Атомная электростанция Фукусима-дайити (福島第一原子力発電所, Фукусима -дайити Генсирёку Хацудэнсё , АЭС Фукусима номер 1) — это вышедшая из строя атомная электростанция , расположенная на территории площадью 3,5 квадратных километра (860 акров) [1] в Города Окума и Футаба в префектуре Фукусима , Япония. Станция понесла серьезный ущерб в результате землетрясения магнитудой 9,1 и цунами , обрушившихся на Японию 11 марта 2011 года. Цепочка событий привела к утечкам радиации и необратимо повредила несколько ее реакторов, сделав их невозможным перезапуск. Рабочие реакторы после событий не были перезапущены.
Впервые введенная в эксплуатацию в 1971 году, станция состоит из шести кипящих реакторов . Эти легководные реакторы [2] приводили в действие электрические генераторы общей мощностью 4,7 ГВт, что делало Фукусиму-дайити одной из 15 крупнейших атомных электростанций в мире . Фукусима была первой атомной электростанцией, спроектированной, построенной и эксплуатируемой совместно с General Electric и Tokyo Electric Power Company (TEPCO). [3] Родственная атомная электростанция Фукусима-Дайни ( «номер два» ), расположенная в 12 км (7,5 миль) к югу, также находится в ведении TEPCO. Он также серьезно пострадал во время цунами на водозаборах всех четырех энергоблоков, но был успешно остановлен и приведен в безопасное состояние. См. хронологию ядерных аварий на Фукусиме-2 . [4]
Катастрофа в марте 2011 года вывела из строя системы охлаждения реактора, что привело к выбросу радиоактивности и созданию 30-километровой (19 миль) зоны эвакуации вокруг станции; выпуски продолжаются и по сей день. 20 апреля 2011 года японские власти объявили 20-километровую (12 миль) зону эвакуации запретной зоной, вход в которую разрешен только под контролем правительства. В ноябре 2011 года завод разрешили первым журналистам. Они описали сцену разрушений, в ходе которой были разрушены три реакторных здания; территория была покрыта искореженными грузовиками, смятыми цистернами с водой и другим мусором, оставленным цунами; уровень радиоактивности был настолько высоким, что посетителям разрешалось оставаться там всего на несколько часов. [5]
В апреле 2012 года были остановлены энергоблоки 1–4. Блоки 2–4 были остановлены 19 апреля, а блок 1 был последним из этих четырех блоков, который был остановлен 20 апреля в полночь. [ нужна цитата ] В декабре 2013 года TEPCO решила, что ни один из неповрежденных объектов не будет вновь открыт. В апреле 2021 года правительство Японии одобрило сброс радиоактивной воды , очищенной для удаления других радионуклидов , кроме трития , в Тихий океан в течение 30 лет. [6]
Реакторы для энергоблоков 1, 2 и 6 поставила компания General Electric , для энергоблоков 3 и 5 — компания Toshiba , а для энергоблока 4 — компания Hitachi . Все шесть реакторов были спроектированы General Electric. [7] [8] Архитектурный проект для подразделений General Electric был выполнен компанией Ebasco . Все строительство было выполнено Кадзимой . [9] С сентября 2010 года энергоблок 3 работает на небольшой доле (6%) [10] плутонийсодержащего смешанного оксидного (МОХ) топлива , а не на низкообогащенном уране (НОУ), используемом в других реакторах. [11] [12] Блоки 1–5 были построены с защитными конструкциями типа Mark I (тор с лампочкой) . [13] [14] Защитная конструкция Mark I была немного увеличена в объёме японскими инженерами. [15] Блок 6 имеет конструкцию защитной оболочки типа Mark II (верхняя/нижняя). [13] [14] [16]
