Inneboende incidenter och radioaktivitetsutsläpp från HTR-linjen!

En ny utredning (1) av vetenskapsmannen Rainer Moormann om driften av torium-högtemperaturreaktorn (THTR) AVR i Jülich, som stängdes 1988, ifrågasätter inte bara hela den tidigare officiella säkerhetsarkitekturen för denna reaktorlinje, utan skakar också uttalanden från det internationella kärnkraftssamfundet om fördelarna med de nya Generation IV-reaktorerna i deras Foundations.

Anmärkningsvärt nog kommer denna kritik från en vetenskapsman som har forskat på HTR-linjen vid Forschungszentrum Jülich i många år och publicerar om den (2). Med en aldrig tidigare skådad grad av öppenhet är denna "säkerhetsrelaterade omvärdering" den första som avslöjar betydande problem i driften och den nuvarande nedmonteringen av den allmänna testreaktorn (AVR) i Jülich och för att ta itu med betydande radioaktiv kontaminering. Här är resultaten i detalj:

"Detta arbete handlar huvudsakligen om några otillräckligt publicerade men säkerhetsrelevanta problem med AVR-driften."

"AVR-kylkretsen är kraftigt förorenad med metalliska klyvningsprodukter (Sr-90, Cs-137), vilket leder till avsevärda problem med den nuvarande demonteringen. Omfattningen av föroreningen är inte exakt känd, men utvärderingen av klyvningsproduktdepositionsexperiment antyder att denna förorening nådde några procent av ett kärnlager vid driftens slut och är således storleksordningar högre än preliminära beräkningar och även avsevärt högre än föroreningen i stora LWR.En betydande del av denna förorening är bunden till grafitdamm och är därför delvis rörlig vid tryckavlastningsolyckor, vilket måste beaktas i säkerhetsbedömningar av framtida reaktorer."

 

3. Otillåtet höga kärntemperaturer är orsaken till höga utsläpp.
"Resultatet blev att kontamineringen av AVR-kylkretsen inte i första hand orsakades av otillräcklig bränsleelementkvalitet, som tidigare antagits, utan snarare av otillåtet höga härdtemperaturer, vilket påskyndade utsläppen avsevärt. De otillåtet höga härdtemperaturerna upptäcktes först efter 1 år innan den slutliga AVR-driften avslutades, eftersom en stenklusterkärna ännu inte har kunnat instrumenteras. De maximala kärntemperaturerna i AVR:n är fortfarande okända, men de var mer än 200 K över beräknade värden
omöjligt."

4. Ånggeneratorn skadades under drift.
"Dessutom uppmättes azimuttemperaturskillnader på upp till 200 K vid kärnkanten, vilket troligen kan hänföras till en prestandaobalans. Strängar av het gas med temperaturer över 1100 ° C, som kunde ha skadat ånggeneratorn, förekom då och då. mätt ovanför kärnan."

5. AVR-driften var osäker och opålitlig. Som ett resultat kan dessa negativa säkerhetsegenskaper även förväntas i framtida Generation IV-reaktorer.
"Det fanns därför ingen säker och pålitlig AVR-drift vid gasutloppstemperaturer som var lämpliga för processvärme, vilket antogs vara grunden för utvecklingen av stenbädds VHTR i Generation IV-projektet."

6. HTR sfäriska bränslepatroner kan inte hindra radioaktivitet från att strömma ut. En myt avslöjas som en lögn.
"AVR-kontaminationsproblemen är också relaterade till det faktum att intakta HTR-bränslepatroner inte kan ses som en nästan fullständig barriär för metalliska fissionsprodukter som för ädelgaser. Metaller diffunderar i bränslekärnan, i beläggningarna och i grafiten. Ett genombrott genom detta. Barriärer inträffar vid långvarig normal drift när vissa temperaturgränser som är specifika för klyvningsprodukten överskrids. Detta är en olöst svag punkt i HTR som inte finns i andra reaktorer."

7. Det finns en okontrollerad (!) fördelning av radioaktiva nuklider över hela kylkretsen.
"En annan HTR-svag punkt som bidrog till AVR-kontaminationen beror på att de nuklider som frigörs från bränsleelementen i HTR:n fördelas på ett okontrollerat sätt över hela kylkretsen. På grund av de höga avsättningshastigheterna av kemiskt reaktiva fissionsprodukter i HTR-kylkretsar kan den aktivitet som frigörs från bränslepatronerna nämligen inte avlägsnas med ett rengöringssystem, vilket är standarden i LWR.

 

Kommentar: Så nu vet vi varför operatörerna av THTR Hamm motsatte sig vår begäran om ett nuklidregister så våldsamt efter dess avstängning. En ytterligare katastrof skulle ha blivit uppenbar och offentlig!

8. Vatteninträngning skedde. Dessa måste elimineras i framtiden med ytterligare enheter.
"I händelse av vatteninträngning måste inträngning av flytande vatten in i stenen, som hände vid en AVR-olycka, strukturellt uteslutas för att förhindra en möjlig positiv reaktivitetskoefficient med reaktivitetsexkursion."

9. En gastät inneslutning (säkerhetsbehållare) saknas helt, men är absolut nödvändig.
"Kriterier för en maximalt tolererbar ackumulerad aktivitet i HTR-kylkretsen har utvecklats utifrån tyska förordningar för konstruktionsolyckor samt utifrån krav från underhåll och demontering. Tillämpningen av dessa kriterier på stenbäddsreaktorer leder till slutsatsen att gastät inneslutning är nödvändig även om inga för höga kärntemperaturer antas."

10. Författaren diskuterar i sin studie om man av säkerhetsskäl generellt bör avstå från heta gastemperaturer i framtiden. Med andra ord: Very-High-Temperature Reactor (VHTR), som var särskilt gynnad i generation IV, skapar ett särskilt stort antal problem som ännu inte har lösts. Ett "mycket omfattande FoU-program" skulle vara oumbärligt för detta innan ytterligare åtgärder vidtas.

11. Den fortsatta utvecklingen av stenbäddsreaktorn kommer att bli mycket dyr och därför bör ekonomiska risker uppskattas exakt i förväg. Är den enorma ansträngningen ens värd det?
"En omfattande instrumenterad experimentell stenbäddsreaktor skulle vara oumbärlig för att lösa dessa problem. Innan ett FoU-program av denna storlek påbörjas bör en förstudie inklusive en uppskattning av kostnaderna genomföras för att kvantifiera den ekonomiska risken med denna utveckling. "

12. Alla tidigare HTR säkerhetsstudier har varit otillräckliga och alldeles för optimistiska i sina slutsatser.
"När det gäller olyckor utanför konstruktionen, har säkerhetsproblemen vid luftinträngning/härdbrand ännu inte lösts på ett adekvat sätt. En jämförande säkerhetsstudie av stenhög-HTR, block-HTR och generation III LWR skulle vara till hjälp för att få ett mer tillförlitligt uttalande om säkerheten för nuvarande HTR-koncept med stenhög: Ur dagens perspektiv måste tidigare säkerhetsstudier för stenbäddsreaktorer ses som för optimistiska."

 

Efter publiceringen av denna kritiska studie inom ramen för Jülich Research Center kan det bara finnas ett krav: Ingen mer euro för HTR- och Generation IV-forskning; ingen konstruktion av PBMR i Sydafrika, vilket skulle ha exakt de nämnda problemen!

 

1. Rainer Moormann: "En säkerhetsrelaterad omvärdering av driften av AVR-stenbäddsreaktorn och slutsatser för framtida reaktorer". Rapporter från Forschungszentrum Jülich, 4275. ISSN 0944-2952.

2. Tidigare publikationer av Rainer Moormann om HTR-problemet:
1999: Moormann, Hinssen, Latge: "Oxidation av kolbaserade material för innovativa energisystem (HTR, fusionsreaktor): status och ytterligare behov". Artikel i en bok. 11 sidor.
1999: Moormann, Schenk, Verorden: "Källtermuppskattning för små HTR:er; ett tyskt tillvägagångssätt Proceedings of the 1st Meeting Survey on Basic Studies in the Field of High Temperature Engineering (inklusive Safety Studies)". Artikel i en bok. 9 sidor.
2004: Kühn, Hinssen, Moormann: "Skillnader mellan oxidationsbeteendet för A3-bränsleelementmatrisgrafiter i luft och i ånga och dess relevans för olycksförlopp i HTRs". Proceedings of the ICAPP 04, Pittsburg, USA
2004: Moormann, Hinssen, Kühn: "Oxidationsbeteende för en HTR-bränsleelementmatrisgrafit i syre jämfört med en standardkärngrafit". I: Nuclear Engineering and Design, 277 (2004), s. 281-284