Odlomki iz poročila Lotharja Hahna - junij 1988

Varnostne težave in nevarnosti nesreč

Poglavje 6.) Varnostne težave in nevarnosti nesreč pri modulu HTR in drugih visokotemperaturnih reaktorjih

v poglavje 8.) Težave s širjenjem pri liniji HTR

Z vidika varnosti naj bi bili HTR, predvsem mala visokotemperaturna reaktorja HTR-Modul in HTR-100, čudeži. Zainteresirane strani dajejo trditve, ki ne zdržijo pregleda. V razpravi o varnosti v javnosti prevladujejo propagandne kampanje, potreben diferenciran premislek je bil doslej izpuščen.

Načeloma je enak pristop izbrala jedrska industrija, ki je bila uvedena na začetku sedemdesetih let prejšnjega stoletja v razpravi o varnosti o lahkem vodnem reaktorju. Takemu slogu, v katerem mesto odprte razprave zamenjajo trivializacija in prikrivanje, dezinformacije in polresnice, je naklonjena izolacija varnostne razprave brez primere od javne specialistične razprave. Združevanje interesov in vsaj idealne soodvisnosti med delovanjem oblasti, strokovnjakov (npr. TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), svetovalnih služb (npr. Reactor Safety Commission), velikih raziskovalnih institucij (npr. jedrske raziskovalne ustanove) in industrija pomeni, da ne obstaja resnično neodvisen nadzorni organ in da je učinkovit demokratični nadzor onemogočen.

Kot tipično je treba oceniti dejavnost ad hoc razpravne skupine "Osnovna varnostna vprašanja prihodnjih visokotemperaturnih jedrskih elektrarn (HTR-500 / HTR modul)", ki jo je ustanovil predhodno pristojni zvezni minister za notranje zadeve (BMI). posledica takšnih razmer. Ta odbor, sestavljen iz predstavnikov oblasti, strokovnjakov in industrije, je do leta 1984 za zaprtimi vrati razpravljal o varnostnih vprašanjih v zvezi z modulom HTR. Dejanska naloga tega neobvladljivega tajnega organa je bila očitno razviti skupno strategijo in razlago varnostnih meril v pričakovanju kasnejših postopkov odobritve, da bi pripravili nemoteno odobritev modula HTR in HTR-500.

Tehnično ozadje domnevnih varnostnih prednosti HTR je običajno nižja gostota moči jedra reaktorja v primerjavi z lahkim vodnim reaktorjem, večja toplotna zmogljivost sredice in konstrukcijskih materialov ter njihova visoka temperaturna odpornost. Na podlagi tega se trdi, da se HTR v primeru okvare hladilne tekočine obnaša dobrodušno in počasno; v primeru incidentov z okvaro odvajanja preostale toplote proces ogrevanja teče tako počasi, da je še vedno veliko število možnosti intervencij in popravkov za ponovno vzpostavitev nadzora nad incidentom. Poleg tega je izključeno taljenje sredice, kot je v reaktorju z lahko vodo, saj se grafit ne topi, ampak pri približno 3500 ^o C sublimira, torej pri temperaturah, ki jih tako ali tako v majhnih in srednje velikih visokotemperaturnih reaktorjih ni bilo mogoče doseči. Na splošno se potem trdi, da na HTR ni možno zaporedje nesreč, zaradi česar bi prišlo do radioaktivnih izpustov, zaradi česar so bili potrebni ukrepi za obvladovanje nesreče zunaj objekta.

Takšen argument je treba zavrniti kot napačen in dvomljiv, ker - zavestno ali nezavedno? - obide dejanske varnostne težave HTR. Delno temelji na napačnem in nekritičnem prenosu varnostnih pomislekov v lahkovodnem reaktorju na HTR in s tem na precenjevanju pomena okvar hlajenja v HTR.

Tako kot v primeru lahkega vodnega reaktorja je tudi potencial nevarnosti določen z inventarjem radioaktivnih cepitvenih produktov ter z njihovimi naravnimi mehanizmi sproščanja.

