Grunnleggende sikkerhetsproblemer

i høytemperaturreaktoren og spesielle mangler i THTR-300

Lothar Hahn - juni 1986

For den antatte "iboende" sikkerheten til HTR

Siden begynnelsen av utviklingen av høytemperaturreaktorer har interesserte parter forsøkt å foreslå for publikum at HTR er "iboende" trygt. Denne smart utformede reklamestrategien har utvilsomt hatt en viss suksess, fordi den har ført til enestående desinformasjon, selv i atomenergidebatten. Som knapt noen annen påstand fra atomindustrien, er den basert på vitenskapelig uholdbare antakelser og uriktige konklusjoner.

Innen teknologi, spesielt kjernefysisk teknologi, blir et system referert til som iboende trygt hvis det forblir i sin designtilstand utelukkende på grunnlag av fysiske og kjemiske lover og hvis det ikke er avhengig av funksjonen til aktive sikkerhetsinnretninger ved håndtering av ulykker. intervensjon av personell er instruert (i henhold til definisjonen av Alwin Weinberg).

Lettvannsreaktoren har som kjent ikke disse egenskapene. Det er imidlertid også helt klart at praktisk talt alle HTR-konsepter som har vært seriøst fulgt frem til nå, ikke er iboende trygge, og at spesielt THTR-300 ikke har denne egenskapen. For eksempel er to av de sentrale sikkerhetsrelaterte kravene, stans og restvarmefjerning (og dermed til syvende og sist også oppbevaring av fisjonsprodukter) avhengig av aktive sikkerhetsinnretninger og/eller håndtak dersom alvorlige ulykker og betydelige utslipp av det radioaktive inventaret skulle bli forhindret.

Som bevis på den påståtte iboende sikkerheten trekker HTR-industrien vanligvis frem noen egenskaper hvor HTR skiller seg fra lettvannsreaktoren og som sies å ha fordelaktige effekter med tanke på sikkerhet. HTR er imidlertid langt fra iboende sikker fra dette, for i tillegg til antatt gunstige, har HTR også uheldige sikkerhetsrelaterte egenskaper som andre reaktortyper ikke har. De oftest siterte påståtte fordelene med HTR er presentert og kommentert nedenfor:

• Eigenschaft: Lavt forhold mellom effekttetthet og varmekapasitet, dvs. langsommere temperaturstigning sammenlignet med (sammenlignet med lettvannsreaktoren eller oppdretteren) ved kjølesvikt.
• kommentar: Dette er ikke riktig, men gjelder kun hendelser med visse kjølefeil. I tilfellet med HTR-spesifikke ulykker med vanninntrengning, luftinntrenging og reaktivitetsulykker, er denne egenskapen av mindre betydning. Hvis det kreves hurtig avkjøling, er den høye varmekapasiteten ganske ufordelaktig.
• Eigenschaft: Høy temperaturbestandighet av de keramiske brenselelementene og kjernestrukturmaterialer, ingen kjernesmelting som f.eks B. mulig med lettvannsreaktoren.
• kommentar: Utsagnet er riktig, men ignorerer det virkelige problemet. Det handler ikke først og fremst om muligheten for en kjernenedsmelting, men snarere spørsmålet om og hvordan radioaktive fisjonsprodukter kan frigjøres. Ved temperaturer over 1600^o C merkbare andeler av fisjonsprodukter frigjøres fra brenselpartiklene og fra brenselelementene. Denne effekten øker ved enda høyere temperaturer, og senest ved ca 2500^oC det er massive utslipp til primærkretsen. Temperaturer hvor det oppstår farlige utslipp kan nås i kjernen av alle store og store høytemperaturreaktorer på grunn av ulykker uten at grafitten mister sin mekaniske konsistens. Påstanden om at kjernesmelting ikke er mulig med HTR er derfor misvisende og ikke relevant for utløsningsmekanismene.
• Eigenschaft: Negativ temperaturkoeffisient for reaktivitet, dvs. reduksjon i kraftproduksjon med økende temperatur.
• kommentar: Denne egenskapen er ikke spesifikk for HTR, men finnes også i lettvannsreaktorer; uten denne egenskapen ville verken HTR eller lettvannsreaktoren blitt godkjent. Spesielt HTR trenger en negativ temperaturkoeffisient for reaktivitet, siden i tilfelle utilsiktet oppvarming - i motsetning til lettvannsreaktoren - beholdes moderatoreffekten. Videre kan det slås fast at temperaturkoeffisienten blir mindre og mindre negativ med økende temperatur, at samtidig blir usikkerhetene i kunnskapen om dens forløp større og større og at over ca 1200^oC dens verdier er ikke eksperimentelt verifisert. En annen spesiell ulempe med HTR er at reaktivitetsulykker er mulig med rask avkjøling.
• Eigenschaft: Indre, fasestabil, nøytronfysisk nøytral kjølevæske helium.
• kommentar: Det er riktig at kjølegassen inneholder urenheter som kan føre til korrosjonsfenomener på drivstoffelementene; derfor måtte det leveres et gassrensesystem spesielt for å redusere disse urenhetene, blant annet. De to andre egenskapene til helium (fasestabilitet, nøytronfysisk nøytralitet) er av liten relevans. Ellers kan kun helium brukes som kjølevæske.

