Fundamentālas drošības problēmas

augstas temperatūras reaktorā un īpašiem trūkumiem THTR-300

Lotārs Hāns - 1986. gada jūnijs

Par HTR šķietamo "raksturīgo" drošību

Kopš augstas temperatūras reaktoru izstrādes sākuma interesenti ir mēģinājuši sabiedrībai likt domāt, ka HTR ir "pēc būtības" drošs. Šai gudri izstrādātajai reklāmas stratēģijai neapšaubāmi ir bijuši zināmi panākumi, jo tā ir novedusi pie nepieredzētas dezinformācijas pat debatēs par atomenerģiju. Tāpat kā gandrīz jebkurš cits kodolenerģijas nozares apgalvojums, tas ir balstīts uz zinātniski nepamatotiem pieņēmumiem un nepareiziem secinājumiem.

Tehnoloģijā, jo īpaši kodoltehnoloģijā, sistēma tiek saukta par pēc būtības drošu, ja tā saglabājas savā projektētajā stāvoklī, pamatojoties tikai uz fizikāliem un ķīmiskiem likumiem, un ja tā nav atkarīga no aktīvo drošības ierīču darbības avārijas gadījumā. personāla iejaukšanās ir instruēta (saskaņā ar Alvina Veinberga definīciju).

Kā zināms, vieglā ūdens reaktoram šādu īpašību nav. Tomēr ir arī pilnīgi skaidrs, ka praktiski visas līdz šim nopietni izmantotās HTR koncepcijas pēc savas būtības nav drošas un jo īpaši THTR-300 nepiemīt šīs īpašības. Piemēram, divas no galvenajām ar drošību saistītajām prasībām, izslēgšana un atlikušā siltuma noņemšana (un līdz ar to arī skaldīšanas produktu saglabāšana), ir atkarīgas no aktīvajām drošības ierīcēm un/vai rokturiem, ja rodas nopietni negadījumi un nozīmīga radioaktīvā inventāra noplūde. novērst.

Kā pierādījumu apgalvotajai raksturīgajai drošībai HTR nozare parasti min dažas īpašības, ar kurām HTR atšķiras no vieglā ūdens reaktora un kurām ir labvēlīga ietekme drošības ziņā. Tomēr HTR nebūt nav droši no tā, jo papildus it kā labvēlīgajiem HTR ir arī nelabvēlīgas ar drošību saistītas īpašības, kuru nav citiem reaktoru veidiem. Visbiežāk citētās iespējamās HTR priekšrocības ir izklāstītas un komentētas tālāk:

