Utdrag ur rapporten av Lothar Hahn - juni 1988

Säkerhetsproblem och olycksrisker

Kapitel 6.) Säkerhetsproblem och olycksrisker för HTR-modulen och andra högtemperaturreaktorer

till kapitel 8.) Spridningsproblem med HTR-linjen

Säkerhetsmässigt sägs HTR, särskilt de små högtemperaturreaktorerna HTR-Modul och HTR-100, vara mirakel. Berörda parter gör påståenden som inte håller för granskning. Propagandakampanjer dominerar säkerhetsdebatten i offentligheten, den nödvändiga differentierade hänsynen har hittills utelämnats.

I princip väljer kärnkraftsindustrin samma synsätt som infördes i början av 70-talet i säkerhetsdebatten om lättvattenreaktorn. En sådan stil, där bagatellisering och förtigande, desinformation och halvsanningar tar platsen för öppen diskussion, gynnas av en aldrig tidigare skådad isolering av säkerhetsdebatten från den offentliga specialistdiskussionen. Sammanläggningen av intressen och det åtminstone idealiska ömsesidiga beroendet mellan myndigheternas, experternas (t.ex. TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), rådgivningstjänster (t.ex. Reactor Safety Commission), storskaliga forskningsinstitutioner (t.ex. kärnforskningsanläggning) och industrin innebär att det inte finns något riktigt oberoende övervakningsorgan och att effektiv demokratisk kontroll avaktiveras.

Verksamheten i en ad hoc-diskussionsgrupp "Grundläggande säkerhetsfrågor för framtida högtemperaturkärnkraftverk (HTR-500 / HTR-modul)" som inrättats av den tidigare ansvarig federala inrikesministern (BMI) ska bedömas som en typisk följden av sådana förhållanden. Denna kommitté, bestående av representanter från myndigheter, experter och industri, diskuterade fram till 1984 säkerhetsfrågor relaterade till HTR-modulen bakom stängda dörrar. Den faktiska uppgiften för detta okontrollerbara hemliga organ var uppenbarligen att utveckla en gemensam strategi och tolkning av säkerhetskriterierna i väntan på senare godkännandeprocedurer för att förbereda ett smidigt godkännande av HTR-modulen och HTR-500.

Den tekniska bakgrunden för de påstådda säkerhetsfördelarna med HTR är vanligtvis den lägre effekttätheten hos reaktorhärden jämfört med lättvattenreaktorn, den högre värmekapaciteten hos härd- och strukturmaterial och deras höga temperaturbeständighet. Med utgångspunkt i detta hävdas att en HTR uppträder godmodigt och trögt vid kylvätskeavbrott, vid incidenter med fel på restvärmeavledningen går uppvärmningsprocessen så långsamt att det fortfarande finns ett stort antal av interventions- och korrigeringsalternativ för att återställa incidentkontrollen. Dessutom är en härdsmälta som i lättvattenreaktorn utesluten, eftersom grafit inte smälter, men vid cirka 3500 ^o C sublimerar, det vill säga vid temperaturer som ändå inte gick att nå i små och medelstora högtemperaturreaktorer. Generellt hävdas då att vid HTR inte någon olyckssekvens är möjlig, varvid radioaktiva utsläpp skulle ske, vilket krävde katastrofbekämpningsåtgärder utanför anläggningen.

Ett sådant argument måste avvisas som falskt och tvivelaktigt eftersom det - medvetet eller omedvetet? - kringgår de faktiska säkerhetsproblemen för HTR. Den bygger delvis på en felaktig och okritisk överföring av säkerhetshänsyn i lättvattenreaktorn till HTR och därmed att överskatta vikten av kylfel i HTR.

Liksom i fallet med lättvattenreaktorn bestäms riskpotentialen också av inventeringen av radioaktiva klyvningsprodukter samt av deras naturliga frisättningsmekanismer.

Det totala radioaktiva lagret av klyvningsprodukter beror i första hand på reaktorns termiska kapacitet och mindre på typen av reaktor. Med HTR-modulen är den därför ca 5 % av den för en lättvattenreaktor av Biblis-klassen. Följaktligen är detta lager fortfarande så stort (ca 2 x 10¹⁹ Becquerel) att frisläppandet av en procentandel av denna inventering är tillräckligt för att orsaka massiv skada på befolkningens hälsa. Detta gäller desto mer som små högtemperaturreaktorer helst bör byggas nära bosättningar.

När det gäller frigöringsmekanismerna i HTR:n är det irrelevant om härdsmältning är möjlig eller inte, men det beror på om och när bränsleelementets partiklar ("coated particle") och bränsleelementen förlorar sin retentionseffekt^o C och går ner vid temperaturer mellan 2000 och 2500 ^o C praktiskt taget förlorat. Det är dock exakt de temperaturer som uppnås i THTR-300 och i HTR-500 om restvärmeavlägsningen misslyckas. I händelse av en läcka i primärkretsen kan utsläpp till miljön uppstå, särskilt eftersom THTR-300 inte har någon inneslutning.

HTR-modulen är konstruerad ur säkerhetssynpunkt på ett sådant sätt att den maximala temperaturen i bränslepatronerna i händelse av uppvärmningsolyckor överstiger den kritiska temperaturen på 1600 på grund av passiv värmeavledning. ^oBör inte överstiga C. Detta kan dock endast garanteras under vissa förhållanden, inklusive effektiviteten av passiv värmeavledning och framgångsrik avstängning. Om de system som krävs för detta inte är tillgängliga när de behövs, kan olyckssekvenser även utvecklas med HTR-modulen, under vilka bränsleelementets temperaturer över 1600 ^oC ökning. Detta innebär att massiva klyvningsprodukter från bränslepatronerna också är möjliga med modulen.

Det avgörande är dock att HTR:ns långsammare beteende vid kylningsfel köptes bland annat med ett mått som är den potentiella orsaken till HTR-specifika olyckor: användandet av grafit som moderator och konstruktionsmaterial. Trots försiktighetsåtgärder kan det inte uteslutas att det blir ett stort inträngande av vatten (från sekundärkretsen via ånggeneratorläckor) och luftinträngning i primärkretsen. Om det uppstår ett ytterligare fel på säkerhetssystemen, är resultatet allvarliga olyckor med grafit-vattenreaktioner och grafitbränder. Dessa typer av olyckor är också bland de riskdominerande processerna i HTR-modulen.

Dessutom finns det ett stort antal andra olyckssekvenser med HTR-modulen, av vilka endast ett fåtal orsaker ska nämnas här utan vidare diskussion:

• Yttre påverkan, t.ex. B. flygkrasch, explosioner, sabotage, krigshandlingar,
• Fel på passiva komponenter, t.ex. B. av rörledningar, tryckkärl, ytkylare.

Andra influenser som kan ha en direkt eller indirekt negativ inverkan på HTR-modulens säkerhet är:

• säkerhetskonceptet, som har minskats av kostnadsskäl (t.ex. bristen på inneslutning),
• den (i kombination med många motgångar) ringa drifterfarenhet med högtemperaturreaktorer,
• det (jämfört med lättvattenreaktorn) lägre penetrationsdjup i säkerhetsanalyserna,
• avsaknaden av en heltäckande riskanalys för HTR-modulen.

För säkerhetsbedömningen av HTR-modulen återstår också att fastställa - utan att ta upp alla säkerhetsrelevanta problem - att denna typ bara finns på papper och att vissa av de påstådda säkerhetsfördelarna inte kan kontrolleras specifikt. Erfarenheten har visat att en stor del av de säkerhetsrelaterade problemen uppenbarar sig först när ett system ställs upp och används, vilket exemplet med THTR-300 visar.

Som en slutsats av de skisserade säkerhetsproblemen kan konstateras att HTR - speciellt i sin lilla version som HTR-modul - har betydande andra designegenskaper än z. B. lättvattenreaktorn har däremot, men även den lilla HTR har sina speciella säkerhetsbrister som kan leda till större olyckor.

Förstasidan

Kapitel 8.) Spridningsproblem med HTR-linjen

Frågan om möjligheten att använda klyvbart material för tekniska vapenändamål har hittills hållits utanför diskussionen om HTR:n med största försiktighet.

Utredningen av de tekniska aspekterna av spridningsproblemet är dock nödvändig om man vill få en fullständig bild av alla aspekter av HTR-linjen. En diskussion om möjliga motiv för en avledning av klyvbart material för militära ändamål samt möjligheter och begränsningar för övervakningen av de klyvbara materialflödena kommer här att avstås. För detta hänvisas till andra publikationer; vid det här laget bör det bara handla om tekniska frågor.

När det gäller spridningsproblemen för en reaktorlinje bör följande frågor ställas ur teknisk synvinkel:

• På vilka stationer genom vilka bränslet passerar finns klyvbart material i en form som är direkt lämplig för vapen, det vill säga som plutonium (av valfri isotopsammansättning) eller som höganrikat uran 235?
• Vid vilken av dessa stationer kan klyvbart material avledas för direkt militär användning?
• Vid vilken av dessa stationer kan klyvbart material förgrenas i en form som kräver fysisk och/eller kemisk behandling innan det kan användas för militära ändamål?

Svaren på dessa frågor bör beskrivas nedan för de tre områdena försörjning, reaktordrift och bortskaffande.

På utbudssidan finns alltid möjlighet till tillgång till anrikat uran 235 på vissa stationer.

Vid tillverkningen av bränsleelementen för THTR-300 och AVR är U-235 direkt åtkomlig i olika processsteg i en mycket berikad form, nämligen från anrikning till färdigställande av bränsleelementen.

Varje bränsleelementkula för THTR-300 och ungefär hälften av AVR-bränsleelementen (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) innehåller vardera ca 1 g starkt berikad U-235. Lagrings- och bearbetningsmängden av detta material vid NUKEM är i storleksordningen ett ton (den begärda hanteringskvantiteten är 6 ton av vilken anrikningsgrad som helst).

Försvinnandet av höganrikat uran 235 i intervallet 1 till 10 kg kunde därför gå oupptäckt.

Endast låganrikat uran planeras för framtida HTR-anläggningar. Detta kan också avgrenas på nämnda stationer, inklusive nödvändiga transportprocesser; det måste dock anrikas ytterligare för militärt bruk, vilket i princip kan utföras i vilken typ av urananrikningsanläggning som helst – om än med olika ansträngnings- och tidskrav.

När det gäller möjligheten att avgrena reaktordriften gjordes efter Tjernobylolyckan vid olika tillfällen påståendet att den ryska RBMK-reaktorn användes för tillverkning av vapenplutonium och är särskilt lämpad för detta eftersom bränsleelement tas bort eller tillsätts. till det utan att avbryta den kontinuerliga kraftdriften kan vara. Men det är just denna egenskap som HTR har i en viss grad, och den nämns till och med som en speciell fördel för HTR-modulen ("Det finns inga stilleståndstider för bränsleelementbyten och inga associerade driftprocesser.") Pga. kontinuerlig tillsättning och uttag och På grund av bränslepatronernas behändighet är det tekniskt möjligt när som helst under deras uppehållstid på reaktorplatsen att avleda en del av dem.

Den metrologiska och redovisningsmässiga registreringen av bränsleelementen av IAEA och Euratom kan inte erbjuda ett fullständigt skydd mot avledning på grund av mätmetoden, mätfelaktigheter och övervakningens slumpmässiga provtagningskaraktär.

Även efter den planerade användningen i reaktorn innehåller bränslet klyvbart material som är lämpligt för användning i vapen. Bränsleelementen THTR och AVR i torium/uranstrategin innehåller, förutom resten av uran-235, det högkvalitativa kärnbränslet U-233, som i princip även är lämpligt för vapenändamål. Det använda bränslet i alla framtida högtemperaturreaktorer innehåller - i likhet med lättvattenreaktorn - plutonium och andra aktinider. Blandningen av plutoniumisotoper är i grunden lämplig för vapen.

Så länge som U-233 och plutonium är inneslutna i bränsleelementen kan dessa klyvbara material inte nås direkt. Du kan bara få tillgång till dem genom en omarbetningsprocess.

En civil upparbetning av HTR-bränsleelement - som nämnts ovan - har hittills misslyckats bland annat på grund av olösta säkerhets- och strålskyddsproblem (t.ex. i samband med förbränning av grafit).

I motsats till ett eventuellt storskaligt införande av upparbetning av HTR-bränsleelement i syfte att producera kärnbränsle, skulle tekniska och ekonomiska problem kunna ignoreras i en militär variant. Vidare skulle aspekter av strålskydd (både för anställda och för befolkningen) kunna försummas. Slutligen kunde storleken på systemet bestämmas rent militärt och hållas relativt litet (t.ex. som ett laboratoriesystem). 

Ett använt bränsleelement tillverkat av låganrikat uran 235 innehåller ca 0,1 g plutonium. Följaktligen skulle materialet till en atombomb teoretiskt kunna erhållas genom att bearbeta 50.000 1000 kulor av använt bränsleelement, dvs med en genomströmning av XNUMX kulor per dag på mindre än två månader. Ur dessa synvinklar och på dessa skalor är denna väg bara tydligen mer komplex och tekniskt mer krävande än via plutoniumproduktionen från andra reaktorlinjer. Hur som helst är det lättare att kamouflera, speciellt eftersom bränsleelement som avgrenats när som helst kan ersättas med dummyelement.

Ur denna synvinkel har dock HTR en unik funktion som kan användas militärt: den kan användas som en effektiv tritiumproducent. Genereringen av tritium för användning i atombomber kan styras med hjälp av en lämplig bränslesammansättning (t.ex. genom tillsats av litium) och kan vara av militärt intresse för tekniskt välutvecklade kärnvapenstater. En amerikansk HTR-leverantör har till och med uppenbart försökt penetrera rustningssektorn med detta militära alternativ.

Sammanfattningsvis kan konstateras att driften av högtemperaturreaktorer inklusive stationerna för bränsletillförsel och slutförvaring utgör en specifik risk för spridning. När det gäller avledning av material för kärnklyvningsbomber (uran, plutonium) uppstår situationer som är kvalitativt jämförbara med RBMK-reaktorns och tungvattenreaktorns. När det gäller framställning av tritium för användning i bomber är HTR av särskild militär betydelse.

(Utsläpp av atomär strålning sedan början av 1940-talet: se INES - Den internationella klassificeringsskalan och listan över kärnkraftsolyckor över hela världen)

- Kartan över kärnkraftsvärlden -

Från utvinning och bearbetning av uran, till kärnforskning, konstruktion och drift av kärnkraftsanläggningar, inklusive olyckor i kärnkraftverk, till hantering av uranammunition, kärnvapen och kärnavfall.
- Över hela världen, nästan, allt på ett ögonkast med Google Maps -

tillbaka till

Studier om THTR

***

***

Förstasidan

***