Блок 1 представляет собой реактор с кипящей водой мощностью 460 МВт ( BWR-3 ), построенный в июле 1967 года. Он начал коммерческое производство электроэнергии 26 марта 1971 года, а его остановку первоначально планировалось завершить в начале 2011 года . [17] В феврале 2011 года японские регулирующие органы предоставили разрешение продление на десять лет для продолжения эксплуатации реактора. [18] Он был поврежден во время землетрясения и цунами в Тохоку в 2011 году . [19]
Блок 1 был спроектирован для максимального ускорения грунта 0,18 g (1,74 м/с 2 ) и спектра реакции , основанного на землетрясении в округе Керн 1952 года , но рассчитан на 0,498 g. [13] [20] Расчетная основа для энергоблоков 3 и 6 составляла 0,45 г (4,41 м/с 2 ) и 0,46 г (4,48 м/с 2 ) соответственно. [21] Все блоки были проверены после землетрясения в Мияги 1978 года, когда ускорение грунта составляло 0,125 g (1,22 м/с 2 ) в течение 30 секунд, но никаких повреждений критических частей реактора обнаружено не было. [13] Расчетная высота цунами составляла 5,7 метра (18 футов 8 дюймов). [22]
Аварийные дизель-генераторы реактора и батареи постоянного тока, важнейшие компоненты, помогающие поддерживать охлаждение реакторов в случае отключения электроэнергии, были расположены в подвалах зданий турбины реактора. В проектах реактора, предоставленных General Electric, предусматривалось размещение генераторов и батарей в этом месте, но инженеры среднего звена, работавшие над строительством станции, были обеспокоены тем, что это сделает системы резервного электроснабжения уязвимыми для затопления. TEPCO решила строго следовать проекту General Electric при строительстве реакторов. [23]
Завод расположен на утесе, который первоначально находился на высоте 35 метров над уровнем моря. Однако во время строительства TEPCO снизила высоту обрыва на 25 метров. Одной из причин понижения обрыва было разрешение построить основания реакторов на твердой скальной породе, чтобы уменьшить угрозу, создаваемую землетрясениями. Другая причина заключалась в том, что пониженная высота позволит снизить эксплуатационные расходы насосов забортной воды. Анализ риска цунами, проведенный TEPCO при планировании строительства объекта, показал, что нижняя отметка безопасна, поскольку волнолом обеспечит адекватную защиту от максимального цунами, предусмотренного проектом. Однако более низкая отметка места действительно увеличила уязвимость для цунами, большего, чем предполагалось в проекте. [24]
Площадка «Фукусима-дайити» разделена на две реакторные группы, самая левая группа – если смотреть со стороны океана – содержит энергоблоки 4, 3, 2 и 1, идущие слева направо. Самая правая группа – если смотреть с океана – содержит более новые блоки 5 и 6 соответственно, позиции слева направо. В океан выдаются дамбы с водозабором посередине и водовыпускными отверстиями по обе стороны.
Строительство энергоблоков №7 и №8 планировалось начать в апреле 2012 и 2013 годов, а ввести в эксплуатацию – в октябре 2016 и 2017 годов соответственно. Проект был официально отменен TEPCO в апреле 2011 года после того, как местные власти усомнились в том, что они все еще были включены в план поставок на 2011 год, опубликованный в марте 2011 года, после аварий. В компании заявили, что план был составлен еще до землетрясения. [25]
АЭС Фукусима-дайити соединена с энергосистемой четырьмя линиями: линией Футаба 500 кВ (双葉線), двумя линиями Окума 275 кВ (大熊線) и линией Йономори 66 кВ (夜の森線) с Подстанция Фукусима (Новая Фукусима).
Подстанция Син-Фукусима также соединена с АЭС Фукусима-Дайни линией Томиока (富岡線). Его основным соединением с севером является линия Иваки (いわき幹線), которая принадлежит компании Tohoku Electric Power . На юго-западе он имеет два соединения, которые соединяют его с подстанцией Син-Иваки (新いわき).