De skisserte tilsynelatende sikkerhetsfordelene til HTR må selvfølgelig også sammenlignes med dens spesifikke ulemper og sikkerhetsproblemer. Noen av de angivelig positive egenskapene som er nevnt er basert på valg av grafitt som moderator og strukturelt materiale. Egenskapene til grafitt er også ansvarlige for HTR-typiske og HTR-spesifikke ulykkesmuligheter, nemlig grafitt-vann-reaksjoner etter vanninntrengningsulykker (forårsaket av dampgeneratorlekkasjer) og grafittbranner etter luftinntrengningsulykker. Ved ytterligere svikt i de nødvendige sikkerhetsfunksjonene (f.eks. ved vanninntrengning: avstengning av dampgenerator, fjerning av restvarme, reaktorstans), er disse hendelsene ikke kontrollert og kan føre til ukontrollerte utslipp med betydelig skade i i nærheten av reaktoren. Av den grunn blant annet at disse utslippene skjer tidligere enn etter en ren kjerneoppvarmingsulykke, kan det antas at ulykker forårsaket av vann- og luftinntrenging setter i gang de risikodominerende ulykkesprosessene ved HTR.

I tillegg til denne typen ulykker bidrar såkalte reaktivitetsulykker, det vil si ulykker som utløses av funksjonsfeil i styrings- og avstengningsstangsystemene, betydelig til risikoen for ulykker i høytemperaturreaktorer.

Det kan anses som sikkert at HTR-lobbyen vil referere til hendelsesundersøkelsene som en del av godkjenningsprosessen for THTR-300 og HTR-sikkerhetsanalysene til KFA (atomforskningsanlegget) Jülich for å underbygge deres påstand om at hendelsene nevnt er kontrollert eller ikke fører til relevante skader i nærheten av systemet selv om andre sikkerhetssystemer svikter. Det skal bemerkes at studiene som er presentert så langt om ulykkesrisikoen ved høytemperaturreaktorer er foreløpige, ufullstendige, stort sett ikke validerte og vitenskapelig inkonsistente. Før en konsensus i det hele tatt kan tenkes eller en dissens i det hele tatt innsnevres, gjenstår fortsatt vesentlige elementer og forutsetninger for en vitenskapelig-teknisk diskusjonsprosess. B. den kritiske og uavhengige gjennomgangen, kildenes sporbarhet og tilgjengelighet.

I tillegg er det merkelig at det til nå kun er utført risikostudier på HTR-konsepter som enten aldri vil bli realisert (HTR-1160) eller kun har eksistert på papir (HTR-500, modul), men som er de eneste i Tyskland eksisterende storskala HTR-system, THTR-300, bortsett fra en overfladisk kort studie, er det ingen risikoundersøkelse.

Egenskaper til THTR-300 som er ufordelaktige når det gjelder sikkerhet

En sikkerhetsrelatert vurdering av THTR-300 basert på dens designegenskaper og konstruksjonsprinsipper – uavhengig av eventuelle negative overraskelser under igangkjøring – avslører en rekke sikkerhetsrelaterte ulemper. En omfattende vurdering av den sikkerhetsrelaterte utformingen av THTR-300 skal ikke utføres på dette tidspunktet. Bare tre designtrekk skal her tas opp som eksempler, som ikke bare fremstår tvilsomme fra en kritisk posisjon, men som også kolliderer med kjernefysiske regler og forskrifter og den såkalte sikkerhetsfilosofien innen kjerneteknologi. Også tatt i betraktning forskjellene mellom lettvannsreaktorer (som kjernefysiske forskrifter hovedsakelig er basert på) og THTR-300, blir bruddet på grunnleggende prinsipper for reaktorteknologi i THTR-300 tydelig på grunnlag av følgende eksempler.

