Авария на АЭС Три-Майл-Айленд была частичным ядерным расплавлением реактора 2-го блока (TMI-2) атомной электростанции Три-Майл-Айленд на реке Саскуэханна в городке Лондондерри , недалеко от Харрисберга, штат Пенсильвания . Авария на реакторе началась в 4:00 утра 28 марта 1979 года и привела к выбросу радиоактивных газов и радиоактивного йода в окружающую среду. [2] [3] Это самая страшная авария в истории коммерческих атомных электростанций США . [4] По семибалльной логарифмической Международной шкале ядерных событий авария на реакторе TMI-2 имеет уровень 5 — «Авария с более широкими последствиями». [5] [6]
Авария началась с отказов в неядерной вторичной системе [7] , за которыми последовало заклинивание открытого пилотного предохранительного клапана (PORV) в первичной системе [8] , что позволило большому количеству воды вытечь из герметичного изолированного контура теплоносителя. Механические отказы усугубились первоначальной неспособностью операторов станции распознать ситуацию как аварию с потерей теплоносителя (LOCA). Обучение и эксплуатационные процедуры TMI оставили операторов и руководство плохо подготовленными к ухудшающейся ситуации, вызванной LOCA. Во время аварии эти недостатки усугублялись недостатками конструкции, такими как плохая конструкция управления, использование нескольких одинаковых сигналов тревоги и неспособность оборудования показывать либо уровень запаса теплоносителя, либо положение заклинившего открытого PORV. [9]
Авария усилила антиядерную обеспокоенность среди широкой общественности и привела к новым правилам для ядерной промышленности. Она ускорила спад усилий по строительству новых реакторов. [10] Активисты антиядерного движения выразили обеспокоенность по поводу региональных последствий аварии для здоровья. [11] Некоторые эпидемиологические исследования, анализирующие уровень заболеваемости раком в этом районе и вокруг него после аварии, определили, что имело место статистически значимое увеличение уровня заболеваемости раком, в то время как другие исследования этого не сделали. Из-за характера таких исследований причинно -следственную связь, связывающую аварию с раком, трудно доказать. [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] Очистка на TMI-2 началась в августе 1979 года и официально завершилась в декабре 1993 года, общая стоимость составила около 1 миллиарда долларов (что эквивалентно 2 миллиардам долларов в 2023 году). [19] TMI-1 был перезапущен в 1985 году, затем выведен из эксплуатации в 2019 году из-за эксплуатационных убытков. Ожидается, что он снова вступит в эксплуатацию к 2028 году в рамках соглашения с Microsoft по обеспечению электропитанием своих центров обработки данных. [20]
В ночные часы перед инцидентом реактор TMI-2 работал на 97% мощности, в то время как сопутствующий реактор TMI-1 был остановлен для дозаправки. [22] Основная цепочка событий, приведшая к частичному расплавлению активной зоны в среду, 28 марта 1979 года, началась в 4:00:36 утра по восточноевропейскому времени во вторичном контуре TMI-2, одном из трех основных пароводяных контуров в реакторе с водой под давлением . [23]
Первоначальная причина аварии произошла 11 часов назад, во время попытки операторов устранить засор в одном из восьми конденсатоочистителей , сложных фильтров, очищающих воду вторичного контура. Эти фильтры предназначены для предотвращения накопления минералов и других примесей в воде в парогенераторах и для снижения скорости коррозии на вторичной стороне.
Засоры являются обычным явлением для этих смоляных фильтров и обычно легко устраняются, но в этом случае обычный метод выдавливания застрявшей смолы сжатым воздухом не удался. Операторы решили продуть воду сжатым воздухом и позволить силе воды очистить смолу. Когда они выдавливали смолу, небольшое количество воды пробилось через застрявший обратный клапан и попало в линию инструментального воздуха . Это в конечном итоге привело к отключению насосов питательной воды , насосов конденсата и конденсатных насосов около 4:00 утра, что, в свою очередь, вызвало отключение турбины .
Учитывая, что парогенераторы больше не получали питательную воду, теплопередача от системы охлаждения реактора (RCS) [24] значительно снизилась, а температура RCS выросла. Быстро нагревающийся теплоноситель расширился и хлынул в компенсатор давления, [25] [26] [27] сжимая паровой пузырь наверху. Когда давление RCS выросло до 2255 фунтов на квадратный дюйм (155,5 бар), открылся пилотный предохранительный клапан (PORV), выпустив пар через трубопровод в сливной бак охлаждающей жидкости реактора [28] в подвале здания защитной оболочки. Давление RCS продолжало расти, достигнув заданного значения отключения высокого давления системы защиты реактора в 2355 фунтов на квадратный дюйм (162,4 бар) через восемь секунд после отключения турбины. Реактор автоматически отключился , его регулирующие стержни упали в активную зону под действием силы тяжести, остановив ядерную цепную реакцию и прекратив выделение тепла при делении. Однако реактор продолжал вырабатывать остаточное тепло , первоначально эквивалентное примерно 6% от уровня мощности до отключения. Поскольку пар больше не использовался турбиной, а питание не подавалось в парогенераторы, отвод тепла из первичного водяного контура реактора ограничивался пропариванием небольшого количества воды, оставшейся во вторичном контуре парогенераторов, в конденсаторе с использованием перепускных клапанов турбины. [29] [30] [31]
Когда насосы питательной воды отключились, автоматически запустились три аварийных насоса питательной воды. Оператор отметил, что насосы работают, но не заметил, что в каждой из двух аварийных линий питательной воды был закрыт запорный клапан, блокируя аварийный поток подачи в оба парогенератора. Индикаторы положения клапана для одного запорного клапана были закрыты желтой биркой обслуживания. Причина, по которой оператор пропустил индикаторы для второго клапана, неизвестна, хотя одна из теорий заключается в том, что его собственный большой живот скрыл его от его взгляда. [32] Клапаны могли быть оставлены закрытыми во время контрольного испытания двумя днями ранее. [33] [34] При закрытых запорных клапанах система не могла качать воду. Закрытие этих клапанов было нарушением ключевого правила Комиссии по ядерному регулированию (NRC), согласно которому реактор должен быть остановлен, если все вспомогательные питательные насосы закрыты для обслуживания. Позже должностные лица NRC выделили это как ключевой сбой. [35]
После отключения реактора сработали клапаны вторичного пара системы, чтобы снизить температуру и давление парогенератора, охладив RCS и понизив температуру RCS, как и было задумано, что привело к сжатию первичного теплоносителя. С сокращением теплоносителя и потерей теплоносителя через открытый PORV давление RCS упало, как и уровень компенсатора давления после пика через 15 секунд после отключения турбины. Кроме того, через 15 секунд после отключения турбины давление теплоносителя упало до 2205 фунтов на квадратный дюйм (152,0 бар), заданного значения сброса для PORV. Электропитание соленоида PORV было автоматически отключено, но предохранительный клапан застрял в открытом положении, а охлаждающая вода продолжала выходить. [36]
В ходе расследований после аварии индикация PORV была одним из многих недостатков конструкции, выявленных в элементах управления, приборах и сигнализации операторов . [9] Не было прямого указания фактического положения клапана. Индикатор на панели управления, установленный после того, как PORV застрял в открытом положении во время пусковых испытаний, [37] загорелся, когда PORV открылся. [38] Когда этот индикатор — обозначенный как Light on – RC-RV2 open [39] — погас, операторы посчитали, что клапан закрыт. На самом деле, когда индикатор загорелся, он указывал только на то, что соленоид пилотного клапана PORV был запитан, а не на фактическое состояние PORV. [40] В то время как главный предохранительный клапан застрял в открытом положении, операторы посчитали, что не горящая лампа означает, что клапан закрыт. В результате они не смогли правильно диагностировать проблему в течение нескольких часов. [41]
Операторы не были обучены понимать неоднозначную природу индикатора PORV и искать альтернативное подтверждение того, что главный предохранительный клапан был закрыт. Индикатор температуры ниже по потоку, датчик которого был расположен в выхлопной трубе между пилотным предохранительным клапаном и предохранительным баком компенсатора давления, мог бы намекнуть на заклинивший клапан, если бы операторы заметили его более высокие, чем обычно, показания. Однако он не был частью набора индикаторов «уровня безопасности», предназначенных для использования после инцидента, и персонал не был обучен его использованию. Его расположение за приборной панелью высотой семь футов также означало, что он был фактически вне поля зрения. [42]
Менее чем через минуту после начала события уровень воды в компенсаторе давления начал расти, хотя давление в RCS падало. Когда PORV застрял в открытом положении, охлаждающая жидкость выходила из RCS, произошла авария с потерей охлаждающей жидкости (LOCA). Ожидаемыми симптомами LOCA были падение как давления в RCS, так и уровня в компенсаторе давления. Обучение операторов и процедуры на заводе не охватывали ситуацию, когда два параметра шли в противоположных направлениях. Уровень воды в компенсаторе давления рос, потому что пар в пространстве в верхней части компенсатора давления выпускался через застрявший в открытом положении PORV, что снижало давление в компенсаторе давления из-за потери запаса. Снижение давления в компенсаторе давления привело к выбросу воды из контура охлаждения и созданию парового пузыря в крышке корпуса реактора, чему способствовало остаточное тепло от топлива. [43]
Этот паровой пузырь был невидим для операторов, и этот механизм не был обучен. Признаки высокого уровня воды в компенсаторе давления способствовали путанице, так как операторы были обеспокоены тем, что первичный контур «затвердеет» (т. е. в компенсаторе давления не будет парового кармана), чего им в ходе обучения было поручено никогда не допускать. Эта путаница была ключевым фактором первоначальной неспособности распознать аварию как LOCA [44] и заставила операторов отключить аварийные насосы охлаждения активной зоны, которые автоматически запустились после того, как застрял PORV и началась потеря охлаждающей жидкости активной зоны, из-за опасений, что система переполнится. [45] [46] [47]
При открытом PORV предохранительный бак компенсатора давления, который собирал сброс из PORV, переполнился, что привело к заполнению отстойника здания и срабатыванию сигнализации в 4:11 утра. Эта сигнализация, наряду с более высокими, чем обычно, температурами на линии сброса PORV и необычно высокими температурами и давлениями в здании контейнмента, были явными признаками того, что имела место текущая LOCA, но эти признаки изначально были проигнорированы операторами. [48] [49] В 4:15 утра предохранительная диафрагма предохранительного бака компенсатора давления разорвалась, и радиоактивный охладитель начал просачиваться в общее здание контейнмента . Этот радиоактивный охладитель перекачивался из отстойника здания контейнмента во вспомогательное здание, за пределами основного контейнмента, пока насосы отстойника не были остановлены в 4:39 утра [49]
Около 5:20 утра, после почти 80 минут с растущим паровым пузырем в крышке корпуса реактора, четыре главных насоса охлаждения реактора первичного контура начали кавитировать, поскольку через них проходила смесь парового пузыря и воды, а не вода. Насосы были остановлены, и считалось, что естественная циркуляция продолжит движение воды. Пар в системе препятствовал потоку через активную зону, и когда вода перестала циркулировать, она превратилась в пар в возрастающих количествах. Вскоре после 6:00 утра верхняя часть активной зоны реактора была обнажена, и интенсивное тепло вызвало реакцию между паром, образующимся в активной зоне реактора, и оболочкой ядерного топливного стержня из циркалоя , в результате чего образовался диоксид циркония , водород и дополнительное тепло. Эта реакция расплавила оболочку ядерного топливного стержня и повредила топливные таблетки, что привело к выбросу радиоактивных изотопов в охлаждающую жидкость реактора и образованию газообразного водорода, который, как полагают, вызвал небольшой взрыв в здании защитной оболочки позже в тот же день. [50]
В 6:00 утра в диспетчерской произошла смена. Новый прибывший заметил, что температуры в выхлопной трубе PORV и сборных баках были чрезмерными, и использовал резервный клапан, называемый запорным клапаном, чтобы перекрыть выпуск охлаждающей жидкости через PORV, но около 32 000 галлонов США (120 000 л) охлаждающей жидкости уже вытекло из первичного контура. [51] [52] Только в 6:45 утра, через 165 минут после начала проблемы, сработала радиационная сигнализация, когда загрязненная вода достигла детекторов; к тому времени уровень радиации в воде первичного охлаждающего агента был примерно в 300 раз выше ожидаемого, а общее здание защитной оболочки было серьезно загрязнено уровнем радиации 800 бэр / ч .
В 6:56 утра руководитель станции объявил чрезвычайную ситуацию на территории , а менее чем через 30 минут менеджер станции Гэри Миллер объявил общую чрезвычайную ситуацию . [53] Metropolitan Edison (Met Ed) уведомил Агентство по чрезвычайным ситуациям Пенсильвании , которое, в свою очередь, связалось с государственными и местными агентствами, губернатором Пенсильвании Ричардом Л. Торнбургом и вице-губернатором Уильямом Скрантоном III , на которого Торнбург возложил ответственность за сбор и предоставление информации об аварии. [54] Неуверенность операторов на станции отразилась в отрывочных, двусмысленных или противоречивых заявлениях, сделанных Met Ed правительственным агентствам и прессе, в частности, о возможности и серьезности выбросов радиоактивности за пределами площадки. [55]
Скрантон провел пресс-конференцию, на которой он успокаивал, но в то же время смущал эту возможность, заявляя, что хотя и был «небольшой выброс радиации... никакого повышения нормальных уровней радиации» обнаружено не было. Это было опровергнуто другим официальным лицом и заявлениями Met Ed, которые оба утверждали, что никакого выброса радиоактивности не было. [56] Показания приборов на заводе и детекторов за пределами площадки зафиксировали выбросы радиоактивности, хотя и на уровнях, которые вряд ли могли угрожать общественному здоровью, пока они были временными, и при условии, что сдерживание тогдашнего сильно загрязненного реактора будет сохранено. [57]
Разгневанные тем, что Met Ed не проинформировала их перед проведением сброса пара с завода, и убежденные в том, что компания преуменьшает серьезность аварии, государственные чиновники обратились в NRC. [58] Получив известие об аварии от Met Ed, NRC активировал свой штаб по реагированию на чрезвычайные ситуации в Бетесде, штат Мэриленд , и отправил сотрудников на Три-Майл-Айленд. Председатель NRC Джозеф Хендри и комиссар Виктор Гилински [59] изначально рассматривали аварию как «причину для беспокойства, но не тревоги». [60]
Гилински проинформировал репортеров и членов Конгресса о ситуации и проинформировал персонал Белого дома, а в 10:00 утра встретился с двумя другими комиссарами. Однако NRC столкнулся с теми же проблемами в получении точной информации, что и штат, и был еще более затруднен из-за того, что был организационно плохо подготовлен к работе в чрезвычайных ситуациях, поскольку у него не было четкой структуры управления и полномочий ни указывать коммунальному предприятию, что делать, ни отдавать приказ об эвакуации местного района. [61]
В статье 2009 года Гилински написал, что потребовалось пять недель, чтобы узнать, что «операторы реактора измерили температуру топлива, близкую к точке плавления». [62] Далее он написал: «Мы не узнавали годами — пока корпус реактора не был физически открыт — что к тому времени, когда оператор станции позвонил в NRC около 8:00 утра, примерно половина уранового топлива уже расплавилась». [62]
Персоналу диспетчерской все еще не было ясно, что уровень воды в первичном контуре был низким и что более половины активной зоны подверглось воздействию. Группа рабочих вручную сняла показания с термопар и получила образец воды в первичном контуре. Через семь часов после аварии в первичный контур была закачана новая вода, а резервный предохранительный клапан был открыт для снижения давления, чтобы контур мог быть заполнен водой. Через 16 часов насосы первичного контура были снова включены, и температура активной зоны начала падать. Большая часть активной зоны расплавилась, и система стала опасно радиоактивной. [ необходима цитата ]
На следующий день после аварии, 29 марта, операторам пункта управления необходимо было убедиться в целостности корпуса реактора. Для этого кто-то должен был взять пробу концентрации бора , чтобы убедиться, что в первичной системе его достаточно для полного отключения реактора. Руководитель химии блока 2 Эдвард «Эд» Хаузер вызвался взять пробу после того, как его коллеги заколебались. Руководитель смены Ричард Дубиель попросил Пита Велеса, бригадира по радиационной защите блока 2, присоединиться к Хаузеру. Велес должен был контролировать уровень радиации в воздухе и гарантировать, что ни один из них не подвергнется чрезмерному облучению . [63] [64] [65] [66]
Надев чрезмерное количество защитной одежды — три пары перчаток, одну пару резиновых сапог и респиратор — эти двое отправились во вспомогательное здание реактора, чтобы взять образец. Однако Хаузер потерял свой карманный дозиметр во время проведения измерений. Хаузер заметил, что взятый им образец выглядел «как Alka-Seltzer » и был очень радиоактивным, с показаниями до 1000 бэр/ч. Они провели в здании пять минут, затем вышли. Хаузер превысил квартальный предел дозы NRC для радиационного облучения (3 бэр/кварт в 1979 году) на единицу и был допущен к работе только в следующем квартале. [67] [68] [69] [70]
На третий день после аварии в куполе [ требуется разъяснение ] сосуда высокого давления был обнаружен пузырь водорода, который стал предметом беспокойства. Взрыв водорода мог бы разрушить сосуд высокого давления и, в зависимости от его величины, нарушить целостность здания защитной оболочки, что привело бы к масштабному выбросу радиоактивных материалов. Однако было установлено, что в сосуде высокого давления не было кислорода, что является предпосылкой для возгорания или взрыва водорода. Были предприняты немедленные шаги по уменьшению пузырька водорода, и на следующий день он стал значительно меньше. В течение следующей недели пар и водород были удалены из реактора с помощью каталитического рекомбинатора и путем прямого выброса в открытый воздух. [ требуется цитата ]
Выброс произошел, когда оболочка была повреждена, а PORV все еще был застрял в открытом положении. Продукты деления попали в охлаждающую жидкость реактора. Поскольку PORV был застрял в открытом положении, а авария с потерей охлаждающей жидкости все еще продолжалась, первичный теплоноситель с продуктами деления и/или топливом был выброшен и в конечном итоге оказался во вспомогательном здании. Вспомогательное здание находилось за пределами границы защитной оболочки.