Celoten radioaktivni inventar produktov cepitve je odvisen predvsem od toplotne zmogljivosti reaktorja in manj od vrste reaktorja. Z modulom HTR je torej približno 5 % manjše kot pri lahkem vodnem reaktorju razreda Biblis. V skladu s tem je ta inventar še vedno tako velik (cca. 2 x 10¹⁹ Becquerel), da sprostitev odstotka tega inventarja zadostuje, da povzroči veliko škodo zdravju prebivalstva. To še toliko bolj drži, ker bi bilo treba majhne visokotemperaturne reaktorje graditi po možnosti v bližini naselij.

Glede mehanizmov sproščanja v HTR je nepomembno, ali je taljenje sredice možno ali ne, vendar je odvisno od tega, ali in kdaj delci gorivnega elementa (("prevlečeni delci") in gorivni elementi izgubijo svoj zadrževalni učinek^o C in se zniža pri temperaturah med 2000 in 2500 ^o C praktično izgubljen. Vendar so ravno to temperature, ki jih dosežeta THTR-300 in HTR-500, če odvzem preostale toplote ne uspe. V primeru puščanja v primarnem krogu lahko pride do izpustov v okolje, še posebej, ker THTR-300 nima zadrževalnega sistema.

Modul HTR je bil z varnostnega vidika zasnovan tako, da v primeru nesreče zaradi pregrevanja najvišja temperatura v gorivnih sklopih zaradi pasivnega odvajanja toplote preseže kritično temperaturo 1600 ^oNe sme presegati C. Vendar je to mogoče zagotoviti le pod določenimi pogoji, vključno z učinkovitostjo pasivnega odvajanja toplote in uspešno zaustavitvijo. Če sistemi, potrebni za to, niso na voljo, ko so potrebni, se lahko z modulom HTR razvijejo tudi zaporedja nesreč, med katerimi se temperatura gorivnega elementa segreje nad 1600 ^oC povečanje. To pomeni, da so z modulom možni tudi množični izpusti produktov cepitve iz gorivnih sklopov.

Odločilno pa je, da je bilo počasnejše obnašanje HTR v primeru izpada hlajenja med drugim kupljeno z ukrepom, ki je potencialni vzrok za HTR specifične nesreče: uporaba grafita kot moderatorja in konstrukcijski material. Kljub previdnostnim ukrepom ni mogoče izključiti večjega vdora vode (iz sekundarnega kroga preko puščanja parnega generatorja) in vdora zraka v primarni krog. Če pride do dodatne okvare varnostnih sistemov, so posledica resnih nesreč z reakcijami grafit-voda in požari grafita. Te vrste nesreč so tudi med procesi, ki prevladujejo nad tveganjem v modulu HTR.

Poleg tega obstaja veliko drugih zaporedij nesreč z modulom HTR, od katerih je treba tukaj brez nadaljnje razprave omeniti le nekaj vzrokov:

• Zunanji vplivi, npr. B. letalska nesreča, eksplozije, sabotaže, vojna dejanja,
• Odpoved pasivnih komponent, npr. B. cevovodov, tlačnih posod, površinskih hladilnikov.

Drugi vplivi, ki lahko neposredno ali posredno negativno vplivajo na varnost HTR modula, so:

• varnostni koncept, ki je bil zmanjšan zaradi stroškovnih razlogov (npr. pomanjkanje zadrževanja),
• (v kombinaciji s številnimi napakami) malo izkušenj pri delovanju z visokotemperaturnimi reaktorji,
• manjšo globino penetracije (v primerjavi z lahkim vodnim reaktorjem) v varnostnih analizah,
• pomanjkanje celovite analize tveganja za modul HTR.

Za oceno varnosti modula HTR je treba tudi ugotoviti – brez obravnave vseh varnostno pomembnih problemov –, da ta vrsta obstaja le na papirju in da nekaterih od navedenih varnostnih prednosti ni mogoče posebej preveriti. Izkušnje so pokazale, da se velik del težav, povezanih z varnostjo, pokaže šele, ko je sistem nastavljen in deluje, kot kaže primer THTR-300.

Kot zaključek opisanih varnostnih problemov je mogoče ugotoviti, da ima HTR - zlasti v svoji majhni različici kot HTR modul - pomembne druge oblikovne značilnosti kot z. B. po drugi strani ima lahki vodni reaktor, a tudi mali HTR ima svoje posebne varnostne pomanjkljivosti, ki lahko vodijo do večjih nesreč.

Vrh strani

8. poglavje.) Težave s proliferacijo linije HTR

Vprašanje možnosti uporabe cepljivega materiala za namene tehničnega orožja je bilo doslej izključeno iz razprave o HTR z vso skrbnostjo.

Raziskati tehnične vidike problema širjenja pa je nujna, če želimo pridobiti popolno sliko o vseh vidikih linije HTR. Razprava o možnih motivih za preusmeritev cepljivega materiala v vojaške namene ter o možnostih in mejah spremljanja tokov cepljivega materiala ne bo tukaj. Za to se sklicevanje na druge publikacije; na tej točki naj bi šlo le za tehnične težave.

V zvezi s problemi širjenja reaktorske linije je treba s tehničnega vidika zastaviti naslednja vprašanja:

• Na katerih postajah, skozi katere prehaja gorivo, je cepljiv material v obliki, ki je neposredno primerna za orožje, torej kot plutonij (katere koli izotopske sestave) ali kot visoko obogaten uran 235?
• Na kateri od teh postaj je mogoče cepljivi material preusmeriti v neposredno vojaško uporabo?
• Na kateri od teh postaj se lahko cepljivi material razveja v obliki, ki zahteva fizično in/ali kemično obdelavo, preden se lahko uporabi v vojaške namene?

Odgovore na ta vprašanja je treba opisati spodaj za tri področja oskrbe, delovanja reaktorja in odstranjevanja.

Na strani ponudbe je na nekaterih postajah vedno možnost dostopa do obogatenega urana 235.

Med proizvodnjo gorivnih elementov za THTR-300 in AVR je U-235 neposredno dostopen v različnih procesnih korakih v zelo obogateni obliki, in sicer od obogatitve do dokončanja gorivnih elementov.

Vsaka kroglica gorivnega elementa za THTR-300 in približno polovica gorivnih elementov AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) vsebuje približno 1 g visoko obogatenega U-235. Količina skladiščenja in predelave tega materiala v NUKEM-u se giblje v območju ene tone (zahtevana pretovarna količina je 6 t katere koli stopnje obogatitve).

Izginotje visoko obogatenega urana 235 v območju od 1 do 10 kg bi zato lahko ostalo neopaženo.

Za prihodnje tovarne HTR je predviden le nizko obogaten uran. To se lahko odcepi tudi na omenjenih postajah, vključno s potrebnimi transportnimi procesi; vendar ga je treba še dodatno obogatiti za namen vojaške uporabe, kar je načeloma mogoče storiti v kateri koli vrsti obratov za obogatitev urana – čeprav z različnimi napori in časovnimi zahtevami.

Glede možnosti odcepa delovanja reaktorja je bilo po nesreči v Černobilu ob različnih priložnostih podano trditev, da je bil ruski reaktor RBMK uporabljen za proizvodnjo orožnega plutonija in je za to še posebej primeren, ker se odstranijo ali dodajajo gorivni elementi. na to lahko brez prekinitve neprekinjenega delovanja moči. Vendar pa je prav to lastnost HTR v določeni meri in je celo omenjena kot posebna prednost za modul HTR ("Ni izpadov zaradi menjave gorivnih elementov in nobenih povezanih delovnih procesov.") Zaradi stalno dodajanje in odvzem in Zaradi priročnosti gorivnih sklopov je tehnično možno kadarkoli v času njihovega bivanja na lokaciji reaktorja del le-teh preusmeriti.

Meroslovni in računovodski zapis gorivnih elementov, ki ga izvajata IAEA in EURATOM, zaradi metodologije merjenja, netočnosti meritev in narave spremljanja naključnega vzorčenja ne moreta ponuditi popolne zaščite pred preusmeritvijo.

Tudi po načrtovani uporabi v reaktorju gorivo vsebuje cepljivi material, primeren za uporabo v orožju. Gorivna elementa THTR in AVR strategije torij/uran vsebujeta poleg preostanka urana-235 tudi visokokakovostno jedrsko gorivo U-233, ki je načeloma primerno tudi za orožne namene. Izrabljeno gorivo vseh bodočih visokotemperaturnih reaktorjev vsebuje – podobno kot lahki vodni reaktor – plutonij in druge aktinide. Mešanica plutonijevih izotopov je v osnovi primerna za orožje.

Dokler sta U-233 in plutonij zaprta v gorivnih elementih, do teh cepljivih materialov ni mogoče neposredno dostopati. Dostop do njih lahko dobite le s postopkom ponovne obdelave.

Civilna predelava gorivnih elementov HTR - kot je bilo omenjeno zgoraj - med drugim ni uspela zaradi nerešenih težav, povezanih z varnostjo in zaščito pred sevanjem (npr. v zvezi z zgorevanjem grafita).

V nasprotju z morebitno obsežno uvedbo predelave gorivnih elementov HTR za namen proizvodnje jedrskega goriva bi lahko v vojaški varianti zanemarili tehnične in ekonomske probleme. Poleg tega bi lahko zanemarili vidike varstva pred sevanji (tako za zaposlene kot za prebivalstvo). Končno, velikost sistema je mogoče določiti zgolj z vojaškega vidika in ohraniti razmeroma majhno (npr. kot laboratorijski sistem). 

Izrabljen gorivni element iz nizko obogatenega urana 235 vsebuje približno 0,1 g plutonija. Posledično bi lahko material za atomsko bombo teoretično pridobili s predelavo 50.000 kroglic izrabljenega gorivnega elementa, torej s prepustnostjo 1000 kroglic na dan v manj kot dveh mesecih. S tega vidika in v teh merilih je ta pot le navidezno bolj zapletena in tehnično zahtevnejša kot pri proizvodnji plutonija iz drugih reaktorskih linij. Vsekakor je lažje kamuflirati, še posebej, ker lahko na kateri koli točki razvejane gorivne elemente zamenjamo z lažnimi elementi.

S tega vidika pa ima HTR edinstveno lastnost, ki se lahko uporablja vojaško: lahko se uporablja kot učinkovit proizvajalec tritija. Nastajanje tritija za namene uporabe v atomskih bombah je mogoče nadzorovati s pomočjo primerne sestave goriva (npr. z dodajanjem litija) in je lahko vojaški interes za tehnično dobro razvite države z jedrskim orožjem. Ameriški ponudnik HTR je s to vojaško možnostjo celo očitno poskušal prodreti v sektor oboroževanja.

Če povzamemo, lahko rečemo, da obratovanje visokotemperaturnih reaktorjev, vključno s postajami za oskrbo in odlaganje goriva, predstavlja posebno tveganje širjenja. V zvezi s preusmeritvijo materialov za jedrske fisijske bombe (uran, plutonij) se pojavljajo situacije, ki so kvalitativno primerljive s situacijami v reaktorju RBMK in reaktorju na težki vodi. V zvezi s proizvodnjo tritija za uporabo v bombah je HTR posebnega vojaškega pomena.

(Sproščanje atomskega sevanja od zgodnjih štiridesetih let prejšnjega stoletja: gl INES - Mednarodna bonitetna lestvica in seznam jedrskih nesreč po vsem svetu)

- Zemljevid jedrskega sveta -

Od pridobivanja in predelave urana do jedrskih raziskav, gradnje in delovanja jedrskih objektov, vključno z nesrečami v jedrskih elektrarnah, do ravnanja z uranovim strelivom, jedrskim orožjem in jedrskimi odpadki.
- Skoraj vse po vsem svetu z Google Zemljevidi -

nazaj na

Študije o THTR

***

***

Vrh strani

***