Реакторы станции вводились в эксплуатацию по одному, начиная с 1970 года, а последний раз в 1979 году. С конца 2002 по 2005 год реакторы были среди тех, кто был остановлен на время для проверки безопасности из-за скандала с фальсификацией данных TEPCO . [29] [30] 28 февраля 2011 года TEPCO представила отчет Японскому агентству по ядерной и промышленной безопасности , в котором признала, что ранее компания представляла фальшивые отчеты об инспекциях и ремонтах. В отчете говорится, что TEPCO не проверила более 30 технических компонентов шести реакторов, включая силовые щиты для клапанов регулирования температуры реактора, а также компоненты систем охлаждения, такие как двигатели водяных насосов и дизель-генераторы аварийного питания. [31] В 2008 году МАГАТЭ предупредило Японию, что АЭС в Фукусиме была построена с использованием устаревших правил техники безопасности и может стать «серьезной проблемой» во время сильного землетрясения. [32] Предупреждение привело к строительству в 2010 году центра аварийного реагирования, который использовался во время реагирования на ядерную аварию 2011 года. [32] [33]
5 апреля 2011 года вице-президент TEPCO Такаси Фудзимото объявил, что компания отменяет планы по строительству реакторов № 7 и 8. [34] [35] 20 мая совет директоров TEPCO официально проголосовал за вывод из эксплуатации энергоблоков с 1 по 4 АЭС «Фукусима-дайити» и отменить планы строительства энергоблоков 7 и 8. Однако он отказался принять решение относительно блоков 5 и 6 станции или энергоблоков с 1 по 4 атомной электростанции «Фукусима-Дайни» до тех пор, пока не будет проведено детальное расследование. . В декабре 2013 года TEPCO приняла решение вывести из эксплуатации неповрежденные энергоблоки 5 и 6; их можно использовать для проверки методов удаленной очистки перед использованием на поврежденных реакторах. [36]
В 1990 году Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) назвала выход из строя аварийных генераторов электроэнергии и последующий выход из строя систем охлаждения электростанций в сейсмически очень активных регионах одним из наиболее вероятных рисков. Японское агентство по ядерной и промышленной безопасности (NISA) процитировало этот отчет в 2004 году. По словам Юна Татено, бывшего ученого NISA, TEPCO не отреагировала на эти предупреждения и не ответила никакими мерами. [37]
Кинорежиссер Адам Кертис упомянул риски, связанные с системами охлаждения реакторов с кипящей водой , например, на Фукусиме-1, [38] и заявил, что эти риски были известны с 1971 года [39] в серии документальных фильмов на BBC в 1992 году, и сообщил, что PWR должны были быть использованы реакторы этого типа .
Компания Tokyo Electric Power Company (TEPCO) управляла станцией и была предупреждена, что их дамба недостаточна, чтобы выдержать мощное цунами, но в ответ не увеличила высоту дамбы. Атомная электростанция Онагава , которой управляет компания Tohoku Electric Power , располагалась ближе к эпицентру землетрясения, но имела гораздо более прочные дамбы большей высоты и позволила избежать серьезной аварии. [40]
Топливные стержни упали в реактор №3, вызвав ядерную реакцию. [41] Чтобы вернуть стержни в правильное положение, потребовалось около семи с половиной часов. Записей об инциденте не было, поскольку TEPCO скрыла его; интервью двух бывших работников в 2007 году привели к тому, что руководство TEPCO обнаружило это. [42]
Ручное отключение было инициировано в середине операции запуска. Причиной стал сигнал тревоги высокого давления, вызванный закрытием перепускного клапана турбины. Реактор работал на 12% полной мощности, когда в 4:03 утра (по местному времени) произошел сигнал тревоги из-за повышения давления до 1030 фунтов на квадратный дюйм (7100 кПа), что превысило нормативный предел в 1002 фунта на квадратный дюйм (6910 кПа). Мощность реактора была снижена до 0%, что превысило порог в 5%, требующий сообщения о событиях, а давление снова упало ниже нормативного предела в 4:25 утра. Позже, в 8:49, контрольные лопатки были полностью вставлены, что привело к ручному останову реактора. Затем проверка подтвердила, что один из 8 перепускных клапанов закрылся и что у клапана было плохое соединение рабочей жидкости. Реактор запустился после 25-й очередной проверки, начавшейся 18 октября 2008 г. [43]