Об этом свидетельствовали радиационные тревоги, которые в конечном итоге прозвучали. Однако, поскольку очень мало продуктов деления были твердыми при комнатной температуре, было зарегистрировано очень мало радиационного загрязнения окружающей среды. Никакого значительного уровня радиации не было приписано аварии на TMI-2 за пределами объекта TMI-2. Согласно отчету Роговина, подавляющее большинство выброшенных радиоизотопов были инертными газами ксеноном и криптоном, что привело к средней дозе облучения в 1,4 мбэр (14 мкЗв) для двух миллионов человек вблизи завода. [71] Для сравнения, пациент получает 3,2 мбэр (32 мкЗв) от рентгена грудной клетки — более чем в два раза больше средней дозы, полученной вблизи завода. [72] В среднем житель США получает ежегодное облучение от естественных источников около 310 мбэр (3100 мкЗв). [73]
В течение нескольких часов после аварии Агентство по охране окружающей среды США (EPA) начало ежедневный отбор проб окружающей среды на трех станциях, ближайших к заводу. Непрерывный мониторинг на 11 станциях был установлен 1 апреля и расширен до 31 станции 3 апреля. Межведомственный анализ пришел к выводу, что авария не подняла радиоактивность достаточно высоко над фоновыми уровнями, чтобы вызвать хотя бы одну дополнительную смерть от рака среди людей в этом районе, но измерения бета-излучения не были включены, поскольку EPA не обнаружило загрязнения в воде, почве, отложениях или образцах растений. [74]
Исследователи из близлежащего колледжа Дикинсона , имевшего достаточно чувствительное оборудование для радиационного контроля , чтобы обнаружить испытания китайского атомного оружия в атмосфере, собирали образцы почвы в этом районе в течение следующих двух недель и не обнаружили повышенных уровней радиоактивности, за исключением случаев после дождей (вероятно, из-за естественного выпадения радона , а не аварии). [75] Кроме того, в языках белохвостых оленей, добытых в 50 милях (80 км) от реактора после аварии, были обнаружены значительно более высокие уровни цезия-137, чем у оленей в округах, непосредственно окружающих электростанцию. Даже тогда повышенные уровни были все еще ниже тех, которые наблюдались у оленей в других частях страны в разгар испытаний атмосферного оружия. [76] Если бы были повышенные выбросы радиоактивности, то повышенные уровни йода-131 и цезия-137, как ожидалось, были бы обнаружены в образцах молока крупного рогатого скота и коз. Повышенные уровни не были обнаружены. [77] В более позднем исследовании было отмечено, что официальные данные по выбросам соответствовали имеющимся данным дозиметров , [78] хотя другие отметили неполноту этих данных, особенно для выбросов на раннем этапе. [79]
Несколько государственных и федеральных правительственных агентств начали расследование кризиса, наиболее известным из которых была Президентская комиссия по аварии на Три-Майл-Айленде , созданная президентом США Джимми Картером в апреле 1979 года. [80] Комиссия состояла из группы из 12 человек, специально выбранных за отсутствие у них сильных про- или антиядерных взглядов, и возглавлялась председателем Джоном Г. Кемени , президентом Дартмутского колледжа . Ей было поручено подготовить окончательный отчет в течение шести месяцев, и после публичных слушаний, показаний и сбора документов, 31 октября 1979 года было опубликовано завершенное исследование. [81]
Согласно официальным данным, составленным Комиссией Кемени 1979 года на основе данных Met Ed и NRC, в результате события было выброшено максимум 480 ПБк (13 МКи) радиоактивных благородных газов, в первую очередь ксенона . [82] Эти благородные газы считались относительно безвредными, и было выброшено только 481–629 ГБк (13,0–17,0 Ки) йода-131 , вызывающего рак щитовидной железы . [82] Общие выбросы согласно этим данным составили относительно небольшую долю от предполагаемых 370 ЭБк (10 ГКи) в реакторе. Позже было обнаружено, что около половины активной зоны расплавилось, а оболочка около 90% топливных стержней вышла из строя, [21] [83] при этом 5 футов (1,5 м) активной зоны исчезли, и около 20 коротких тонн (18 т ) урана перетекло в нижнюю часть корпуса высокого давления, образовав массу кориума . [84] Корпус реактора — второй уровень защитной оболочки после оболочки — сохранил целостность и удержал поврежденное топливо с почти всеми радиоактивными изотопами в активной зоне. [85]
Антиядерные политические группы оспорили выводы Комиссии Кемени, заявив, что другие независимые измерения предоставили доказательства уровней радиации, в семь раз превышающих норму в местах, расположенных в сотнях миль по ветру от TMI. [86] Арни Гундерсен , бывший руководитель ядерной промышленности и сторонник антиядерной энергетики, [87] сказал: «Я думаю, что цифры на веб-сайте NRC завышены в 100–1000 раз». [88] [ требуется проверка ] [89] Гундерсен приводит доказательства, основанные на данных мониторинга давления, взрыва водорода незадолго до 14:00 28 марта 1979 года, что могло бы обеспечить высокую дозу радиации. Гундерсен цитирует показания под присягой четырех операторов реактора, согласно которым руководитель станции знал о резком скачке давления, после чего внутреннее давление упало до внешнего давления. Гундерсен также утверждал, что диспетчерская сотрясалась, а двери были сорваны с петель. Однако официальные отчеты NRC говорят лишь о «водородном ожоге». [88] [ необходима проверка ]
Комиссия Кемени ссылалась на «возгорание или взрыв, который привел к увеличению давления на 28 фунтов на квадратный дюйм (190 кПа) в здании защитной оболочки» [90] , в то время как The Washington Post сообщила, что «примерно в 14:00, когда давление почти достигло точки, когда можно было запустить огромные охлаждающие насосы, небольшой взрыв водорода сотряс реактор». [91] Работа, выполненная для Министерства энергетики в 1980-х годах, определила, что возгорание водорода ( дефлаграция ), которое оставалось практически незамеченным в течение первых нескольких дней, произошло через 9 часов и 50 минут после начала аварии, длилось от 12 до 15 секунд и не сопровождалось детонацией . [ 92] [93]
