Utdrag fra rapporten av Lothar Hahn - juni 1988

Sikkerhetsproblemer og ulykkesrisiko

Kapittel 6.) Sikkerhetsproblemer og ulykkesrisiko ved HTR-modulen og andre høytemperaturreaktorer

til kapittel 8.) Spredningsproblemer med HTR-linjen

Sikkerhetsmessig sies HTR, spesielt de små høytemperaturreaktorene HTR-Modul og HTR-100, å være mirakler. Interessenter kommer med påstander som ikke tåler gransking. Propagandakampanjer dominerer sikkerhetsdebatten i offentligheten, det nødvendige differensierte hensynet er så langt utelatt.

I prinsippet er den samme tilnærmingen valgt av atomindustrien som ble introdusert på begynnelsen av 70-tallet i sikkerhetsdebatten om lettvannsreaktoren. En slik stil, der bagatellisering og fortielse, feilinformasjon og halvsannheter tar plassen til åpen diskusjon, favoriseres av en enestående isolasjon av sikkerhetsdebatten fra den offentlige spesialistdiskusjonen. Sammenslåingen av interesser og de i det minste ideelle gjensidige avhengighetene mellom handlingene til myndighetene, eksperter (f.eks. TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), rådgivningstjenester (f.eks. Reactor Safety Commission), store forskningsinstitusjoner (f.eks. kjernefysisk forskningsanlegg) og industri betyr at det ikke finnes noe virkelig uavhengig overvåkingsorgan og effektiv demokratisk kontroll er deaktivert.

Aktiviteten til en ad hoc-diskusjonsgruppe "Grunnleggende sikkerhetsspørsmål for fremtidige kjernekraftverk med høy temperatur (HTR-500 / HTR-modul)" opprettet av den tidligere ansvarlige føderale innenriksministeren (BMI) skal vurderes som en typisk konsekvens av slike forhold. Denne komiteen, sammensatt av representanter fra myndigheter, eksperter og industri, diskuterte sikkerhetsspørsmål knyttet til HTR-modulen bak lukkede dører frem til 1984. Den faktiske oppgaven til dette ukontrollerbare hemmelige organet var åpenbart å utvikle en felles strategi og tolkning av sikkerhetskriteriene i påvente av senere godkjenningsprosedyrer for å forberede en jevn godkjenning av HTR-modulen og HTR-500.

Den tekniske bakgrunnen for de påståtte sikkerhetsfordelene til HTR er vanligvis den lavere effekttettheten til reaktorkjernen sammenlignet med lettvannsreaktoren, den høyere varmekapasiteten til kjerne- og strukturmaterialer og deres motstand mot høye temperaturer. Med utgangspunkt i dette argumenteres det for at en HTR oppfører seg godmodig og tregt ved kjølevæskesvikt, ved hendelser med svikt i restvarmefjerningen går oppvarmingsprosessen så sakte at det fortsatt er et stort antall av intervensjons- og korrigeringsalternativer for å gjenopprette hendelseskontrollen. I tillegg er en kjernesmelting som i lettvannsreaktoren utelukket, siden grafitt ikke smelter, men ved rundt 3500 ^o C sublimerer, det vil si ved temperaturer som uansett ikke kunne nås i små og mellomstore høytemperaturreaktorer. Generelt hevdes det da at ved HTR er ingen ulykkessekvens mulig, som følge av at det ville oppstå radioaktive utslipp, som nødvendiggjorde katastrofebekjempelsestiltak utenfor anlegget.

Et slikt argument må avvises som falskt og tvilsomt fordi det – bevisst eller ubevisst? - omgår de faktiske sikkerhetsproblemene til HTR. Det er delvis basert på en feilaktig og ukritisk overføring av sikkerhetshensyn i lettvannsreaktoren til HTR og dermed å overvurdere betydningen av kjølefeil i HTR.

Som i tilfellet med lettvannsreaktoren, bestemmes farepotensialet også av beholdningen av radioaktive fisjonsprodukter samt av deres naturlige frigjøringsmekanismer.