• Eigenschaft: Zema jaudas blīvuma attiecība pret siltumietilpību, ti, lēnāka temperatūras paaugstināšanās salīdzinājumā ar (salīdzinājumā ar vieglā ūdens reaktoru vai ģeneratoru) dzesēšanas atteices gadījumā.
• komentēt: Tas nav pareizi, bet attiecas tikai uz notikumiem ar noteiktiem dzesēšanas traucējumiem. HTR raksturīgo ūdens iekļūšanas, gaisa iekļūšanas un reaģētspējas negadījumu gadījumā šī īpašība ir mazāk svarīga. Ja nepieciešama ātra dzesēšana, lielā siltumietilpība ir diezgan neizdevīga.
• Eigenschaft: Keramisko degvielas elementu un serdes struktūras materiālu izturība pret augstu temperatūru, bez serdes kušanas, piemēram B. iespējams ar vieglā ūdens reaktoru.
• komentēt: Apgalvojums ir pareizs, bet ignorē patieso problēmu. Tas galvenokārt nav saistīts ar kodola kušanas iespējamību, bet gan par jautājumu par to, vai un kā var izdalīties radioaktīvie skaldīšanas produkti. Temperatūrā virs 1600^o No degvielas daļiņām un no degvielas komplektiem izdalās ievērojamas dalīšanās produktu proporcijas. Šis efekts palielinās pie vēl augstākām temperatūrām un vēlākais pie aptuveni 2500^oC primārajā ķēdē notiek lielas izplūdes. Temperatūra, kurā notiek bīstamas izplūdes, var tikt sasniegta visu lielo un lielo augstas temperatūras reaktoru kodolā avāriju dēļ, grafītam nezaudējot savu mehānisko konsistenci. Tāpēc apgalvojums, ka HTR nav iespējama serdes sabrukšana, ir maldinošs un neattiecas uz atbrīvošanas mehānismiem.
• Eigenschaft: Negatīvs temperatūras reaktivitātes koeficients, ti, elektroenerģijas ražošanas samazināšanās, palielinoties temperatūrai.
• komentēt: šī īpašība nav raksturīga HTR, bet ir arī vieglā ūdens reaktoros; bez šī īpašuma netiktu apstiprināts ne HTR, ne vieglā ūdens reaktors. Īpaši HTR ir nepieciešams negatīvs temperatūras reaktivitātes koeficients, jo nejaušas uzsildīšanas gadījumā - atšķirībā no vieglā ūdens reaktora - tiek saglabāts moderatora efekts. Turklāt var apgalvot, ka temperatūras koeficients kļūst arvien mazāk negatīvs, pieaugot temperatūrai, ka vienlaikus kļūst arvien lielākas nenoteiktības tā gaitas zināšanā un ka virs aptuveni 1200^oC tās vērtības nav eksperimentāli pārbaudītas. Vēl viens īpašs HTR trūkums ir tas, ka ar ātru dzesēšanu ir iespējami reaktivitātes negadījumi.
• Eigenschaft: Iekšējais, fāzes stabils, neitronu fizikāli neitrāls dzesēšanas šķidruma hēlijs.
• komentēt: Ir pareizi, ka dzesēšanas gāzē ir piemaisījumi, kas var izraisīt korozijas parādības uz degvielas komplektiem; tādēļ bija īpaši jānodrošina gāzes attīrīšanas sistēma, lai, cita starpā, samazinātu šos piemaisījumus. Pārējām divām hēlija īpašībām (fāzes stabilitāte, neitronu fiziskā neitralitāte) nav lielas nozīmes. Pretējā gadījumā kā dzesēšanas šķidrumu var izmantot tikai hēliju.

Apzīmētās HTR acīmredzamās drošības priekšrocības, protams, ir jāsalīdzina arī ar tā īpašajiem trūkumiem un drošības problēmām. Dažas no minētajām it kā pozitīvajām īpašībām ir balstītas uz grafīta kā moderatora un konstrukcijas materiāla izvēli. Grafīta īpašības ir atbildīgas arī par HTR tipiskām un HTR raksturīgām avārijām, proti, grafīta un ūdens reakcijām pēc ūdens iekļūšanas avārijām (ko izraisa tvaika ģeneratora noplūdes) un grafīta aizdegšanos pēc gaisa iekļūšanas avārijām. Nepieciešamo drošības funkciju papildu atteices gadījumā (piemēram, ūdens iekļūšanas gadījumā: tvaika ģeneratora izslēgšana, atlikušā siltuma noņemšana, reaktora izslēgšana), šie incidenti netiek kontrolēti un var izraisīt nekontrolētu izplūdi ar ievērojamiem bojājumiem reaktora tuvumā. Tā kā cita starpā šīs noplūdes notiek agrāk nekā pēc tīras serdes uzsilšanas avārijas, var pieņemt, ka ūdens un gaisa iekļūšanas izraisītās avārijas ierosina riska dominējošos avāriju procesus HTR.

Papildus šiem negadījumu veidiem augstas temperatūras reaktoros negadījumu risku būtiski veicina tā sauktie reaktivitātes negadījumi, ti, avārijas, ko izraisa vadības un izslēgšanas stieņu sistēmas darbības traucējumi.

Var uzskatīt, ka HTR lobijs atsauksies uz incidentu izmeklēšanu kā daļu no THTR-300 apstiprināšanas procesa un Jülich KFA (kodolpētniecības objekta) HTR drošības analīzēm, lai pamatotu savu apgalvojumu, ka minētie incidenti. tiek kontrolēti vai neizraisa attiecīgus bojājumus sistēmas tuvumā, pat ja citas drošības sistēmas nedarbojas. Jāatzīmē, ka līdz šim iesniegtie pētījumi par augstas temperatūras reaktoru avāriju risku ir provizoriski, nepilnīgi, lielākoties nav apstiprināti un zinātniski nekonsekventi. Pirms vienprātības vai domstarpību sašaurināšanas vēl nav iespējams panākt zinātniski tehnisko diskusiju procesa būtiskos elementus un priekšnoteikumus. B. kritiska un neatkarīga pārskatīšana, avotu izsekojamība un pieejamība.

Turklāt dīvaini, ka līdz šim riska pētījumi ir veikti tikai par HTR koncepcijām, kuras vai nu nekad netiks realizētas (HTR-1160), vai ir pastāvējušas tikai uz papīra (HTR-500, modulis), bet ir vienīgās. Vācijā esošā liela mēroga HTR sistēma THTR-300, izņemot virspusēju īsu pētījumu, riska izpēte netiek veikta.

THTR-300 īpašības, kas ir neizdevīgas drošības ziņā

Ar drošību saistītais THTR-300 novērtējums, pamatojoties uz tā konstrukcijas iezīmēm un konstrukcijas principiem, neatkarīgi no negatīviem pārsteigumiem nodošanas ekspluatācijā laikā, atklāj vairākas ar drošību saistītas nelabvēlīgas iezīmes. Šobrīd nav jāveic visaptverošs THTR-300 ar drošību saistītās konstrukcijas novērtējums. Šeit kā piemēri ir aplūkojamas tikai trīs dizaina iezīmes, kas ne tikai šķiet apšaubāmas no kritiskās pozīcijas, bet arī saskaras ar kodolenerģijas noteikumiem un noteikumiem un tā saukto kodoltehnoloģiju drošības filozofiju. Ņemot vērā arī atšķirības starp vieglā ūdens reaktoriem (uz kuriem galvenokārt balstās kodolenerģijas noteikumi) un THTR-300, THTR-300 reaktoru tehnoloģijas pamatprincipu pārkāpums kļūst acīmredzams, pamatojoties uz šādiem piemēriem.

Piemērs 1:

Abas izslēgšanas sistēmas nav pietiekami neatkarīgas, nav daudzveidīgas un neatbilst tām izvirzītajām prasībām visos darbības stāvokļos un darbības traucējumu gadījumos. Tādējādi, pretēji Reaktoru drošības komisijas atzinumam, slēgšanas sistēmas neatbilst BMI drošības kritērijiem atomelektrostacijām (kritērijs 5.3.). Jau ilgu laiku ir bijušas izslēgšanas koncepcijas, kas ir nepārprotami un daudz pārākas par THTR-300 daudzveidības, izslēgšanas līdzsvaru un uzticamības ziņā un kas ir arī tehniski iespējamas.

Piemērs 2:

THTR-300 nav neatkarīgas avārijas dzesēšanas sistēmas, kā tas ir paredzēts un ieviests vieglā ūdens reaktoram. Atlikušais siltums tiek noņemts ar darba ventilatora un tvaika ģeneratora palīdzību. Starp citu, ierosinātais pēctecis reaktors HTR-500 ir jāaprīko ar divām neatkarīgām vienībām atlikušā siltuma noņemšanai.

Piemērs 3:

THTR-300 nav tāda ierobežojuma kā vieglā ūdens reaktoram, kas sastāv no gāzi necaurlaidīga drošības tvertnes un betona apvalka. THTR-300 ir aprīkots tikai ar (nav hermētisku) tā saukto reaktora aizsardzības ēku (industriālās halles koncepcija)

Līdz šim atklātībā nonākuši būvniecības defekti

Papildus drošības trūkumiem, kas ir pamatoti THTR-300 konstrukcijā, iepriekšējā ekspluatācijas posmā ir atklāti vairāki dizaina trūkumi un konstrukcijas kļūdas, no kurām dažas ir izraisījušas incidentus un papildu drošības problēmas.