Расследование подвергло резкой критике Babcock & Wilcox , Met Ed, General Public Utilities и NRC за упущения в обеспечении качества и обслуживании, неадекватную подготовку операторов, отсутствие передачи важной информации по безопасности, плохое управление и самоуспокоенность, но избежало выводов о будущем ядерной промышленности. [94] Самая суровая критика со стороны Комиссии Кемени гласила, что «... фундаментальные изменения потребуются в организации, процедурах и практике — и, прежде всего, в отношениях» NRC и ядерной промышленности. [95] Кемени сказал, что действия, предпринятые операторами, были «ненадлежащими», но что рабочие «действовали в соответствии с процедурами, которым они были обязаны следовать, и наш обзор и изучение этих процедур указывают на то, что процедуры были неадекватными», и что диспетчерская «была совершенно неадекватной для управления аварией». [96]
Комиссия Кемени отметила, что PORV Babcock & Wilcox ранее выходил из строя 11 раз, девять из них в открытом положении, что позволило охладителю вытечь. Первоначальная причинно-следственная последовательность событий на TMI была повторена 18 месяцев назад на другом реакторе Babcock & Wilcox, атомной электростанции Davis-Besse . Единственные различия заключались в том, что операторы на Davis-Besse обнаружили отказ клапана через 20 минут, тогда как на TMI это заняло 80 минут, и тот факт, что установка Davis-Besse работала на 9% мощности, против 97% на TMI. Хотя инженеры Babcock осознали проблему, компания не смогла четко уведомить своих клиентов о проблеме с клапаном. [97]
Палата представителей Пенсильвании провела собственное расследование, в котором основное внимание уделялось необходимости улучшения процедур эвакуации. [ необходима цитата ]
В 1985 году телевизионная камера использовалась для осмотра внутренней части поврежденного реактора. В 1986 году были получены и проанализированы образцы керна и обломков из слоев кориума на дне корпуса реактора. [98]
В среду, 28 марта, через несколько часов после начала аварии, вице-губернатор Скрантон появился на брифинге для новостей, чтобы сказать, что Met Ed заверил штат, что «все под контролем». [99] Позже в тот же день Скрантон изменил свое заявление, заявив, что ситуация была «более сложной, чем компания сначала заставила нас поверить». [99] Были противоречивые заявления о выбросах радиоактивности. [100] Школы были закрыты, а жителей призвали оставаться в помещениях. Фермерам было сказано держать своих животных под навесом и на запасенном корме. [99] [100]
На основании рекомендаций председателя NRC и в целях принятия всех мер предосторожности я рекомендую тем, кто может быть особенно восприимчив к воздействию любой радиации, то есть беременным женщинам и детям дошкольного возраста, покинуть территорию радиусом в пять миль от объекта Three Mile Island до дальнейшего уведомления. Мы также приказали закрыть все школы в этой области.
Губернатор Торнбург, по совету председателя NRC Джозефа Хендри, рекомендовал эвакуацию «беременных женщин и детей дошкольного возраста... в радиусе пяти миль от объекта Three Mile Island». Зона эвакуации была расширена до радиуса 20 миль 30 марта. [101] В течение нескольких дней 140 000 человек покинули этот район. [21] [99] [102] Более половины из 663 500 человек, проживавших в радиусе 20 миль, остались в этом районе. [101] Согласно опросу, проведенному в апреле 1979 года, 98% эвакуированных вернулись в свои дома в течение трех недель. [101]
Опросы, проведенные после аварии на ЧАЭС, показали, что менее 50% американской общественности были удовлетворены тем, как должностные лица штата Пенсильвания и NRC справились с последствиями аварии, а опрошенные люди были еще менее довольны коммунальной службой (General Public Utilities) и проектировщиком станции. [103]
По данным МАГАТЭ, авария на Три-Майл-Айленде стала важным поворотным моментом в мировом развитии ядерной энергетики. [104] С 1963 по 1979 год количество строящихся реакторов во всем мире увеличивалось каждый год, за исключением 1971 и 1978 годов. Однако после этого события количество строящихся реакторов в США сократилось с 1980 по 1998 год, при этом увеличились затраты на строительство и были отложены сроки завершения строительства некоторых реакторов. [105] Многие аналогичные реакторы Babcock & Wilcox, заказанные на строительство, были отменены. Всего в США было отменено 52 ядерных реактора в период с 1980 по 1984 год. [106]
Авария не положила начало упадку атомной энергетики США, но остановила ее исторический рост. Кроме того, в результате более раннего нефтяного кризиса 1973 года и послекризисного анализа с выводами о потенциальном избытке мощности в базовой нагрузке , 40 запланированных атомных электростанций уже были отменены до аварии. На момент инцидента было одобрено 129 атомных электростанций, но из них только 53, которые еще не работали, были завершены. В ходе длительного процесса рассмотрения, осложненного чернобыльской катастрофой семь лет спустя, федеральные требования по исправлению проблем безопасности и недостатков проекта стали более строгими, местное сопротивление стало более резким, сроки строительства значительно увеличились, а затраты резко возросли. [107] До 2012 года [108] ни одна атомная электростанция США не получила разрешения на начало строительства с предыдущего года, 1978 года. В глобальном масштабе конец роста строительства атомных электростанций пришелся на более катастрофическую чернобыльскую катастрофу в 1986 году (см. график).
Первоначально GPU планировало отремонтировать реактор и вернуть его в эксплуатацию. [109] Однако TMI-2 был слишком сильно поврежден и загрязнен, чтобы возобновить работу; реактор был постепенно дезактивирован и окончательно закрыт. TMI-2 был в эксплуатации всего три месяца, но теперь имел разрушенный корпус реактора и здание защитной оболочки, в котором было небезопасно ходить. Очистка началась в августе 1979 года и официально закончилась в декабре 1993 года, при этом общая стоимость очистки составила около 1 миллиарда долларов. [19] Бенджамин К. Совакул в своей предварительной оценке крупных энергетических аварий за 2007 год подсчитал, что авария на TMI нанесла в общей сложности 2,4 миллиарда долларов имущественного ущерба. [110]
Усилия были сосредоточены на очистке и дезактивации объекта, особенно на выгрузке топлива из поврежденного реактора. Начиная с 1985 года, с объекта было вывезено почти 100 коротких тонн (91 т) радиоактивного топлива. Планирование и работа были частично затруднены из-за слишком оптимистичных взглядов на ущерб. [111]
В 1988 году NRC объявила, что, хотя было возможно провести дополнительную дезактивацию площадки 2-го блока, оставшаяся радиоактивность была достаточно локализована, чтобы не представлять угрозы общественному здоровью и безопасности. Первая крупная фаза очистки была завершена в 1990 году, когда рабочие закончили отправку 150 коротких тонн (140 т) радиоактивных обломков в Айдахо для хранения в Национальной инженерной лаборатории Министерства энергетики. Однако загрязненная охлаждающая вода, которая просочилась в здание защитной оболочки, просочилась в бетон здания, в результате чего радиоактивный остаток стало слишком непрактичным для удаления. Соответственно, дальнейшие усилия по очистке были отложены, чтобы дать возможность снизиться уровням радиации и воспользоваться потенциальными экономическими выгодами от одновременного вывода из эксплуатации 1-го и 2-го блоков. [19]
После аварии расследования были сосредоточены на количестве выброшенной радиоактивности. В общей сложности в окружающую среду было выброшено около 2,5 мегакюри (93 ПБк) радиоактивных газов и около 15 кюри (560 ГБк) йода-131. [112] По данным Американского ядерного общества , используя официальные данные по выбросам радиоактивности, «средняя доза облучения для людей, живущих в радиусе 10 миль от завода, составила восемь миллибэр (0,08 мЗв ), и не более 100 миллибэр (1 мЗв) для любого отдельного человека. Восемь миллибэр примерно равны рентгену грудной клетки , а 100 миллибэр составляют около трети среднего фонового уровня радиации, получаемого жителями США за год». [113]
По словам исследователя здравоохранения Джозефа Мангано, ранние научные публикации не оценивали дополнительных случаев смерти от рака в радиусе 10 миль (16 км) вокруг TMI, основываясь на этих цифрах. [86] Уровень заболеваемости в районах, расположенных дальше 10 миль от завода, не изучался. [86] Местный активизм в 1980-х годах, основанный на отдельных сообщениях о негативных последствиях для здоровья, привел к заказу научных исследований. Различные эпидемиологические исследования пришли к выводу, что авария не имела наблюдаемых долгосрочных последствий для здоровья. [12] [16] [114] [115]
Рецензируемая исследовательская статья доктора Стивена Винга обнаружила значительное увеличение случаев рака в период с 1979 по 1985 год среди людей, которые жили в радиусе десяти миль от TMI. [116] В 2009 году доктор Винг заявил, что выбросы радиации во время аварии, вероятно, были «в тысячи раз больше», чем оценки NRC. Ретроспективное исследование Пенсильванского реестра раковых заболеваний обнаружило повышенную заболеваемость раком щитовидной железы в некоторых округах к югу от TMI (хотя, что примечательно, не в округе Дофин , где находился реактор) и в возрастных группах высокого риска, но не установило причинно-следственной связи между этими случаями и аварией. [13] [14] Лаборатория Талботта в Университете Питтсбурга сообщила об обнаружении нескольких небольших повышенных рисков рака среди населения TMI. [15] Более позднее исследование достигло «результатов, согласующихся с наблюдениями за другими группами населения, подвергшимися воздействию радиации», что повышает «вероятность того, что радиация, выброшенная из [Три-Майл-Айленда], могла изменить молекулярный профиль [рака щитовидной железы] у населения, окружающего TMI», устанавливая потенциальный причинный механизм, хотя и не доказывая окончательно причинно-следственную связь. [117]
Проект « Радиация и общественное здоровье» , организация, не пользующаяся большим доверием среди эпидемиологов, [118] процитировал расчеты Мангано, которые показали всплеск детской смертности в подветренных общинах через два года после аварии. [86] [119] Анекдотические свидетельства также фиксируют воздействие на дикую природу региона. [86] Джон Гофман использовал свою собственную, не рецензируемую модель здоровья с низким уровнем радиации, чтобы предсказать 333 дополнительных случая смерти от рака или лейкемии в результате аварии на Три-Майл-Айленде в 1979 году. [11] Продолжающиеся эпидемиологические исследования TMI сопровождались обсуждением проблем в оценках доз из-за отсутствия точных данных, а также классификаций заболеваний. [120]
Авария повысила воспринимаемый авторитет антиядерных групп и спровоцировала протесты по всему миру. [121] [122] Президент Картер, который специализировался на ядерной энергетике во время службы в ВМС США , сообщил своему кабинету после посещения завода, что авария была незначительной, но, как сообщается, отказался сделать это публично, чтобы не оскорбить демократов, выступавших против ядерной энергетики. [123]
Представители американской общественности, обеспокоенные выбросом радиоактивного газа в результате аварии, организовали многочисленные антиядерные демонстрации по всей стране в последующие месяцы. Самая крупная демонстрация прошла в Нью-Йорке в сентябре 1979 года и охватила 200 000 человек, с речами, произнесенными Джейн Фондой и Ральфом Нейдером . [124] [125] [126] Митинг в Нью-Йорке проводился совместно с серией ночных концертов «No Nukes», которые давала в Мэдисон-сквер-гарден с 19 по 23 сентября организация Musicians United for Safe Energy . В мае предыдущего года, по оценкам, 65 000 человек, включая губернатора Калифорнии Джерри Брауна , посетили марш и митинг против ядерной энергетики в Вашингтоне, округ Колумбия. [125]
В 1981 году группы граждан добились успеха в коллективном иске против TMI, выиграв 25 миллионов долларов в ходе внесудебного урегулирования. Часть этих денег была использована для создания Фонда общественного здравоохранения TMI. [127] В 1983 году федеральное большое жюри предъявило Metropolitan Edison обвинение в совершении уголовного преступления за фальсификацию результатов испытаний на безопасность до аварии. [128] В соответствии с соглашением о признании вины, Met Ed признала себя виновной по одному пункту фальсификации записей и не оспаривала шесть других обвинений, четыре из которых были сняты, и согласилась выплатить штраф в размере 45 000 долларов и открыть счет в размере 1 миллиона долларов для помощи в планировании действий в чрезвычайных ситуациях в районе вокруг завода. [129]
По словам Эрика Эпштейна, председателя Three Mile Island Alert, оператор завода TMI и его страховщики выплатили не менее 82 миллионов долларов в качестве публично задокументированной компенсации жителям за «потерю дохода от бизнеса, расходы на эвакуацию и иски о состоянии здоровья». [130] Однако коллективный иск, утверждающий, что авария нанесла вред здоровью, был отклонен судьей окружного суда США Харрисберга Сильвией Рамбо. Апелляция на решение в Апелляционном суде третьего округа США также была отклонена. [131]
Авария на Три-Майл-Айленде вдохновила Чарльза Перроу на теорию обычных аварий, которая пытается описать «непредвиденные взаимодействия множественных отказов в сложной системе». Авария на Три-Майл-Айленде была примером такого типа аварии, потому что она была «неожиданной, непостижимой, неконтролируемой и неизбежной». [132]
Перроу пришел к выводу, что авария на Три-Майл-Айленде была следствием огромной сложности системы. Он понял, что такие современные системы с высоким риском подвержены сбоям, как бы хорошо они ни управлялись. Было неизбежно, что в конечном итоге они пострадают от того, что он назвал «нормальной аварией». Поэтому, предположил он, нам лучше подумать о радикальной переделке или, если это невозможно, полностью отказаться от такой технологии. [133]
«Обычные» аварии, или системные аварии , Перроу называет так, потому что такие аварии неизбежны в чрезвычайно сложных системах. Учитывая характеристики вовлеченной системы, будут происходить множественные сбои, которые взаимодействуют друг с другом, несмотря на усилия по их предотвращению. [134] События, которые изначально кажутся тривиальными, каскадируются и непредсказуемо размножаются, создавая гораздо более крупное катастрофическое событие. [135]
Нормальные аварии внесли ключевые концепции в ряд интеллектуальных разработок в 1980-х годах, которые произвели революцию в концепции безопасности и риска. Это привело к рассмотрению технологических сбоев как продукта высоковзаимодействующих систем и выделило организационные и управленческие факторы как основные причины сбоев. Технологические катастрофы больше нельзя было приписывать изолированным сбоям оборудования, ошибкам оператора или стихийным бедствиям. [133]
После инцидента на TMI президент Картер поручил провести исследование, назвав его «Отчет президентской комиссии по аварии на Три-Майл-Айленде» (1979). [90]
Адмирал Хайман Г. Риковер позже попросили рассказать Конгрессу, почему военно-морские ядерные двигатели (которые используются на подводных лодках ) не пострадали от реакторных аварий, определяемых как неконтролируемый выброс продуктов деления в окружающую среду в результате повреждения активной зоны реактора. В своих показаниях Риковер сказал:
На протяжении многих лет многие люди спрашивали меня, как я управляю программой Naval Reactors , чтобы они могли найти какую-то пользу для своей собственной работы. Меня всегда огорчает тенденция людей ожидать, что у меня есть простой, легкий трюк, который заставляет мою программу функционировать. Любая успешная программа функционирует как интегрированное целое многих факторов. Попытка выбрать один аспект в качестве ключевого не сработает. Каждый элемент зависит от всех остальных. [136]
После инцидента на TMI-2 NRC приостановила действие лицензии на эксплуатацию TMI-1, которая принадлежала и эксплуатировалась Met Ed, одной из региональных компаний-операторов коммунальных услуг General Public Utilities Corporation. В 1982 году граждане трех округов, окружающих площадку, подавляющим большинством голосов приняли необязательную резолюцию о постоянном закрытии блока 1. В 1985 году 4–1 голосами Комиссии по ядерному регулированию было разрешено возобновить эксплуатацию TMI-1. [137] [138]
GPU сформировала General Public Utilities Nuclear Corporation как дочернюю компанию для владения и эксплуатации ядерных объектов компании, включая Three Mile Island. В 1996 году General Public Utilities сократила свое название до GPU Inc. В 1998 году GPU продала TMI-1 AmerGen Energy Corporation, совместному предприятию Philadelphia Electric Company и British Energy . (GPU была юридически обязана продолжать поддерживать и контролировать TMI-2.) В 2001 году GPU была приобретена FirstEnergy Corporation и распущена, а обслуживание и администрирование блока 2 было передано AmerGen.
В 2000 году Philadelphia Electric объединилась с Unicom Corporation, образовав Exelon. В 2003 году Exelon выкупила оставшиеся акции AmerGen у British Energy. В 2009 году Exelon Nuclear поглотила и распустила AmerGen. Наряду с TMI Unit 1, Exelon Nuclear управляет электростанцией Клинтон и несколькими другими ядерными объектами. [139] [140] [141] [142] [143]
Блок 2 продолжает лицензироваться и регулироваться Комиссией по ядерному регулированию в состоянии, известном как контролируемое хранение после выгрузки топлива. [144] Реактор TMI-2 был окончательно остановлен, система охлаждения реактора осушена, радиоактивная вода дезактивирована и выпарена, радиоактивные отходы вывезены за пределы площадки, реакторное топливо и большая часть обломков активной зоны вывезены за пределы площадки на объект Министерства энергетики, а остальная часть площадки находится под наблюдением. Владелец планировал держать объект в долгосрочном контролируемом хранилище до истечения срока действия лицензии на эксплуатацию завода TMI-1, после чего оба завода будут выведены из эксплуатации. [21]
В 2009 году NRC продлила лицензию, которая позволила реактору TMI-1 работать до 19 апреля 2034 года. [145] [146] В 2017 году было объявлено, что эксплуатация прекратится к 2019 году из-за финансового давления со стороны недорогого природного газа, если только законодатели не вмешаются и не сохранят его открытым. [147] Когда стало ясно, что законодательство о субсидиях не будет принято, Exelon решила закрыть завод. [148] Блок 1 TMI был остановлен 20 сентября 2019 года. [149] После окончательного отключения блок 1 находится в стадии вывода из эксплуатации и переходит в статус SAFSTOR . [150]
В 2020 году площадка была куплена TMI-2 solutions, дочерней компанией EnergySolutions , с намерением очистить площадку за меньшие деньги, чем доступны в специальном фонде. [151] 8 мая 2023 года TMI-2 solutions объявила, что 99% ядерного топлива было очищено и что площадка вступила в следующую фазу очистки, которая продлится до 2029 года. [152] [151] TMI-2 solutions планирует завершить очистку и снести завод к 2052 году. [151]
В сентябре 2024 года Constellation Energy объявила о планах перезапустить атомную электростанцию Three Mile Island для продажи электроэнергии Microsoft, что демонстрирует огромные потребности в электроэнергии технологического сектора, поскольку они строят центры обработки данных для поддержки искусственного интеллекта. [153] Constellation ожидает, что реактор блока 1 на Three Mile Island снова вступит в строй в 2028 году при условии одобрения Комиссии по ядерному регулированию. Constellation также планирует подать заявку на продление эксплуатации станции как минимум до 2054 года. [154]
15 марта 1979 года, за двенадцать дней до аварии, состоялась премьера фильма «Китайский синдром» , который изначально был встречен негативной реакцией со стороны представителей ядерной энергетики, заявивших, что это «чистейшая выдумка» и « убийство репутации целой отрасли». [155] В фильме тележурналистка Кимберли Уэллс ( Джейн Фонда ) и ее оператор Ричард Адамс ( Майкл Дуглас ) тайно снимают крупную аварию на атомной электростанции, одновременно снимая серию об атомной энергетике . В какой-то момент фильма чиновник сообщает Уэллс, что взрыв на станции «может сделать территорию размером со штат Пенсильвания навсегда непригодной для проживания». [156] После выхода фильма Фонда начала лоббировать против ядерной энергетики. Пытаясь противостоять ее усилиям, Эдвард Теллер ( физик-ядерщик , научный советник правительства и участник разработки термоядерной бомбы Теллера-Улама ) лично лоббировал в пользу ядерной энергетики. [157] Вскоре после инцидента Теллер перенес сердечный приступ и пошутил, что он был единственным человеком, чье здоровье пострадало. [158]
Три-Майл-Айленд и связанные с ним инциденты освещаются в британском сериале «Утопия» на канале Channel 4 .
Супергеройский фильм 2009 года «Люди Икс: Начало. Росомаха» изображает Три-Майл-Айленд 1970-х годов, который служит тюрьмой для мутантов, которой управляет главный антагонист фильма Уильям Страйкер и его команда ученых, где они экспериментировали и объединяли силы мутантов для программ «Оружие Икс» и «Оружие XI». Фильм изображает несчастный случай 1979 года, вызванный разрушениями от битвы между персонажами Росомахой, Саблезубым и Дэдпулом.
Авария на Три-Майл-Айленде играет ключевую роль в романе Дженнифер Хейг «Жара и свет» , изданном в 2016 году . [159]
Meltdown: Three Mile Island — документальный сериал из четырёх частей , выпущенный Netflix 4 мая 2022 года. [160] Документальный фильм рассказывает о событиях, противоречиях и долгосрочных последствиях аварии. [161] В сериале снимались Рик Паркс, инженер-атомщик TMI, ставший осведомителем против Bechtel ; [162] [163] Лейк Барретт, независимый энергетический консультант, работавший директором NRC на месте ликвидации последствий аварии TMI-2; Эрик Эпштейн, председатель TMI Alert, организации по наблюдению за ядерной безопасностью в центральной Пенсильвании; Мичио Каку , американский физик-теоретик; и жители сообществ, пострадавших от события. [164] [165] [161]
«Радиоактивно: женщины Три-Майл-Айленда» — документальный фильм об аварии, вышедший в 2023 году. [166]
Общий:
Международная шкала ядерных и радиологических событий (INES) расширяет сферу своего действия.
Уровень 5: авария с более широкими последствиями; Три-Майл-Айленд, США, 1979 г. — Серьёзное повреждение активной зоны реактора.
парогенератора, паровая турбина, конденсатор и связанные с ними трубы, насосы и нагреватели, используемые для преобразования тепловой энергии системы охлаждения реактора в механическую энергию для выработки электроэнергии. Чаще всего используется в отношении реакторов с водой под давлением.
Первичная система (также называемая системой охлаждения реактора) состоит из корпуса реактора, парогенераторов, насосов охлаждения реактора, компенсатора давления и соединительного трубопровода. Контур охлаждения реактора представляет собой насос охлаждения реактора, парогенератор и трубопровод, соединяющий эти компоненты с корпусом реактора. Основная функция системы охлаждения реактора заключается в передаче тепла от топлива к парогенераторам. Вторая функция заключается в удержании любых продуктов деления, которые выходят из топлива.
пришла к выводу, что Met Ed, GPU, Babcock & Wilcox и NRC разделяют ответственность за недостатки в обучении операторов. Эти недостатки усугублялись недостатками конструкции, которые подрывали усилия персонала станции по ликвидации аварии. Они включали какофонию недифференцированных сигналов тревоги, неудобное расположение приборов и органов управления и отсутствие четких индикаторов уровня воды в сосуде под давлением или положения застрявшего в открытом положении PORV.
мы приходим к 333 смертельным случаям рака или лейкемии.
Заболеваемость раком щитовидной железы не увеличилась в округе Дофин, в котором расположен TMI. Округ Йорк продемонстрировал тенденцию к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы, начиная с 1995 года, примерно через 15 лет после аварии на TMI. Округ Ланкастер показал значительный рост заболеваемости раком щитовидной железы, начиная с 1990 года. Однако эти результаты не обеспечивают
причинно-следственной
связи с аварией на TMI.
