Inherentni incidenti in emisije radioaktivnosti iz linije HTR!

Nova preiskava (1) znanstvenika Rainerja Moormanna o delovanju torijevega visokotemperaturnega reaktorja (THTR) AVR v Jülichu, ki je bil ugasnjen leta 1988, ne postavlja pod vprašaj celotne prejšnje uradne varnostne arhitekture te reaktorske linije, ampak tudi pretresa izjave mednarodne jedrske skupnosti o prednostih novih reaktorjev generacije IV v njihovih Fundacijah.

Zanimivo je, da ta kritika prihaja od znanstvenika, ki že vrsto let redno raziskuje linijo HTR v Forschungszentrum Jülich in jo objavlja (2). S stopnjo odprtosti brez primere je ta "varnostna ponovna ocena" prva, ki razkrije pomembne težave pri delovanju in trenutni demontaži splošnega testnega reaktorja (AVR) v Jülichu ter obravnava precejšnjo radioaktivno kontaminacijo. Tukaj so rezultati podrobno:

"To delo se večinoma ukvarja z nekaterimi neustrezno objavljenimi, a varnostno pomembnimi problemi delovanja AVR."

"Hladilni krog AVR je močno onesnažen s kovinskimi fisijskimi produkti (Sr-90, Cs-137), kar povzroča precejšnje težave pri trenutnem razstavljanju. Obseg kontaminacije ni natančno znan, vendar je ocena poskusov odlaganja produktov cepitve kaže, da je ta kontaminacija ob koncu delovanja dosegla nekaj odstotkov osnovnega inventarja in je tako za rede velikosti višja od predhodnih izračunov in tudi precej višja od kontaminacije v velikem LWR. Pomemben delež te kontaminacije je vezan na grafitni prah in je zato delno mobilna pri nesrečah pri razbremenitvi tlaka, kar je treba upoštevati pri ocenah varnosti prihodnjih reaktorjev.

 

3. Nedopustno visoke temperature jedra so vzrok za visoke izpuste.
"Rezultat je bil, da kontaminacija hladilnega kroga AVR ni bila v prvi vrsti posledica neustrezne kakovosti gorivnega elementa, kot se je prej domnevalo, temveč zaradi nedopustno visokih temperatur jedra, ki so precej pospešile izpuste. Nedovoljeno visoke temperature sredice so bile odkrite šele 1 leto preden se je končna operacija AVR končala, saj jedro prodnate gruče še ni bilo instrumentalno. Najvišje temperature jedra v AVR še niso znane, vendar so bile več kot 200 K nad izračunanimi vrednostmi
ni mogoče."

4. Generator pare je bil med delovanjem poškodovan.
"Poleg tega so bile na robu jedra izmerjene azimutne temperaturne razlike do 200 K, kar je verjetno mogoče pripisati neravnovesju v zmogljivosti. Občasno so bili prameni vročega plina s temperaturami nad 1100 °C, ki bi lahko poškodovali generator pare. merjeno nad jedrom."

5. Delovanje AVR je bilo nevarno in nezanesljivo. Posledično je te negativne varnostne lastnosti mogoče pričakovati tudi v prihodnjih reaktorjih generacije IV.
"Zato ni bilo varnega in zanesljivega delovanja AVR pri temperaturah izstopa plina, primernih za procesno toploto, kot je bilo predvideno kot osnova razvoja VHTR s prodnatimi ležišči v projektu generacije IV."

6. Sferični gorivni sklopi HTR ne morejo preprečiti uhajanja radioaktivnosti. Mit je razkrit kot laž.
"Težave z onesnaženjem AVR so povezane tudi z dejstvom, da nedotaknjenih gorivnih sklopov HTR ni mogoče obravnavati kot skoraj popolno oviro za kovinske fisijske produkte, kot so za žlahtne pline. Kovine se razpršijo v jedru goriva, v prevlekih in v grafu. Preboj skozi te ovire se zgodi pri dolgotrajnem normalnem delovanju, ko so presežene določene temperaturne omejitve, specifične za produkt cepitve. To je nerešena šibka točka v HTR, ki ne obstaja v drugih reaktorjih."

7. Prihaja do nenadzorovane (!) razporeditve radioaktivnih nuklidov po celotnem hladilnem krogu.
"Še ena šibka točka HTR, ki je prispevala k kontaminaciji AVR, je posledica dejstva, da se nuklidi, sproščeni iz gorivnih elementov v HTR, nenadzorovano porazdelijo po celotnem hladilnem krogu. Zaradi visoke stopnje odlaganja kemično reaktivnih produktov cepitve v hladilnih krogih HTR namreč dejavnosti, ki se sproščajo iz gorivnih sklopov, ni mogoče odstraniti s čistilnim sistemom, kot je standard v LWR."