Den totale radioaktive beholdningen av fisjonsprodukter avhenger først og fremst av reaktorens termiske kapasitet og mindre av typen reaktor. Med HTR-modulen er den derfor ca 5 % av en lettvannsreaktor av Biblis-klassen. Følgelig er denne beholdningen fortsatt så stor (ca. 2 x 10¹⁹ Becquerel) at utgivelsen av en prosentandel av denne beholdningen er tilstrekkelig til å forårsake massiv skade på befolkningens helse. Dette gjelder desto mer som små høytemperaturreaktorer helst bør bygges nær bosetninger.

Med hensyn til utløsningsmekanismene i HTR er det irrelevant om kjernesmelting er mulig eller ikke, men det avhenger av om og når brenselelementpartiklene ("coated particle") og brenselelementene mister sin retensjonseffekt^o C og går ned ved temperaturer mellom 2000 og 2500 ^o C praktisk talt tapt. Dette er imidlertid nøyaktig de temperaturene som oppnås i THTR-300 og i HTR-500 hvis restvarmefjerningen mislykkes. Ved lekkasje i primærkretsen kan det oppstå utslipp til miljøet, spesielt siden THTR-300 ikke har noen inneslutning.

HTR-modulen er utformet fra et sikkerhetssynspunkt på en slik måte at ved oppvarmingsulykker overskrider maksimaltemperaturen i drivstoffelementene den kritiske temperaturen på 1600 på grunn av passiv varmeavledning. ^oBør ikke overstige C. Dette kan imidlertid bare garanteres under visse forhold, inkludert effektiviteten av passiv varmespredning og vellykket nedleggelse. Hvis systemene som kreves for dette ikke er tilgjengelige når de trengs, kan det også utvikles ulykkessekvenser med HTR-modulen, hvor brenselelementets temperaturer over 1600 ^oC økning. Dette betyr at massive fisjonsprodukter fra drivstoffelementene også er mulig med modulen.

Det avgjørende er imidlertid at den langsommere oppførselen til HTR ved kjølesvikt ble kjøpt blant annet med et tiltak som er potensiell årsak til HTR-spesifikke ulykker: bruk av grafitt som moderator og konstruksjonsmateriale. Til tross for forholdsregler kan det ikke utelukkes at det vil være større vanninntrenging (fra sekundærkretsen via dampgeneratorlekkasjer) og luftinntrenging i primærkretsen. Hvis det oppstår en ytterligere svikt i sikkerhetssystemene, er alvorlige ulykker med grafitt-vann-reaksjoner og grafittbranner resultatet. Denne typen ulykker er også blant de risikodominerende prosessene i HTR-modulen.

I tillegg er det en lang rekke andre ulykkessekvenser med HTR-modulen, hvorav kun noen få årsaker skal nevnes her uten videre diskusjon:

• Ytre påvirkninger, f.eks. B. flyulykke, eksplosjoner, sabotasje, krigshandlinger,
• Svikt i passive komponenter, f.eks. B. av rørledninger, trykkbeholdere, overflatekjølere.

Andre påvirkninger som kan ha en direkte eller indirekte negativ innvirkning på sikkerheten til HTR-modulen er:

• sikkerhetskonseptet, som har blitt nedskalert av kostnadsgrunner (f.eks. mangel på inneslutning),
• den (kombinert med mange tilbakeslag) lite driftserfaring med høytemperaturreaktorer,
• den (sammenlignet med lettvannsreaktoren) lavere penetrasjonsdybde i sikkerhetsanalysene,
• mangelen på en omfattende risikoanalyse for HTR-modulen.

For sikkerhetsvurderingen av HTR-modulen gjenstår det også å fastslå - uten å ta opp alle sikkerhetsrelevante problemer - at denne typen kun eksisterer på papiret og at noen av de påståtte sikkerhetsfordelene ikke kan kontrolleres spesifikt. Erfaring har vist at en stor del av de sikkerhetsrelaterte problemene først kommer til syne når et system settes opp og betjenes, som eksemplet med THTR-300 viser.