Piemērs 1:

Akmens ir kompaktāks, nekā prognozēts. Tam ir vairākas sekas:

• Kad serdes stieņi tiek iebīdīti olī ilgstošas ​​izslēgšanas nolūkā, uz stieņiem iedarbojas palielināti spēki, kas ir pie konstrukcijas robežas.
• Serdes stieņu sistēmas uzticamība, kas jau tā ir nelabvēlīga, pasliktinās vēl vairāk. B. rādīja 23. gada 11. novembra notikumu (skat. 1985. nodaļu).
• Rezultātā ir nepieciešams atbrīvot oļu kaudzi, to cirkulējot, kas tomēr nedod nekādu līdzekli, jo oļu kaudze tiek atkārtoti saspiesta, iebīdot stieni.
• Bumbu lūzuma ātrums ir daudz lielāks nekā aprēķināts. Kamēr "Atomwirtschaft" (atw) no 1982. gada decembra augstas temperatūras reaktoru būvniecības GmbH darbinieku rakstā tika teikts, ka "divu darbības gadu laikā ar serdes stieņiem tiek saspiests vidēji tikai viens degvielas elements", spēkstacijas direktors Glahe tagad pievienotas 800 sasmalcinātas bumbiņas. Pēc citas informācijas, jau saplīsušas tik daudz bumbiņu, ka viens no diviem salauztās bumbas turēšanai paredzētajiem konteineriem ir pilns; Abas tvertnes kopā ir paredzētas, lai pielāgotos lodīšu lūzumam, kas notiek visā sistēmas kalpošanas laikā. ("Westfälische Anzeiger 19. gada 5. maijā" ziņoja:" Gandrīz pusotru gadu pēc izmēģinājuma darbības sākuma bija jānoņem 1987 (!) degvielas elementi tenisa bumbiņas lielumā..."; Horsts Blūms ).
• Necerēti liela radioaktīvi piesārņotā grafīta un degvielas putekļu uzkrāšanās, kā arī metāla nobrāzums bija vainojams 4. gada 5. maijā notikušajā negadījumā. Turklāt problēmas rada piesārņojums un putekļu uzkrāšanās daudzos sistēmas punktos. Cita starpā tas palielina vārstu un citu iekārtu atteices iespējamību. 

Piemērs 2:

Ja jauda pārsniedz noteiktu jaudu, lodīšu kaudzi vairs nevar cirkulēt, jo vairs nevar izņemt lodītes, jo dzesēšanas gāzes plūsma uz lodīšu nosūkšanas caurules "separatoru" rada pārmērīgus plūsmas spēkus. Tas rada darbības ierobežojumus.

Piemērs 3:

Nepareiza izolācijas izmēri tvaika ģeneratora gredzenā, kā arī neatbilstoša ventilācijas sistēmas konstrukcija var izraisīt pārmērīgu temperatūru atsevišķās sistēmas daļās pie noteiktām izejām un noteiktām ārējām temperatūrām.

Piemērs 4:

Sakarā ar nepareizu primāro dzesēšanas gāzu plūsmu vadīšanu, dzesēšanas caurlaide caur serdi ir mazāka nekā plānots, jo ir tā sauktais apvedceļš. Rezultātā nav iespējams sasniegt pilnu slodzi, no kuras operators, iespējams, centīsies izvairīties, veicot papildu manipulācijas reaktora aktīvās zonas daļā.

Piemērs 5:

Tā sauktā reaktora aizsardzības ēka nav hermētiska, tāpēc negatīvo spiedienu, kas paredzēts, lai samazinātu iespējamo radioaktīvo izplūdi no reaktora zāles vidē, nevar izveidot visur. Šo kļūdu mēģina kontrolēt, izmantojot pagaidu blīvēšanas pasākumus.

Papildus šiem konstrukcijas trūkumiem un trūkumiem ir arī virkne citu nepilnību, kas it kā ir daļēji vai pilnībā novērstas, piem. B. noplūde starplikas dzesēšanas sistēmā un bojājums iekraušanas sistēmā. Šobrīd nav iespējams novērtēt, vai šīs un citas kļūdas tiešām ir galīgi un pilnībā novērstas.