Eksempel 1:

De to avstengningssystemene er ikke tilstrekkelig uavhengige, ikke forskjellige og oppfyller ikke kravene som stilles til dem i alle driftstilstander og funksjonsfeil. I motsetning til hva Reaktorsikkerhetskommisjonen mener, oppfyller derfor ikke nedstengningssystemene BMI-sikkerhetskriteriene for kjernekraftverk (kriterium 5.3.). Det har vært nedstengningskonsepter i lang tid som er klart og langt overlegne i forhold til THTR-300 når det gjelder mangfold, nedstengningsbalanser og pålitelighet, og som også er teknisk gjennomførbare.

Eksempel 2:

THTR-300 har ikke et uavhengig nødkjølingssystem, slik det er foreskrevet og implementert for lettvannsreaktoren. Restvarmen fjernes ved hjelp av den operative viften og dampgeneratoren. Den foreslåtte etterfølgerreaktoren HTR-500 skal for øvrig utstyres med to uavhengige enheter for restvarmefjerning.

Eksempel 3:

THTR-300 har ingen inneslutning som lettvannsreaktoren, som består av en gasstett sikkerhetsbeholder og et betongskall. THTR-300 er kun utstyrt med en (ikke lufttett) såkalt reaktorbeskyttelsesbygning (industrihallkonsept)

Byggefeil som har kommet frem så langt

I tillegg til sikkerhetsmanglene som er begrunnet i konstruksjonen av THTR-300, har det i forrige idriftsettelsesfase avdekket en rekke konstruksjonsfeil og konstruksjonsfeil, hvorav noen er ansvarlige for hendelser og ekstra sikkerhetsproblemer.

Eksempel 1:

Småsteinen er mer kompakt enn antatt i fremspringene. Dette har en rekke konsekvenser:

• Når kjernestengene flyttes inn i rullesteinen med det formål å stanse langvarig, virker økte krefter, som er på grensen av designet, på stengene.
• Påliteligheten til kjernestangsystemet, som allerede er ugunstig, forringes ytterligere. B. viste hendelsen 23. november 11 (se kapittel 1985).
• Resultatet er behovet for å løsne rullesteinshaugen ved å sirkulere den, noe som imidlertid ikke gir noen løsning, siden rullesteinshaugen komprimeres gjentatte ganger ved å flytte stangen inn.
• Ballbruddsraten er mye høyere enn beregnet. Mens det i "Atomwirtschaft" (atw) fra desember 1982 i en artikkel av ansatte i høytemperaturreaktorkonstruksjon GmbH ble sagt at "i to års drift i gjennomsnitt bare ett brenselelement knuses av kjernestengene", kraftverksdirektør Glahe nå 800 knuste kuler lagt til. I følge annen informasjon er så mange kuler allerede ødelagt at en av de to beholderne som er beregnet på å holde den ødelagte ballen er full; Begge tankene sammen er designet for å imøtekomme kulebruddet som oppstår under hele levetiden til systemet. ("Westfälische Anzeiger av 19. mai 5 rapporterte:" Nesten halvannet år etter starten av prøvedriften måtte 1987 (!) drivstoffelementer på størrelse med en tennisball fjernes ... "; Horst Blume ).
• Den uventede høye akkumuleringen av radioaktivt forurenset grafitt og drivstoffstøv samt metallisk slitasje var ansvarlig for ulykken 4. mai 5. I tillegg oppstår problemer fra forurensning og opphopning av støv på flere punkter i systemet. Det øker blant annet sannsynligheten for feil på ventiler og annet utstyr. 

Eksempel 2:

Over en viss kraft kan kulehaugen ikke lenger sirkuleres, siden ingen flere kuler kan trekkes ut på grunn av de overdrevne strømningskreftene fra kjølegasstrømmen på "separatoren" på kuleekstraksjonsrøret. Dette resulterer i driftsrestriksjoner.

Eksempel 3:

Feil dimensjonering av isolasjonen i dampgeneratorens ringrom samt mangelfull utforming av ventilasjonsanlegget kan føre til for høye temperaturer i deler av anlegget ved visse utganger og ved visse utetemperaturer.