Som et resultat av de skisserte sikkerhetsproblemene kan det slås fast at HTR - spesielt i sin lille versjon som HTR-modul - har betydelige designtrekk andre enn z. B. lettvannsreaktoren har derimot, men også den lille HTR har sine spesielle sikkerhetsmangler, som kan føre til store ulykker.

toppen av siden

Kapittel 8.) Spredningsproblemer med HTR-linjen

Spørsmålet om muligheten for å bruke spaltbart materiale til tekniske våpenformål har så langt vært holdt utenfor diskusjonen om HTR med største forsiktighet.

Undersøkelsen av de tekniske aspektene ved spredningsproblemet er imidlertid nødvendig hvis man ønsker å få et fullstendig bilde av alle aspekter ved HTR-linjen. En omtale av mulige motiver for avledning av spaltbart materiale til militære formål samt muligheter og grenser for overvåking av de spaltbare materialestrømmene vil her unnlates. For dette vises det til andre publikasjoner; på dette tidspunktet bør det kun dreie seg om tekniske problemer.

Når det gjelder spredningsproblemene til en reaktorlinje, bør følgende spørsmål stilles fra et teknisk synspunkt:

• På hvilke stasjoner som drivstoffet passerer er spaltbart materiale i en form som er direkte egnet for våpen, dvs. som plutonium (en hvilken som helst isotopsammensetning) eller som høyanriket uran 235?
• På hvilke av disse stasjonene kan spaltbart materiale omdirigeres til direkte militær bruk?
• På hvilke av disse stasjonene kan spaltbart materiale forgrenes i en form som krever fysisk og/eller kjemisk behandling før det kan brukes til militære formål?

Svarene på disse spørsmålene bør skisseres nedenfor for de tre områdene forsyning, reaktordrift og deponering.

På tilbudssiden er det alltid mulighet for tilgang til anriket uran 235 på enkelte stasjoner.

Under produksjonen av drivstoffelementene til THTR-300 og AVR, er U-235 direkte tilgjengelig i ulike prosesstrinn i en svært anriket form, nemlig fra anrikning til ferdigstillelse av brenselelementene.

Hver brenselelementkule for THTR-300 og ca halvparten av AVR-drivstoffelementene (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) inneholder hver ca 1 g høyt anriket U-235. Lagrings- og bearbeidingsmengden av dette materialet ved NUKEM er i størrelsesorden ett tonn (den forespurte håndteringsmengden er 6 tonn av enhver anrikningsgrad).

Forsvinningen av høyt anriket uran 235 i området 1 til 10 kg kan derfor gå uoppdaget.

Kun lavanriket uran er planlagt for fremtidige HTR-anlegg. Dette kan også avgrenes på de nevnte stasjonene, inkludert nødvendige transportprosesser; den må imidlertid anrikes ytterligere for militært bruk, som i prinsippet kan utføres i alle typer urananrikningsanlegg - om enn med forskjellige innsats- og tidskrav.

Når det gjelder muligheten for avgrening av reaktordriften, ble det etter Tsjernobyl-ulykken ved flere anledninger fremsatt påstand om at den russiske RBMK-reaktoren ble brukt til produksjon av våpenplutonium og er spesielt egnet for dette fordi brenselelementer fjernes eller tilsettes. til det uten å avbryte den kontinuerlige kraftdriften kan være. Det er imidlertid nettopp denne egenskapen som HTR har i en spesiell grad, og den nevnes til og med som en spesiell fordel for HTR-modulen ("Det er ingen nedetider for endring av drivstoffelementer og ingen tilhørende driftsprosesser.") På grunn av kontinuerlig tilsetning og uttak og På grunn av brukervennligheten til brenselelementene er det teknisk mulig når som helst under oppholdstiden på reaktorstedet å avlede deler av dem.

