Petikan daripada laporan oleh Lothar Hahn - Jun 1988

Masalah keselamatan dan risiko kemalangan

Bab 6.) Masalah keselamatan dan risiko kemalangan modul HTR dan reaktor suhu tinggi yang lain

hingga bab 8.) Masalah percambahan dengan talian HTR

Dari segi keselamatan, HTR, terutamanya reaktor kecil suhu tinggi HTR-Modul dan HTR-100, dikatakan keajaiban. Pihak yang berkepentingan membuat tuntutan yang tidak dapat diteliti. Kempen propaganda mendominasi perdebatan keselamatan di khalayak ramai, pertimbangan berbeza yang diperlukan setakat ini telah ditinggalkan.

Pada dasarnya, pendekatan yang sama dipilih oleh industri nuklear yang diperkenalkan pada awal 70-an dalam perbahasan keselamatan mengenai reaktor air ringan. Gaya sedemikian, di mana perkara remeh dan penyembunyian, maklumat salah dan separuh kebenaran menggantikan perbincangan terbuka, digemari oleh pengasingan perbahasan keselamatan yang belum pernah berlaku sebelum ini daripada perbincangan pakar awam. Penggabungan kepentingan dan sekurang-kurangnya saling bergantung yang ideal antara tindakan pihak berkuasa, pakar (cth TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), khidmat nasihat (cth Suruhanjaya Keselamatan Reaktor), institusi penyelidikan berskala besar (cth kemudahan penyelidikan nuklear) dan industri bermakna tiada badan pemantau yang benar-benar bebas wujud dan kawalan demokrasi yang berkesan dilumpuhkan.

Aktiviti kumpulan perbincangan ad hoc "Isu keselamatan asas loji kuasa nuklear suhu tinggi masa depan (HTR-500 / modul HTR)" yang ditubuhkan oleh Menteri Dalam Negeri Persekutuan (BMI) yang sebelum ini bertanggungjawab akan dinilai sebagai tipikal akibat daripada keadaan sedemikian. Jawatankuasa ini, terdiri daripada wakil daripada pihak berkuasa, pakar dan industri, membincangkan isu keselamatan yang berkaitan dengan modul HTR secara tertutup sehingga 1984. Tugas sebenar badan rahsia yang tidak terkawal ini jelas sekali untuk membangunkan strategi dan tafsiran bersama kriteria keselamatan untuk menjangkakan prosedur kelulusan kemudian untuk menyediakan kelulusan lancar modul HTR dan HTR-500.

Latar belakang teknikal untuk kelebihan keselamatan yang didakwa HTR biasanya adalah ketumpatan kuasa teras reaktor yang lebih rendah berbanding dengan reaktor air ringan, kapasiti haba yang lebih tinggi bagi bahan teras dan struktur serta rintangan suhu tingginya. Berdasarkan ini, dihujahkan bahawa HTR berkelakuan baik dan lembap sekiranya berlaku kegagalan penyejuk; sekiranya berlaku kegagalan penyingkiran sisa haba, proses pemanasan berjalan dengan perlahan sehingga masih terdapat sejumlah besar. pilihan intervensi dan pembetulan untuk memulihkan kawalan insiden. Di samping itu, leburan teras, seperti dalam kes reaktor air ringan, diketepikan, kerana grafit tidak cair, tetapi pada sekitar 3500 ^o C sublim, iaitu pada suhu yang tidak dapat dicapai dalam reaktor suhu tinggi kecil dan sederhana. Secara umumnya, ia kemudiannya menegaskan bahawa pada HTR tiada urutan kemalangan mungkin, akibatnya pelepasan radioaktif akan berlaku, yang memerlukan langkah-langkah kawalan bencana di luar kemudahan.

Hujah sebegini mesti ditolak sebagai palsu dan meragukan kerana ia - secara sedar atau tidak? - memintas masalah keselamatan sebenar HTR. Ia sebahagiannya berdasarkan pemindahan pertimbangan keselamatan yang tidak betul dan tidak kritikal dalam reaktor air ringan kepada HTR dan dengan itu untuk menilai terlalu tinggi kepentingan kegagalan penyejukan dalam HTR.

Seperti dalam kes reaktor air ringan, potensi bahaya juga ditentukan oleh inventori produk pembelahan radioaktif serta oleh mekanisme pelepasan semula jadinya.