провела подробные исследования радиологических последствий аварии, как и Агентство по охране окружающей среды, Департамент здравоохранения, образования и социального обеспечения (ныне Министерство здравоохранения и социальных служб), Департамент энергетики и Содружество Пенсильвании. Несколько независимых групп также провели исследования. По оценкам, около 2 миллионов человек вокруг TMI-2 во время аварии получили среднюю дозу облучения всего на 1 миллибэр выше обычной фоновой дозы. Чтобы поместить это в контекст, облучение от рентгена грудной клетки составляет около 6 миллибэр, а естественная фоновая доза радиоактивного излучения в этом районе составляет около 100–125 миллибэр в год для этого района. Максимальная доза аварии для человека на границе площадки составила бы менее 100 миллиграммов выше фона. В течение месяцев после аварии, хотя и поднимались вопросы о возможных неблагоприятных последствиях радиации для людей, животных и растений в районе TMI, ни один из них не мог быть напрямую связан с аварией. Тысячи проб окружающей среды воздуха, воды, молока, растительности, почвы и продуктов питания были собраны различными государственными учреждениями, контролирующими территорию. Очень низкие уровни радионуклидов можно было отнести к выбросам в результате аварии. Всесторонние расследования и оценки нескольких уважаемых организаций, таких как Колумбийский университет и Питтсбургский университет, пришли к выводу, что, несмотря на серьезный ущерб реактору, фактический выброс оказал незначительное воздействие на физическое здоровье людей или окружающую среду.
TMI1 не работал, поскольку был остановлен для плановой дозаправки.
Цепочка событий, которая привела к серьезной аварии на TMI-2 и расплавлению значительной части его активной зоны, началась достаточно невинно в 4:00 утра.
Система, используемая для отвода энергии из активной зоны реактора и передачи этой энергии напрямую или косвенно в паровую турбину.
Резервуар или сосуд, который действует как напорный бак (или уравнительный объем) для контроля давления в реакторе с водой под давлением.
Компенсатор давления PWR представляет собой сосуд с жидкой водой в нижней части и насыщенным паром в верхней части. Компенсатор давления используется для регулирования давления первичного теплоносителя (≈ 150 бар) в реакторах PWR и CANDU. Компенсатор давления соединен с одним из трубопроводов горячей ветки с помощью длинной линии перепуска... Из-за контакта между паром и жидкой водой вода также находится при температуре насыщения в устойчивом состоянии. Струя более холодной воды поступает сверху, а электрические нагреватели внизу нагревают жидкую воду. Устойчивое состояние может быть нарушено притоком или оттоком воды, изменениями температуры воды на входе, изменениями потока распыления или изменениями мощности нагревателя. Система управления компенсатором давления PWR может изменять давление, модулируя мощность нагревателя и/или поток распыления.
Назначение компенсатора давления — контролировать давление в первичном контуре при номинальном давлении охлаждающей жидкости 2250 фунтов/дюйм 2 (≈ 153 бар). Первичное давление регулируется путем модуляции мощности нагревателя и потока распыления из холодной ветви… Вода в компенсаторе давления является единственной свободной поверхностью в первичной системе охлаждения. На полной мощности компенсатор давления на 60% своего объема заполнен водой. Изменения уровня воды в компенсаторе давления обычно являются результатом изменений плотности воды, вызванных изменениями средней температуры охлаждающей жидкости… Система, называемая… Система подпитки и очистки, контролирует уровень воды в компенсаторе давления… Вода впрыскивается в первичную систему охлаждения для повышения уровня воды в компенсаторе давления до заданного значения. Система спуска потока снижает уровень воды… (другие функции) — очистка воды с помощью фильтров и деминерализаторов и контроль концентрации растворимых ядов путем добавления или удаления борной кислоты.
для слива охлаждающей жидкости реактора (RCDT) предназначен для конденсации и охлаждения пара, выходящего из предохранительных и сбросных клапанов компенсатора давления, если они когда-либо будут приведены в действие. Резервуар также служит точкой сбора для системы утилизации жидких отходов... Пар, выходящий из предохранительных и сбросных клапанов кода, поступает в резервуар через сопла барботера и конденсируется водой, содержащейся в резервуаре. Если предохранительные клапаны поднимутся, 1 400 000 фунтов/час насыщенного пара под давлением 490 фунтов на кв. дюйм будут сброшены в коллектор резервуара. Предполагается, что поток пара в резервуаре длится 15 секунд. Пиковое давление и температура в резервуаре (вне коллектора разбрызгивателя) будут достигнуты в конце продувки пара и составят 30 фунтов на кв. дюйм и 200°F. Защита от избыточного давления для RCDT обеспечивается предохранительным клапаном с уставкой 90 фунтов на кв. дюйм и разрывным диском с настройкой 100 фунтов на кв. дюйм.
системы обхода турбины заключается в удалении избыточной энергии из системы охлаждения реактора путем сброса установленного процента номинального основного потока пара непосредственно в основные конденсаторы, т. е. в обход турбины. Это тепло отводится в конденсатор через клапаны сброса пара.
Закрытие вторичной системы привело к быстрому повышению температуры и давления в первичной системе, в основном потому, что парогенераторы больше не могли отводить тепло из воды, поступившей из активной зоны. В результате через восемь секунд после отключения насосов-полировщиков реактор автоматически остановился. Управляющие стержни вошли в активную зону и прекратили производство тепла от ядерного деления. Но проблема борьбы с остаточным теплом осталась...
Когда поток питательной воды прекратился, температура охлаждающей жидкости реактора увеличилась. Быстро нагревающаяся вода расширилась. Уровень компенсатора давления (уровень воды внутри бака компенсатора давления) поднялся, и пар в верхней части бака сжался. Давление внутри компенсатора давления выросло до 2255 фунтов на квадратный дюйм, что на 100 фунтов на квадратный дюйм больше нормы. Затем клапан наверху компенсатора давления, называемый пилотным предохранительным клапаном, или PORV, открылся — как и было задумано — и пар и вода начали вытекать из системы охлаждения реактора через сливную трубу в бак на полу здания защитной оболочки. Однако давление продолжало расти, и через 8 секунд после отключения первого насоса реактор TMI-2 — как и было задумано — был аварийно остановлен: его регулирующие стержни автоматически опустились в активную зону реактора, чтобы остановить ядерное деление.
(v) Пересмотр процедуры надзора TMI-2 в 1978 году для аварийных запорных клапанов питательной воды нарушил технические характеристики TMI-2, но в то время никто этого не осознавал. Утверждение пересмотра процедуры надзора не было сделано в соответствии с собственными административными процедурами Met Ed. <vi/>Выполнение контрольных испытаний не было надлежащим образом проверено, чтобы убедиться в правильности соблюдения процедур. В день аварии аварийные запорные клапаны питательной воды, которые должны были быть открыты, были закрыты. Они могли быть оставлены закрытыми во время контрольного испытания двумя днями ранее.
Правило просто гласит, что вспомогательные питательные насосы никогда не могут быть все остановлены для обслуживания, пока реактор работает.
На TMI-2 PORV открылся через три секунды после отключения конденсатных насосов, как и было задумано. К сожалению, десять секунд спустя, после того как температура и давление в первичной системе снизились, он не закрылся, как было задумано. Открытый предохранительный клапан позволил вытечь растущему количеству охлаждающей жидкости реактора. Это был не первый случай, когда PORV застрял в открытом положении на TMI-2, и это была хроническая проблема на заводах Babcock & Wilcox. Та же последовательность событий произошла на Davis-Besse в 1977 году. В том случае оператор понял, что клапан открыт, и немедленно заблокировал его.
После инцидента на TMI-2 годом ранее, когда PORV застрял в открытом положении, в диспетчерской установили индикаторную лампу. Эта лампа показывала только то, что был отправлен сигнал на закрытие клапана, но не показывала, был ли клапан действительно закрыт, и это способствовало путанице во время аварии.