Den metrologiske og regnskapsmessige registreringen av drivstoffelementene av IAEA og EURATOM kan ikke tilby fullstendig beskyttelse mot avledning på grunn av målemetodikken, målingsunøyaktighetene og overvåkingens tilfeldige prøvetaking.

Selv etter planlagt bruk i reaktoren inneholder drivstoffet spaltbart materiale som er egnet for bruk i våpen. Drivstoffelementene THTR og AVR i thorium/uran-strategien inneholder, i tillegg til resten av uran-235, høykvalitets kjernebrensel U-233, som i prinsippet også er egnet for våpenformål. Det brukte brenselet til alle fremtidige høytemperaturreaktorer inneholder – i likhet med lettvannsreaktoren – plutonium og andre aktinider. Blandingen av plutoniumisotoper er i utgangspunktet egnet for våpen.

Så lenge U-233 og plutonium er innelukket i brenselelementene, kan ikke disse spaltbare materialene nås direkte. Du kan bare få tilgang til dem gjennom en reprosesseringsprosess.

En sivil reprosessering av HTR brenselelementer - som nevnt ovenfor - har så langt mislyktes blant annet på grunn av uløste sikkerhetsrelaterte og strålevernproblemer (f.eks. i forbindelse med forbrenning av grafitt).

I motsetning til mulig storskala introduksjon av reprosessering av HTR-brenselelementer med det formål å produsere kjernebrensel, vil tekniske og økonomiske problemer kunne ignoreres i en militær variant. Videre vil aspekter ved strålevern (både for ansatte og for befolkningen) kunne neglisjeres. Til slutt kunne størrelsen på systemet bestemmes rent militært og holdes relativt liten (f.eks. som et laboratoriesystem). 

Et brukt brenselelement laget av lavanriket uran 235 inneholder ca 0,1 g plutonium. Følgelig kunne materialet til en atombombe teoretisk oppnås ved å behandle 50.000 1000 kuler av brukte brenselelementer, dvs. med en gjennomstrømning på XNUMX kuler per dag på mindre enn to måneder. Fra disse synspunktene og på disse skalaene er denne ruten bare tilsynelatende mer kompleks og teknisk mer krevende enn via plutoniumproduksjonen fra andre reaktorlinjer. Uansett er det lettere å kamuflere, spesielt siden drivstoffelementer som er forgrenet når som helst kan erstattes av dummyelementer.

Fra dette synspunktet har imidlertid HTR en unik funksjon som kan brukes militært: den kan brukes som en effektiv tritiumprodusent. Generering av tritium for bruk i atombomber kan kontrolleres ved hjelp av en passende brenselsammensetning (f.eks. ved å tilsette litium) og kan være av militær interesse for teknisk avanserte atomvåpenstater. En amerikansk HTR-leverandør har til og med åpenlyst forsøkt å trenge inn i våpensektoren med dette militære alternativet.

Oppsummert kan det slås fast at drift av høytemperaturreaktorer inkludert stasjonene for drivstofftilførsel og deponering representerer en spesifikk spredningsrisiko. Når det gjelder avledning av materialer til kjernefysiske fisjonsbomber (uran, plutonium), oppstår det situasjoner som er kvalitativt sammenlignbare med RBMK-reaktoren og tungtvannsreaktoren. Når det gjelder produksjon av tritium for bruk i bomber, er HTR av særlig militær betydning.

(Utgivelse av atomstråling siden tidlig på 1940-tallet: se INES - Den internasjonale vurderingsskalaen og listen over atomulykker over hele verden)

- Kartet over atomverdenen -

Fra utvinning og prosessering av uran, til atomforskning, bygging og drift av atomanlegg, inkludert ulykker i atomkraftverk, til håndtering av uranammunisjon, atomvåpen og kjernefysisk avfall.
- Over hele verden, nesten alt på et øyeblikk med Google Maps -

tilbake til

Studier på THTR

***

***

toppen av siden

***