Eksempel 4:

På grunn av feil føring av de primære kjølegassstrømmene, er kjølegjennomstrømningen gjennom kjernen lavere enn planlagt på grunn av tilstedeværelsen av en såkalt bypass. Som et resultat er det ikke mulig å oppnå full belastning, noe operatøren sannsynligvis vil forsøke å unngå gjennom ytterligere manipulasjoner i reaktorkjernen.

Eksempel 5:

Det såkalte reaktorvernbygget er ikke lufttett, slik at undertrykket som skal redusere mulige radioaktive utslipp fra reaktorhallen til miljøet ikke kan bygges opp overalt. Man prøver å få denne feilen under kontroll ved hjelp av provisoriske tettetiltak.

I tillegg til disse designfeilene og manglene er det en rekke andre mangler som sies å ha blitt helt eller delvis eliminert, f.eks. B. en lekkasje i foringens kjølesystem og en feil i lastesystemet. Det er foreløpig ikke mulig å vurdere om disse og andre feil virkelig er endelig og fullstendig utbedret.

Hendelser i THTR-300

Helt sikkert er hendelser til syvende og sist alltid uforutsette og uventede hendelser hvis de vurderes som enkelthendelser. Ikke desto mindre, når man vurderer listen over ulykker for THTR-300 som har vært tilgjengelig til nå, må man i ettertid fastslå at en rekke hendelser eller typer ulykker kan spores tilbake til konstruksjonsfeil og nesten uunngåelig skjedde. Listen over hendelser inkluderer følgende hendelser:

23.11.1985:

Syv av de førtito kjernestengene i det langsiktige nedstengningssystemet kunne ikke drives inn i hele dybden av rullesteinsklyngen som planlagt. Kun bruken av den operative korttaktsdriften førte til full tilbaketrekking. Den faktiske årsaken til dette delvise svikt i kjernestavsystemet ligger i de økte stavkreftene som følge av den sammenpressede rullesteinklyngen. Informasjonspolitikken og forsøk på forklaring fra operatøren viste seg å være usannsynlig. (For eksempel må innsetting av kjernestengene selvsagt også garanteres uten innmating av ammoniakk som "smøremiddel", siden ammoniakkfôret ikke er et sikkerhetssystem i henhold til tillatelsen.)

04.05.1986:

Årsaken til denne ulykken med økt radioaktivt utslipp kan spores tilbake til økt akkumulering av grafitt og drivstoffstøv og slitasje. Etter at en ventil på lavtrykkssiden av buffersonen til ladesystemet ikke stengte på grunn av forurensning av støv og denne feilen ikke kunne utbedres selv med (ikke-radioaktiv) rensegass, åpnet operatøren ventilen på primærsiden med det formål å rense. En betydelig mengde radioaktivt forurenset primærkjølegass med støv ble sluppet ut direkte og ufiltrert gjennom skorsteinen til miljøet via trykkavlastningskanalen. I tillegg til de radiologiske aspektene, er det som er spesielt bekymringsfullt med denne hendelsen at kirurgen begikk en åpenbar feil og at det på grunn av design og design (på grunn av mangelen på forriglinger) i det hele tatt er mulig at en enkelt feil kan utløse en direkte utslipp av primær kjølegass, som ellers er i tilfelle en tilleggsfeil (f.eks. på grunn av en ytterligere driftsfeil eller svikt i lukkefunksjonen til primærsideventilen) til et nesten fullstendig tap av kjølevæske til miljøet.

I tillegg til disse to mer presist beskrevne og offentlig kjente, var det en rekke andre sikkerhetsrelevante hendelser:

• Feil i nødstrømforsyningen
• Feil i måleteknikken og i kontrollutstyret
• Nødkjøleprosedyren NK 11 har allerede blitt utløst 45 ganger; dette vil bety at kontingenten av 45 slike nødkjøling-avstengningsprosedyrer for hele levetiden til systemet allerede vil bli brukt opp til en fjerdedel. 

rangering

De THTR-300-spesifikke uheldige sikkerhetsegenskapene, de spesielle designegenskapene, konstruksjonsfeilene som er kjent til dags dato og resultatene av idriftsettelsesfasen så langt gjør det sterkt nødvendig å ikke starte opp THTR-300 igjen. Ellers er ytterligere negative overraskelser, vanskeligheter og hendelser uunngåelige. Fra et sikkerhetssynspunkt (men også på grunn av økonomiske hensyn) blir operatøren bedt om å avbryte den farlige storskalatesten med THTR-300. Konklusjonen kan allerede trekkes at pebble bed-reaktorteknologien har feilet.

(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

***