Jumlah inventori radioaktif produk pembelahan bergantung terutamanya pada kapasiti terma reaktor dan kurang pada jenis reaktor. Dengan modul HTR, ia adalah lebih kurang 5% daripada reaktor air ringan kelas Biblis. Oleh itu, inventori ini masih begitu besar (lebih kurang 2 x 10¹⁹ Becquerel) bahawa pelepasan peratusan inventori ini adalah mencukupi untuk menyebabkan kerosakan besar kepada kesihatan penduduk. Ini adalah lebih benar kerana reaktor suhu tinggi yang kecil sebaiknya dibina berhampiran dengan penempatan.

Berkenaan dengan mekanisme pelepasan dalam HTR, adalah tidak relevan sama ada kecairan teras mungkin atau tidak, tetapi ia bergantung pada sama ada dan bila zarah unsur bahan api (("zarah bersalut") dan unsur bahan api kehilangan kesan pengekalannya.^o C dan turun pada suhu antara 2000 dan 2500 ^o C hampir hilang. Walau bagaimanapun, ini betul-betul suhu yang dicapai dalam THTR-300 dan dalam HTR-500 jika penyingkiran haba sisa gagal. Sekiranya berlaku kebocoran dalam litar utama, pelepasan ke dalam persekitaran boleh berlaku, terutamanya kerana THTR-300 tidak mempunyai pembendungan.

Modul HTR direka bentuk dari sudut pandangan keselamatan sedemikian rupa sehingga, sekiranya berlaku kemalangan pemanasan, suhu maksimum dalam pemasangan bahan api melebihi suhu kritikal 1600 disebabkan oleh pelesapan haba pasif ^oTidak boleh melebihi C. Walau bagaimanapun, ini hanya boleh dijamin dalam keadaan tertentu, termasuk keberkesanan pelesapan haba pasif dan penutupan yang berjaya. Jika sistem yang diperlukan untuk ini tidak tersedia apabila ia diperlukan, urutan kemalangan juga boleh berkembang dengan modul HTR, di mana suhu elemen bahan api melebihi 1600 ^oC meningkat. Ini bermakna bahawa keluaran produk pembelahan besar-besaran daripada pemasangan bahan api juga boleh dilakukan dengan modul.

Walau bagaimanapun, apa yang menentukan ialah tingkah laku HTR yang lebih perlahan sekiranya berlaku kegagalan penyejukan telah dibeli, antara lain, dengan ukuran yang berpotensi menjadi punca kemalangan khusus HTR: penggunaan grafit sebagai penyederhana dan bahan struktur. Walaupun langkah berjaga-jaga, tidak boleh diketepikan bahawa akan terdapat kemasukan air yang besar (dari litar sekunder melalui kebocoran penjana stim) dan kemasukan udara ke dalam litar utama. Jika terdapat kegagalan tambahan sistem keselamatan, kemalangan serius dengan tindak balas air grafit dan kebakaran grafit adalah akibatnya. Kemalangan jenis ini juga merupakan antara proses yang mendominasi risiko dalam modul HTR.

Di samping itu, terdapat sebilangan besar urutan kemalangan lain dengan modul HTR, yang mana hanya beberapa punca harus disebutkan di sini tanpa perbincangan lanjut:

• Pengaruh luar, cth. B. nahas kapal terbang, letupan, sabotaj, tindakan perang,
• Kegagalan komponen pasif, cth. B. saluran paip, bekas tekanan, penyejuk permukaan.

Pengaruh lain yang boleh memberi kesan negatif secara langsung atau tidak langsung terhadap keselamatan modul HTR ialah:

• konsep keselamatan, yang telah dikecilkan atas sebab kos (mis. kekurangan pembendungan),
• (digabungkan dengan banyak kemunduran) sedikit pengalaman operasi dengan reaktor suhu tinggi,
• (berbanding dengan reaktor air ringan) kedalaman penembusan yang lebih rendah dalam analisis keselamatan,
• kekurangan analisis risiko yang komprehensif untuk modul HTR.

Untuk penilaian keselamatan modul HTR, ia juga masih perlu ditentukan - tanpa menangani semua masalah berkaitan keselamatan - bahawa jenis ini hanya wujud di atas kertas dan beberapa kelebihan keselamatan yang dituntut tidak boleh disemak secara khusus. Pengalaman telah menunjukkan bahawa sebahagian besar masalah berkaitan keselamatan hanya terbongkar apabila sistem disediakan dan dikendalikan, seperti yang ditunjukkan oleh THTR-300.

Sebagai kesimpulan daripada masalah keselamatan yang digariskan boleh dinyatakan bahawa HTR - terutamanya dalam versi kecilnya sebagai modul HTR - mempunyai ciri reka bentuk lain yang penting daripada z. B. reaktor air ringan mempunyai, sebaliknya, tetapi juga HTR kecil mempunyai defisit keselamatan khasnya, yang boleh menyebabkan kemalangan besar.

bahagian atas laman

Bab 8.) Masalah percambahan dengan talian HTR

Persoalan tentang kemungkinan menggunakan bahan fisil untuk tujuan senjata teknikal setakat ini telah diketepikan daripada perbincangan mengenai HTR dengan berhati-hati.

Penyiasatan aspek teknikal masalah percambahan adalah perlu, walau bagaimanapun, jika seseorang ingin mendapatkan gambaran lengkap tentang semua aspek garisan HTR. Perbincangan tentang kemungkinan motif pengalihan bahan boleh belah untuk tujuan ketenteraan serta kemungkinan dan had pemantauan aliran bahan boleh belah akan diketepikan di sini. Untuk ini, rujukan dibuat kepada penerbitan lain; pada ketika ini ia sepatutnya hanya mengenai isu teknikal.

Berkenaan dengan masalah percambahan talian reaktor, soalan berikut harus ditanya dari sudut teknikal:

• Di stesen mana bahan api yang dilalui adalah bahan mudah pecah dalam bentuk yang sesuai secara langsung untuk senjata, iaitu sebagai plutonium (dari mana-mana komposisi isotop) atau sebagai uranium yang diperkaya tinggi 235?
• Di mana antara stesen ini boleh dialihkan bahan fisil untuk kegunaan ketenteraan secara langsung?
• Di stesen manakah bahan fisil boleh dicabangkan dalam bentuk yang memerlukan rawatan fizikal dan/atau kimia sebelum ia boleh digunakan untuk tujuan ketenteraan?

Jawapan kepada soalan-soalan ini hendaklah digariskan di bawah untuk tiga bidang bekalan, operasi reaktor dan pelupusan.

Dari segi bekalan, sentiasa ada kemungkinan akses kepada uranium 235 diperkaya di beberapa stesen.

Dalam pembuatan elemen bahan api untuk THTR-300 dan AVR, U-235 boleh diakses secara langsung dalam pelbagai langkah proses dalam bentuk yang sangat diperkaya, iaitu dari pengayaan hingga penyiapan elemen bahan api.

Setiap bola elemen bahan api untuk THTR-300 dan lebih kurang separuh daripada elemen bahan api AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) setiap satu mengandungi lebih kurang 1 g U-235 yang sangat diperkaya. Kuantiti penyimpanan dan pemprosesan bahan ini di NUKEM adalah dalam julat satu tan (kuantiti pengendalian yang diminta ialah 6 t daripada sebarang darjah pengayaan).

Kehilangan uranium 235 yang sangat diperkaya dalam julat 1 hingga 10 kg oleh itu tidak dapat dikesan.

Hanya uranium yang diperkaya rendah dirancang untuk loji HTR masa hadapan. Ini juga boleh bercabang di stesen yang disebutkan, termasuk proses pengangkutan yang diperlukan; bagaimanapun, ia perlu diperkayakan lagi untuk tujuan penggunaan ketenteraan, yang pada dasarnya boleh dilakukan dalam mana-mana jenis loji pengayaan uranium - walaupun dengan usaha dan keperluan masa yang berbeza.

Berkenaan dengan kemungkinan menghentikan operasi reaktor, selepas kemalangan Chernobyl, penegasan dibuat pada pelbagai kesempatan bahawa reaktor RBMK Rusia digunakan untuk pengeluaran plutonium senjata dan amat sesuai untuk ini kerana unsur bahan api dikeluarkan atau ditambah. kepadanya tanpa mengganggu operasi kuasa berterusan boleh. Walau bagaimanapun, sifat inilah yang dimiliki oleh HTR pada tahap tertentu, malah ia disebut sebagai kelebihan tertentu untuk modul HTR ("Tiada masa henti untuk perubahan elemen bahan api dan tiada proses operasi yang berkaitan.") Kerana penambahan dan pengeluaran berterusan dan Disebabkan kemudahan pemasangan bahan api, secara teknikalnya mungkin pada bila-bila masa semasa masa kediaman mereka di tapak reaktor untuk mengalihkan sebahagian daripadanya.