Negadījumi THTR-300

Protams, incidenti galu galā vienmēr ir neparedzēti un negaidīti notikumi, ja tos vērtē kā atsevišķus notikumus. Tomēr, izvērtējot līdz šim pieejamo THTR-300 avāriju sarakstu, retrospektīvi ir jākonstatē, ka vairāki incidenti vai negadījumu veidi ir meklējami būvniecības defektos un ir notikuši gandrīz neizbēgami. Negadījumu sarakstā ir šādi notikumi:

23.11.1985:

Septiņus no četrdesmit diviem ilgstošas ​​izslēgšanas sistēmas stieņiem nevarēja iedzīt oļu kopas pilnā dziļumā, kā plānots. Tikai operatīvās īsgaitas piedziņas izmantošana noveda pie pilnīgas ievilkšanas. Šīs serdes stieņu sistēmas daļējās atteices patiesais cēlonis ir palielinātie stieņu spēki saspiestās oļu kopas rezultātā. Informācijas politika un operatora mēģinājumi sniegt paskaidrojumus izrādījās neticami. (Piemēram, serdes stieņu ievietošana, protams, ir jāgarantē arī bez amonjaka kā "smērvielas" ievadīšanas, jo amonjaka padeve saskaņā ar atļauju nav drošības sistēma.)

04.05.1986:

Šīs negadījuma cēlonis ar palielinātu radioaktīvo izmešu daudzumu var būt saistīts ar palielinātu grafīta un degvielas putekļu uzkrāšanos un noberšanos. Pēc tam, kad lādēšanas sistēmas buferzonas zemspiediena pusē neaizvērās vārsts putekļu piesārņojuma dēļ un šo kļūdu nevarēja novērst pat ar (neradioaktīvo) attīrīšanas gāzi, operators atvēra vārstu primārajā pusē. attīrīšanas nolūkos. Ievērojams daudzums radioaktīvi piesārņotas primārās dzesēšanas gāzes ar putekļiem caur skursteni tieši un nefiltrēti tika izvadīts vidē caur spiediena samazināšanas kanālu. Papildus radioloģiskajiem aspektiem īpaši satraucošais šajā incidentā ir tas, ka ķirurgs ir pieļāvis acīmredzamu kļūdu un ka konstrukcijas un konstrukcijas dēļ (bloķētāju trūkuma dēļ) vispār ir iespējams, ka viena kļūda var izraisīt primārās dzesēšanas gāzes tieša izplūde, kas pretējā gadījumā papildu kļūdas gadījumā (piemēram, turpmākas darbības kļūdas vai primārā sānu vārsta aizvēršanas funkcijas atteices dēļ) līdz gandrīz pilnīgam dzesēšanas šķidruma zudumam vidē.

Papildus šiem diviem precīzāk aprakstītajiem un publiski zināmajiem, bija arī vairāki citi ar drošību saistīti incidenti:

• Kļūda avārijas barošanas avotā
• Mērīšanas tehnoloģijas un vadības aprīkojuma darbības traucējumi
• NK 11 avārijas dzesēšanas procedūra ir aktivizēta jau 45 reizes; tas nozīmētu, ka 45 šādu avārijas dzesēšanas izslēgšanas procedūru kontingents visā sistēmas kalpošanas laikā jau tiktu izmantots līdz ceturtdaļai. 

Novērtējums

THTR-300 specifiskās nelabvēlīgās drošības īpašības, īpašās konstrukcijas iezīmes, līdz šim zināmie konstrukcijas defekti un līdzšinējie nodošanas ekspluatācijā rezultāti liek steidzami THTR-300 atkārtoti neiedarbināt. Pretējā gadījumā turpmāki negatīvi pārsteigumi, grūtības un incidenti ir neizbēgami. No drošības viedokļa (bet arī ekonomisku apsvērumu dēļ) operatoram tiek lūgts pārtraukt bīstamo liela mēroga testu ar THTR-300. Jau tagad var izdarīt secinājumu, ka oļu slāņa reaktora tehnoloģija ir izgāzusies.

(Atomu starojuma izdalīšanās kopš 1940. gadu sākuma: sk INES — starptautiskā reitingu skala un kodolavāriju saraksts visā pasaulē)

- Kodolpasaules karte -

No urāna ieguves un apstrādes līdz kodolpētniecībai, kodoliekārtu celtniecībai un ekspluatācijai, tostarp avārijām kodolspēkstacijās, līdz darbam ar urāna munīciju, kodolieročiem un kodolatkritumiem.
- Visā pasaulē gandrīz viss vienā mirklī, izmantojot Google Maps.

atpakaļ uz

Pētījumi par THTR

***

***

lapas augšu

***