 

Komentar: Zdaj vemo, zakaj so se upravljavci THTR Hamm tako močno uprli naši zahtevi po registru nuklidov po zaprtju. Dodatna katastrofa bi postala očitna in javna!

8. Prišlo je do vdora vode. Te je treba v prihodnje odpraviti z dodatnimi napravami.
"V primeru vdora vode je treba prodiranje tekoče vode v kamenček, kot se je zgodilo v nesreči AVR, strukturno izključiti, da se prepreči morebitni pozitivni koeficient praznine reaktivnosti z izlivom reaktivnosti."

9. Plinotesna posoda (varnostna posoda) popolnoma manjka, je pa nujno potrebna.
"Kriteriji za maksimalno sprejemljivo akumulirano aktivnost v hladilnem krogu HTR so bili razviti na podlagi nemških predpisov za projektne nesreče ter na podlagi zahtev vzdrževanja in demontaže. Uporaba teh meril za reaktorje s prodnato plastjo vodi do zaključka da je zadrževanje, neprepustno za plin, potrebno, tudi če ne predvidevamo previsokih temperatur jedra."

10. Avtor v svoji študiji razpravlja o tem, ali se je zaradi varnosti treba v prihodnosti na splošno vzdržati temperatur vročih plinov. Z drugimi besedami: zelo visokotemperaturni reaktor (VHTR), ki je bil še posebej priljubljen v generaciji IV, ustvarja posebno veliko težav, ki jih je treba še rešiti. Za to bi bil pred nadaljnjimi koraki nepogrešljiv "zelo obsežen program raziskav in razvoja".

11. Nadaljnji razvoj reaktorja s prodnato plastjo bo zelo drag, zato je treba vnaprej natančno oceniti gospodarska tveganja. Je ogromen trud sploh vreden?
"Za reševanje teh problemov bi bil nepogrešljiv ekstenzivno instrumentiran eksperimentalni reaktor s prodnato plastjo. Preden se začne program raziskav in razvoja te velikosti, je treba izvesti študijo izvedljivosti, vključno z oceno stroškov, da bi količinsko opredelili gospodarsko tveganje tega razvoja. "

12. Vse prejšnje varnostne študije HTR so bile neustrezne in preveč optimistične v svojih zaključkih.
"Glede na izven projektne nesreče varnostni problemi v primeru vdora zraka / požara sredice še niso bili ustrezno rešeni. Primerjalna varnostna študija HTR s prodnatimi piloti, blok-HTR in LWR generacije III bi bila v pomoč pri pridobiti zanesljivejšo izjavo o varnosti sedanjih konceptov HTR s prodnatimi piloti: z današnjega zornega kota je treba prejšnje varnostne študije za reaktorje s prodnatim ležiščem obravnavati kot preveč optimistične."

 

Po objavi te kritične študije v okviru raziskovalnega centra Jülich je lahko samo ena zahteva: nič več za raziskave HTR in generacije IV; nobene gradnje PBMR v Južni Afriki, ki bi imela točno omenjene težave!

 

1. Rainer Moormann: "Varnostna ponovna ocena delovanja reaktorja s prodnato plastjo AVR in sklepi za prihodnje reaktorje". Poročila iz Forschungszentrum Jülich, 4275. ISSN 0944-2952.

2. Prejšnje objave Rainerja Moormanna o problemu HTR:
1999: Moormann, Hinssen, Latge: "Oksidacija materialov na osnovi ogljika za inovativne energetske sisteme (HTR, fuzijski reaktor): stanje in nadaljnje potrebe". Članek v knjigi. 11 strani.
1999: Moormann, Schenk, Verorden: "Ocena izvornega termina za majhne HTR; nemški pristop Zbornik raziskav 1. srečanja o osnovnih študijah na področju visokotemperaturnega inženirstva (vključno z varnostnimi študijami)". Članek v knjigi. 9 strani.
2004: Kühn, Hinssen, Moormann: "Razlike med oksidacijskim obnašanjem matričnih grafitov gorivnih elementov A3 v zraku in v pari ter njen pomen pri napredovanju nesreče v HTR". Zbornik ICAPP 04, Pittsburg, ZDA
2004: Moormann, Hinssen, Kühn: "Oksidacijsko obnašanje matričnega grafita HTR gorivnega elementa v kisiku v primerjavi s standardnim jedrskim grafitom". V: Jedrska tehnika in projektiranje, 277 (2004), str. 281-284