На энергоблоке 3 возникли проблемы с чрезмерным вставлением управляющих лопастей во время простоя. Велись ремонтные работы на оборудовании, регулирующем давление привода управляющих лопаток, и когда в 14:23 был открыт клапан, сработала сигнализация дрейфа управляющих лопаток. При более позднем осмотре выяснилось, что несколько стержней были вставлены случайно. [44]
Блок 5 имел автоматическое аварийное функционирование , пока оператор проводил регулировку схемы введения управляющего лезвия . АВАРИЯ была вызвана сигналом тревоги о низком уровне воды в реакторе . Турбина сработала вместе с реактором, радиационных поражений рабочие не получили. [45]
11 марта 2011 г. в 14:46 по японскому стандартному времени (JST) у северо-восточного побережья Японии произошло землетрясение силой 9,0 МВт по моментной шкале , одно из самых мощных землетрясений в истории. Блоки 4, 5 и 6 были «остановлены» перед землетрясением для проведения планового технического обслуживания. [47] [48] Остальные реакторы были остановлены/ защищены автоматически после землетрясения, а оставшееся тепло распада топлива охлаждалось за счет энергии аварийных генераторов. Последовавшее за этим разрушительное цунами с волнами высотой до 14 метров (46 футов), захлестнувшее станцию с дамбами, вывело из строя аварийные генераторы, необходимые для охлаждения реакторов и бассейнов отработавшего топлива на энергоблоках 1–5. В течение следующих трех недель появились свидетельства частичных ядерных расплавлений на энергоблоках 1, 2 и 3: видимые взрывы, предположительно вызванные газообразным водородом, на энергоблоках 1 и 3; подозрение на взрыв на энергоблоке 2, который мог повредить первичную защитную оболочку; и возможное обнаружение бассейнов отработавшего топлива на энергоблоках 1, 3 и 4. [49] 19 марта в общестанционном журнале предупреждений МАГАТЭ сообщалось , что на энергоблоках 5 и 6 наблюдается постепенное повышение температуры в бассейнах отработавшего топлива. поскольку они также потеряли внешнее электроснабжение, но электроэнергия на площадке, обеспечиваемая двумя дизельными генераторами энергоблока 6, которые не были затоплены, была настроена на двойную работу и охлаждала бассейны отработавшего топлива энергоблоков 5 и 6 «и активные зоны». [50] В качестве меры предосторожности в крышах этих двух блоков были также сделаны вентиляционные отверстия, чтобы предотвратить возможность повышения давления газообразного водорода и последующего возгорания. [50]
Выбросы радиации на энергоблоках 1–4 вынудили эвакуировать 83 000 жителей из городов вокруг станции. [51] Тройная авария также вызвала обеспокоенность по поводу загрязнения продуктов питания и воды, включая урожай риса в 2011 году, а также последствий радиации для здоровья работников завода. [52] [53] [54] По оценкам ученых, в результате аварии в Тихий океан было выброшено 18 квадриллионов беккерелей цезия-137, загрязнив 150 квадратных миль (390 км 2 ) океанского дна. [55]
Событиям на энергоблоках 1, 2 и 3 присвоен уровень 5 по Международной шкале ядерных событий , а событиям на энергоблоке 4 — события уровня 3 (серьезный инцидент), при этом общий рейтинг станции находится на уровне 7 (крупный выброс радиоактивных веществ). материалов с широкомасштабными последствиями для здоровья и окружающей среды, требующими принятия плановых и расширенных контрмер), что делает катастрофу на Фукусиме и Чернобыльскую катастрофу единственными событиями 7-го уровня во всем мире на сегодняшний день. [56]
Два тела были обнаружены в подвале машинного зала, скорее всего, потому, что туда забежали рабочие во время цунами.
