니다.

예제 5 :

소위 원자로 보호 건물은 기밀이 아니므로 원자로 홀에서 환경으로 방출될 가능성을 줄이기 위한 음압이 모든 곳에 구축될 수 없습니다. 임시 봉인 조치를 통해 이 오류를 제어하려고 합니다.

이러한 설계 결함 및 결함 외에도 부분적으로 또는 완전히 제거된 다른 결함이 많이 있습니다. B. 라이너 냉각 시스템의 누출 및 로딩 시스템의 결함. 현재로서는 이러한 오류 및 기타 오류가 실제로 최종적으로 완전히 수정되었는지 평가할 수 없습니다.

THTR-300의 사건

확실히, 사건은 개별 사건으로 평가된다면 궁극적으로 항상 예측할 수 없는 예기치 않은 사건입니다. 그럼에도 불구하고 현재까지 나온 THTR-300의 사고 목록을 평가할 때 많은 사건이나 사고 유형이 건설 결함으로 소급될 수 있고 거의 필연적으로 발생했는지를 소급적으로 판단해야 한다. 인시던트 목록에는 다음 이벤트가 포함됩니다.

23.11.1985 :

장기 정지 시스템의 XNUMX개 코어 로드 중 XNUMX개는 계획대로 자갈 클러스터의 전체 깊이로 밀어 넣을 수 없습니다. 작동 가능한 짧은 스트로크 드라이브의 사용만이 완전한 후퇴로 이어졌습니다. 코어 로드 시스템의 이러한 부분적 실패의 실제 원인은 압축된 자갈 클러스터의 결과로 로드 힘이 증가했기 때문입니다. 정보 정책과 운영자의 설명 시도는 사실이 아닌 것으로 판명되었습니다. (예를 들어, 암모니아 공급은 허가에 따른 안전 시스템이 아니기 때문에 "윤활제"로 암모니아를 공급하지 않고 코어 로드의 삽입도 물론 보장되어야 합니다.)

04.05.1986:

증가된 방사능 방출과 함께 이 사고의 원인은 흑연과 연료 먼지의 축적 증가 및 마모로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 장입시스템 완충지대 저압측 밸브가 먼지에 오염되어 닫히지 않고 (비방사성) 퍼지가스로도 해결되지 않아 작업자가 XNUMX차측 밸브를 개방 정화를 목적으로 합니다. 먼지와 함께 방사성 오염된 XNUMX차 냉각 가스의 상당량이 직접 방출되었으며, 굴뚝을 통해 여과되지 않은 상태로 압력 릴리프 덕트를 통해 환경으로 배출되었습니다. 방사선학적 측면 외에도 이번 사건에서 특히 우려되는 점은 외과의가 명백한 실수를 저질렀다는 점과 설계 및 설계(인터록 부재로 인해)로 인해 한 번의 실수로 XNUMX차 냉각 가스의 직접 방출, 그렇지 않으면 추가 오류(예: 추가 작동 오류 또는 XNUMX차 측 밸브의 폐쇄 기능 실패로 인한)가 발생하여 환경으로 냉각수가 거의 완전히 손실됩니다.

보다 정확하게 설명되고 공개적으로 알려진 이 두 가지 외에도 여러 보안 관련 사고가 있었습니다.

비상 전원 공급 장치 오류
측정 기술 및 제어 장비의 오작동
NK 11 비상 냉각 절차는 이미 45번 발동되었습니다. 이는 시스템의 전체 서비스 수명 동안 45개의 비상 냉각 정지 절차가 이미 XNUMX/XNUMX까지 사용되었음을 의미합니다.

평가

THTR-300 특유의 불리한 안전 특성, 특별한 설계 특징, 현재까지 알려진 건설 결함 및 지금까지 시운전 단계의 결과로 인해 THTR-300을 다시 시작하지 않는 것이 시급합니다. 그렇지 않으면 더 부정적인 놀라움, 어려움 및 사건이 불가피합니다. 안전의 관점에서(경제적 고려로 인해) 작업자는 THTR-300을 사용한 위험한 대규모 테스트를 중단해야 합니다. 자갈층 원자로 기술은 이미 실패했다는 결론을 내릴 수 있다.

(1940년대 초반 이후의 원자방사선 방출: 참조 INES - 국제 등급 척도 및 전 세계 원자력 사고 목록)