Perekodan metrologi dan perakaunan unsur bahan api oleh IAEA dan EURATOM tidak boleh menawarkan perlindungan lengkap terhadap lencongan disebabkan oleh metodologi pengukuran, ketidaktepatan pengukuran dan sifat pensampelan rawak pemantauan.

Walaupun selepas penggunaannya yang dijadualkan di dalam reaktor, bahan api itu mengandungi bahan fisil yang sesuai untuk digunakan dalam senjata. Unsur bahan api THTR dan AVR bagi strategi torium / uranium mengandungi, sebagai tambahan kepada baki uranium-235, bahan api nuklear berkualiti tinggi U-233, yang pada dasarnya juga sesuai untuk tujuan senjata. Bahan api terpakai semua reaktor suhu tinggi masa hadapan mengandungi - sama dengan reaktor air ringan - plutonium dan aktinida lain. Campuran isotop plutonium pada asasnya sesuai untuk senjata.

Selagi U-233 dan plutonium disertakan dalam unsur bahan api, bahan mudah pecah ini tidak boleh diakses secara langsung. Anda hanya boleh mendapatkan akses kepada mereka melalui proses pemprosesan semula.

Pemprosesan semula sivil bagi unsur bahan api HTR - seperti yang dinyatakan di atas - setakat ini gagal, antara lain, disebabkan oleh masalah berkaitan keselamatan dan perlindungan sinaran yang tidak dapat diselesaikan (cth. berkaitan dengan pembakaran grafit).

Berbeza dengan kemungkinan pengenalan berskala besar pemprosesan semula elemen bahan api HTR untuk tujuan menghasilkan bahan api nuklear, masalah teknikal dan ekonomi boleh diabaikan dalam varian ketenteraan. Tambahan pula, aspek perlindungan sinaran (untuk pekerja dan penduduk) boleh diabaikan. Akhirnya, saiz sistem boleh ditentukan semata-mata dari sudut pandangan ketenteraan dan disimpan secara relatifnya kecil (cth. seperti sistem makmal). 

Unsur bahan api terpakai diperbuat daripada uranium diperkaya rendah 235 mengandungi lebih kurang 0,1 g plutonium. Akibatnya, bahan untuk bom atom secara teorinya boleh diperolehi dengan memproses 50.000 bola elemen bahan api terpakai, iaitu dengan daya pengeluaran 1000 bola sehari dalam masa kurang daripada dua bulan. Dari sudut pandangan ini dan dalam skala ini, laluan ini nampaknya lebih kompleks dan secara teknikal lebih menuntut daripada melalui pengeluaran plutonium dari talian reaktor lain. Walau apa pun, ia adalah lebih mudah untuk menyamarkan, terutamanya kerana unsur bahan api yang bercabang pada bila-bila masa boleh digantikan dengan unsur tiruan.

Dari sudut pandangan ini, bagaimanapun, HTR mempunyai ciri unik yang boleh digunakan secara ketenteraan: ia boleh digunakan sebagai pengeluar tritium yang berkesan. Penjanaan tritium untuk tujuan penggunaan dalam bom atom boleh dikawal dengan cara komposisi bahan api yang sesuai (cth. dengan menambahkan litium) dan boleh menjadi kepentingan ketenteraan kepada negara senjata nuklear yang maju secara teknikal. Pembekal HTR Amerika telah secara terang-terangan cuba menembusi sektor persenjataan dengan pilihan ketenteraan ini.

Secara ringkasnya, boleh dinyatakan bahawa operasi reaktor suhu tinggi termasuk stesen untuk bekalan dan pelupusan bahan api mewakili risiko khusus percambahan. Berkenaan dengan pengalihan bahan untuk bom pembelahan nuklear (uranium, plutonium), timbul situasi yang secara kualitatif setanding dengan reaktor RBMK dan reaktor air berat. Berkenaan dengan pengeluaran tritium untuk digunakan dalam bom, HTR mempunyai kepentingan ketenteraan yang khusus.

(Pelepasan sinaran atom sejak awal 1940-an: lihat INES - Skala penarafan antarabangsa dan senarai kemalangan nuklear di seluruh dunia)

- Peta dunia nuklear -

Daripada perlombongan dan pemprosesan uranium, kepada penyelidikan nuklear, pembinaan dan pengendalian kemudahan nuklear, termasuk kemalangan di loji kuasa nuklear, kepada pengendalian peluru uranium, senjata nuklear dan sisa nuklear.
- Di seluruh dunia, hampir, semuanya sepintas lalu dengan Peta Google -

kembali kepada

Kajian mengenai THTR

***

***

bahagian atas laman

***