TEPCO публично признает, что вода, загрязненная радионуклидами , могла просочиться из хранилищ, возможно, загрязнив почву и воду поблизости. Утечку удалось контролировать и хранить в защитных резервуарах. На заводе продолжала скапливаться загрязненная вода, и TEPCO объявляет о планах фильтровать радиоактивные частицы и сбрасывать очищенную воду. [57]
Представители TEPCO сообщили, что радиоактивный цезий был в 90 раз выше, чем три дня назад (6 июля), и что он может распространиться в Тихий океан . TEPCO сообщила, что уровень цезия-134 в колодезной воде составил 9 килобеккерелей на литр, что в 150 раз превышает разрешенный уровень, а уровень цезия-137 - 18 килобеккерелей на литр, что в 200 раз превышает разрешенный уровень. [ нужна цитата ]
Японские официальные лица заявили, что высокорадиоактивная вода вытекала из Фукусимы-дайити в Тихий океан со скоростью 300 тонн (около 272 метрических тонн) в день. Премьер-министр Японии Синдзо Абэ приказал правительственным чиновникам вмешаться. [58]
Реакторы охлаждались 300 тоннами воды каждый день. [ нужна цитата ]
Поскольку три электростанции были повреждены землетрясением, цунами и последующими взрывами газообразного водорода в 2011 году, TEPCO продолжает закачивать воду в ранее расплавленные топливные зоны, чтобы предотвратить их повторный перегрев. Загрязненная охлаждающая вода собралась на объекте, где в сотнях высоких стальных резервуаров хранилось более 1 миллиона тонн. Большие системы фильтрации используются для очистки воды от радиоактивных примесей, но не могут удалить тритий , радиоактивный изотоп водорода (Водород-3), связанный с молекулами воды (тритированная вода). По оценкам, в 2016 году всего 14 граммов трития содержалось в 800 000 кубических метрах загрязненной воды, хранящейся на объекте. [59] Поскольку загрязненная тритием вода продолжает накапливаться, по данным TEPCO, к 2022 году на ближайшем объекте не хватит места. TEPCO планирует решить эту проблему путем сброса загрязненной воды в Тихий океан . Эта предлагаемая мера подвергается резкой критике со стороны экологических групп, местных рыбаков и правительств ряда стран Азии, которые утверждают, что в обширной загрязненной зоне отчуждения вокруг реактора имеется место для хранения. [60] Пока неизвестно, сколько загрязненной воды будет сброшено компанией TEPCO. [61]
Правительство Японии одобрило сброс очищенной радиоактивной воды с завода в Тихий океан – начиная с 2023 года – в течение примерно 40 лет. [6]
В речи на открытии Олимпийских игр 2020 года в Токио говорилось о катастрофе и о том, как Япония оправилась от нее.
Реакторы будут выведены из эксплуатации через 30–40 лет. [62] 1 августа 2013 года министр промышленности Японии Тосимицу Мотэги одобрил создание структуры по разработке технологий и процессов, необходимых для демонтажа четырех реакторов, поврежденных в результате аварии на Фукусиме. [63]
Чтобы уменьшить поток загрязненной воды в Тихий океан, TEPCO потратила 34,5 миллиарда йен (около 324 миллионов долларов США) на строительство подземной стены из мерзлой почвы длиной 1,5 километра вокруг завода, построенной корпорацией Kajima Corporation. 1500 переохлажденных труб длиной сто футов (тридцать метров) были вставлены в землю, чтобы заморозить окружающие грунтовые воды и почву. В конечном итоге стена не смогла существенно уменьшить приток грунтовых вод на участок. [64] [65]
Стоимость вывода из эксплуатации и дезактивации АЭС «Фукусима-дайити» оценивается в 195 миллиардов долларов, включая выплаты компенсаций пострадавшим от катастрофы. В эту сумму также входит вывод из эксплуатации реакторов Фукусимы-дайити, который оценивается в 71 миллиард долларов. [66] TEPCO возьмет на себя 143 миллиарда долларов на вывод из эксплуатации и дезактивацию, а Министерство финансов Японии выделит 17 миллиардов долларов. Другие энергетические компании также внесут свой вклад в стоимость. [66]
26 сентября 2020 года премьер-министр Ёсихидэ Суга посетил атомную электростанцию Дайити, чтобы продемонстрировать, что его кабинет уделяет приоритетное внимание восстановлению территорий, пострадавших от природных и ядерных катастроф. [67]
По состоянию на 2023 год в трех реакторах будет находиться 880 тонн высокорадиоактивного расплавленного ядерного топлива. [68]
350万平方メートルの広い敷地に = 3,5 км²
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь )