Lothar Hahn 的报告摘录 - 1988 年 XNUMX 月

安全问题和事故风险

第 6 章 HTR 模块和其他高温堆的安全问题和事故风险

到第 8 章。)HTR 生产线的扩散问题

在安全方面,HTR,尤其是小型高温堆HTR-Modul和HTR-100,堪称奇迹。 相关方提出的声明经不起审查。 宣传活动在公共安全辩论中占主导地位,到目前为止,必要的差异化考虑已被忽略。

原则上,核工业选择了与 70 年代初在有关轻水反应堆的安全辩论中引入的相同方法。 这种以琐碎和隐瞒、错误信息和半真半假代替公开讨论的风格,受到安全辩论与公共专家讨论前所未有的隔离的青睐。 当局、专家(例如 TÜV、Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS)、咨询服务(例如反应堆安全委员会)、大型研究机构(例如核研究设施)和行业意味着没有真正独立的监督机构存在,有效的民主控制被禁用。

由先前负责的联邦内政部长 (BMI) 设立的“未来高温核电站的基本安全问题(HTR-500 / HTR 模块)”特设讨论组的活动将被评估为典型的这种情况的后果。 该委员会由权威人士、专家和行业代表组成,在 1984 年之前一直在闭门讨论与 HTR 模块相关的安全问题。 这个无法控制的秘密机构的实际任务显然是制定一个共同的策略和对安全标准的解释,以期待以后的批准程序,以便为 HTR 模块和 HTR-500 的顺利批准做好准备。

HTR所谓的安全优势的技术背景通常是与轻水反应堆相比,反应堆堆芯的功率密度较低,堆芯和结构材料的热容量较高,耐高温。 在此基础上,有人认为 HTR 在冷却剂故障的情况下表现良好且缓慢;如果发生余热去除故障,加热过程运行缓慢,以至于仍有大量干预和纠正选项以恢复事件控制。 此外,不包括轻水反应堆中的堆芯熔化,因为石墨不会熔化,但在 3500 o C 升华,即在中小型高温反应堆中无论如何都无法达到的温度。 一般而言,然后断言在 HTR 不可能发生事故序列,因此会出现放射性释放,从而需要在设施外采取灾难控制措施。

这样的论点必须被拒绝为错误和可疑,因为它是有意还是无意? - 绕过了 HTR 的实际安全问题。 部分原因是将轻水反应堆中的安全考虑错误且不加批判地转移到 HTR,从而高估了 HTR 中冷却故障的重要性。

与轻水反应堆的情况一样,潜在危险也取决于放射性裂变产物的存量及其自然释放机制。

裂变产物的总放射性存量主要取决于反应堆的热容量,较少取决于反应堆的类型。 因此,对于 HTR 模块,它大约是 Biblis 级轻水反应堆的 5%。 因此,这个库存仍然很大(大约 2 x 1019 贝克勒尔)认为,释放一定比例的库存足以对人口的健康造成巨大损害。 更是如此,因为小型高温反应堆最好建在靠近定居点的地方。

关于 HTR 中的释放机制,堆芯熔化是否可能无关紧要,而取决于燃料元件颗粒(“涂层颗粒”)和燃料元件是否以及何时失去其滞留效果o C 并在 2000 到 2500 之间的温度下下降 o C几乎输了。 然而,如果余热去除失败,这些正是 THTR-300 和 HTR-500 达到的温度。 如果主回路发生泄漏,可能会释放到环境中,特别是因为 THTR-300 没有密封装置。

HTR 模块的设计是从安全角度出发,在发生加热事故时,由于被动散热,燃料组件中的最高温度超过临界温度 1600 o不应超过 C。 但是,这只能在某些条件下得到保证,包括被动散热的有效性和成功关机。 如果所需的系统在需要时无法使用,也可以使用 HTR 模块开发事故序列,在此期间燃料元件温度高于 1600 oC 增加。 这意味着该模块也可能从燃料组件中释放出大量裂变产物。

然而,决定性的是,在冷却故障的情况下,HTR 的较慢行为是通过一种措施来购买的,该措施是 HTR 特定事故的潜在原因:使用石墨作为缓和剂和结构材料。 尽管采取了预防措施,但不能排除大量水(从二次回路通过蒸汽发生器泄漏)和空气进入一次回路的可能性。 如果安全系统出现额外故障,就会导致严重的石墨-水反应和石墨火灾事故。 这些类型的事故也属于 HTR 模块中的风险主导过程。

此外,HTR模块还有大量其他的事故序列,其中的几个原因在此不作赘述:

  • 外部影响,例如B. 飞机失事、爆炸、破坏、战争行为,
  • 无源元件故障,例如B. 管道、压力容器、表面冷却器。

可能对 HTR 模块的安全性产生直接或间接负面影响的其他影响包括:

  • 出于成本原因(例如缺乏遏制)而缩减的安全概念,
  • (与无数挫折相结合)在高温反应堆方面的操作经验很少,
  • (与轻水反应堆相比)在安全分析中的穿透深度较低,
  • 缺乏对 HTR 模块的全面风险分析。

对于 HTR 模块的安全评估,还有待确定 - 在不解决所有安全相关问题的情况下 - 这种类型仅存在于纸面上,并且某些声称的安全优势无法具体检查。 经验表明,大部分与安全相关的问题只有在系统设置和运行时才会显现出来,如 THTR-300 的示例所示。

作为概述的安全问题的结论,可以说 HTR - 特别是作为 HTR 模块的小版本 - 具有除 z 之外的其他重要设计特征。 B.另一方面,轻水堆有,但小型HTR也有其特殊的安全缺陷,可能导致重大事故。

 


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第 8 章。) HTR 生产线的增殖问题

迄今为止,关于将裂变材料用于技术武器目的的可能性问题一直被非常谨慎地排除在关于 HTR 的讨论之外。

然而,如果想要全面了解 HTR 生产线的所有方面,就必须对扩散问题的技术方面进行调查。 此处将不讨论将裂变材料转用于军事目的的可能动机以及监测裂变材料流动的可能性和限制。 为此,请参考其他出版物; 在这一点上,它应该只涉及技术问题。

关于反应堆线路的扩散问题,从技术角度应提出以下问题:

  • 燃料通过哪些站点是直接适用于武器的形式的裂变材料,即作为钚(任何同位素组成)或作为高浓缩铀 235?
  • 裂变材料可以在哪些站点转用于直接军事用途?
  • 裂变材料在哪些站点可以以需要物理和/或化学处理的形式分支,然后才能用于军事目的?

下面应针对供应、反应堆运行和处置这三个领域概述这些问题的答案。

在供应方面,总有可能在某些站点获得浓缩铀 235。

在 THTR-300 和 AVR 燃料元件的制造过程中,U-235 可以在各种工艺步骤中以高度浓缩的形式直接使用,即从燃料元件的浓缩到完成。

THTR-300 的每个燃料元件球和大约一半的 AVR 燃料元件(Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH,Jülich)每个都含有约 1 克高浓缩 U-235。 这种材料在 NUKEM 的储存和加工量在 6 吨范围内(要求的处理量为 XNUMX 吨任何浓缩度)。

因此,235 至 1 公斤范围内的高浓缩铀 10 的消失可能不会被发现。

未来的 HTR 工厂只计划使用低浓缩铀。 这也可以在提到的站点上进行分支,包括必要的运输过程; 然而,它必须进一步浓缩以用于军事用途,原则上可以在任何类型的铀浓缩厂进行——尽管需要不同的努力和时间。

关于分流反应堆运行的可能性,在切尔诺贝利事故后,多次断言俄罗斯RBMK反应堆用于生产武器钚,特别适用于此,因为去除或添加了燃料元件到它而无需中断连续电源运行即可。 然而,正是 HTR 在特定程度上具有的这一特性,甚至被提到作为 HTR 模块的一个特殊优势(“没有燃料元件更换的停机时间,也没有相关的操作过程。”)因为连续的添加和取出以及由于燃料组件的方便性,技术上可以在它们在反应堆场址停留期间的任何时间转移部分燃料组件。

由于测量方法、测量不准确和监测的随机抽样性质,原子能机构和欧洲原子能联营对燃料元件的计量和核算记录不能提供完全防止转移的保护。

即使在反应堆中按计划使用后,燃料也含有适合用于武器的裂变材料。 钍/铀战略的 THTR 和 AVR 燃料元件除了含有剩余的铀 235 外,还包含高质量的核燃料 U-233,原则上也适用于武器用途。 所有未来高温反应堆的乏燃料都含有 - 类似于轻水反应堆 - 钚和其他锕系元素。 钚同位素的混合物基本上适用于武器。

只要将 U-233 和钚封装在燃料元件中,就无法直接接触到这些裂变材料。 您只能通过重新处理过程访问它们。

HTR 燃料元件的民用后处理 - 如上所述 - 迄今已失败,其中包括未解决的安全相关和辐射防护问题(例如与石墨燃烧有关)。

与可能大规模引入 HTR 燃料元件以生产核燃料为目的的后处理相比,在军事变体中可以忽略技术和经济问题。 此外,辐射防护的各个方面(对雇员和人口)也可能被忽视。 最后,系统的大小可以纯粹从军事角度来确定,并保持相对较小(例如,像实验室系统一样)。 

由低浓缩铀 235 制成的乏燃料元件含有大约 0,1 克钚。 因此,理论上可以通过处理50.000个乏燃料元件球来获得原子弹的材料,即在不到两个月的时间内每天生产1000个球。 从这些观点和规模来看,这条路线显然比通过其他反应堆生产线生产钚更复杂,技术要求也更高。 无论如何,伪装更容易,特别是因为在任何点分叉的燃料元件都可以用虚拟元件代替。

然而,从这个角度来看,HTR 具有可用于军事的独特功能:它可以用作有效的氚生产者。 用于原子弹的氚的产生可以通过合适的燃料组合物(例如通过添加锂)来控制,并且对技术发达的核武器国家可能具有军事利益。 一家美国 HTR 供应商甚至公然试图通过这种军事选择渗透到军备领域。

总之,可以说,包括燃料供应和处置站在内的高温反应堆的运行具有特定的扩散风险。 关于核裂变弹材料(铀、钚)的转移,出现的情况与 RBMK 反应堆和重水反应堆的情况在质量上具有可比性。 在生产用于炸弹的氚方面,HTR 具有特别的军事重要性。

 

(自 1940 年代初以来原子辐射的释放:见 INES - 国际评级范围和全球核事故清单)


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