информация. Индикатор состояния PORV представляет собой один красный свет, расположенный на панели 4. Свет предназначен для включения при передаче электрического сигнала на PORV для открытия и выключения при передаче сигнала на закрытие клапана. Как указано на рисунке 3, свет обозначен как «Свет включен – RC-R V2 открыт». Такая конструкция нарушает основные принципы HFE, на которые ссылается следующее положение MIL-STD-1472B, пункт 5.2.2.1.4-. «Отсутствие или исчезновение сигнала или визуальной индикации не должно использоваться для обозначения «разрешения», «готовности», «недопустимости» или состояния завершения... Изменения в состоянии дисплея должны означать изменения в функциональном состоянии, а не только результаты приведения в действие органа управления».
лампа в диспетчерской показывает, когда PORV получил приказ закрыться, то есть когда питание соленоида открытия клапана отключается, но не показывает, когда клапан фактически закрывается. Теперь известно, что клапан на самом деле не закрылся, как было задумано. Однако у операторов не было прямых способов узнать это.
диспетчерской установлен индикаторный свет, подключающийся к механизму открытия и закрытия в предохранительном клапане: когда электропитание подается на соленоид, позволяя клапану открыться, свет загорается; когда пониженное давление в компенсаторе давления отключает питание соленоида, позволяя клапану закрыться, свет гаснет. К сожалению, свет является доказательством только того, что питание поступает на механизм открытия клапана; это лишь косвенное доказательство фактического состояния самого клапана, то есть, питание соленоида сейчас отключено, и свет это показывает, но клапан остается открытым. Иронично, что в день, который будет отмечен повторным отказом операторов и руководителей верить зловещим показаниям приборов контроля реактора, они решают быть введенными в заблуждение этим носителем того, что они восприняли как хорошие новости.
Более важным фактором, способствующим неспособности операторов распознать, что происходит LOCA, является индикатор уровня воды в компенсаторе давления. Их обучение работе с этим конкретным оборудованием научило операторов, что единственной надежной проверкой количества охлаждающей жидкости в системе является индикатор, показывающий уровень воды в компенсаторе давления. (В этом реакторе Babcock & Wilcox нет прибора для измерения, как это делает газовый манометр в автомобиле, количества жидкости в активной зоне реактора контура охлаждения — или, проще говоря, глубины воды вокруг топливных стержней.) Если уровень в компенсаторе давления остается высоким, операторы не обучены предвидеть, что охлаждающая вода может вытекать из первичной системы. Действительно, обучение операторов в Met Ed, в B&W, даже во флоте, говорит этим людям, что условие, которого следует избегать любой ценой, — это «затвердевание» — позволяя компенсатору давления наполниться водой и, таким образом, потерять способность регулировать давление в системе посредством управления паровым пузырем компенсатора давления. Обучение и письменные аварийные процедуры операторов никогда не предполагали аварию с потерей охлаждающей жидкости через верхнюю часть самого компенсатора давления, как это происходит сейчас. Если предохранительный клапан застрял в открытом положении, паровой пузырек исчезает, как джинн, через клапан, а охлаждающая вода сразу за ним. Давление в системе продолжает оставаться низким — признак аварии с потерей охлаждающей жидкости. Но индикатор уровня воды в компенсаторе давления продолжает расти. Почему это так?
, следуя книге, которой их научили, операторы продолжают считывать показания индикатора компенсатора давления в старом режиме: Уровень охлаждающей жидкости повышается; система становится прочной, ради всего святого. Убежденные этой логикой, что система действительно перегружена охлаждающей водой, операторы отключают аварийную систему и резко уменьшают поток от насосов HPI. Это вмешательство человека в автоматическую цепочку событий, не противоречащее обучению операторов, но оно будет иметь ужасные последствия. По указанию Зеве оператор Эд Фредерик отключает один насос HPI и снижает расход другого с максимальных 400 галлонов в минуту (gpm) примерно до половины этого расхода. Он не только снижает расход HPI, Фредерик также поднимает заглушку в нижней части системы охлаждения реактора, чтобы максимизировать «слив» через обычную «систему подпитки и слива», которая, как и система фильтрации бассейна, постоянно работает над очисткой первичной охлаждающей воды реактора. Эффект этих двух действий заключается в сокращении до струйки количества воды, добавляемой в систему. Этот мизерный расход, возможно, 25 gpm, будет сохраняться большую часть следующих 3 часов и более чем компенсируется количеством охлаждающей жидкости, теряемой каждую минуту через застрявший открытый PORV.
(1) (Операторы)... проигнорируют два предупреждения от температурного прибора, показывающие температуру нагнетания предохранительного клапана примерно на 100 градусов выше нормы. (Зеве ошибочно сообщается, что они примерно на 50 градусов ниже, чем есть на самом деле.) Он объясняет расхождение тем фактом, что PORV в любом случае давал утечку, и остаточным теплом от раннего выброса пара из PORV, когда он открылся (предположительно) всего на несколько секунд. (2) В 4:14
утра, когда последовательность аварии едва укладывается, появляются другие заметные подсказки того, что предохранительный клапан все еще открыт. Продолжающийся сброс охлаждающей жидкости в сливной бак охлаждающей жидкости реактора из застрявшего в открытом положении предохранительного клапана приводит к повышению давления в баке. (3) Когда давление достигает 192 фунтов на квадратный дюйм, разрывной диск в верхней части бака лопается. Zewe замечает это около 4:20... Когда разрывной диск открыт, охлаждающая жидкость из застрявшего в открытом положении клапана, поступающая в сливной бак охлаждающей жидкости реактора, переливается из бака на пол здания защитной оболочки реактора. (4) В 4:38
утра оператор вспомогательного здания сообщает, что насосы автоматического отстойника (слива в полу) перекачивают эту воду в соседнее вспомогательное здание... (5) К 5:00
утра температура внутри здания с контейнментом повышается с 120°F до 170°F, а давление в здании увеличивается с 0 до 2,5 фунтов на квадратный дюйм — еще один признак того, что PORV застрял в открытом положении.
... проверяет приборы для охлаждающей жидкости реактора и быстро приходит к выводу, что в «горячих ветвях» — трубах, идущих от реактора к парогенераторам — контура охлаждающей жидкости реактора есть паровой пузырь. При таком низком давлении в системе охлаждения должен быть пузырек где-то еще, расширяющийся и загоняющий воду в компенсатор давления. «Я подошел к компьютеру, — даст он показания позже, — и выбил температуры как на [предохранительных] клапанах, так и на электромагнитных (
еще один термин для PORV
) предохранительных клапанах». На основании показаний, показывающих, что линия сброса предохранительного клапана примерно на 30 градусов горячее, чем линии сброса предохранительного клапана, Мелер отклоняет показания уровня компенсатора давления и переходит к новому выводу: PORV протекает. Мелер приказывает закрыть запорный клапан PORV... принял абсолютно правильное решение всего через 20 минут после прибытия на место происшествия только что снаружи.
Наконец..., только что прибывший на завод начальник смены... пришел к выводу по показаниям давления и температуры в первичном контуре, что PORV был по крайней мере частично открыт. Он не был уверен в том, что происходило в активной зоне, но рассудил, что никакого вреда и, возможно, некоторой пользы можно было бы добиться, закрыв проблемный предохранительный клапан. В 6:22 утра он приказал закрыть резервный клапан PORV, называемый блокировочным клапаном. К тому времени из застрявшего открытого PORV вытекло около тридцати двух тысяч галлонов охлаждающей жидкости, более трети объема в первичной системе. Никто из персонала в диспетчерской не предпринял действий, чтобы определить, как долго PORV был открыт, или заменить вытекший охлаждающий агент. Закрытие блокировочного клапана было разумным решением, но само по себе недостаточным для предотвращения серьезного повреждения активной зоны, которое вызвало оставление PORV открытым примерно на два часа и двадцать минут.
В 6:56 утра один из руководителей станции — сведения о котором разнятся — объявил чрезвычайную ситуацию на площадке. План действий в чрезвычайных ситуациях для TMI-2 предписывал предпринимать эти действия, если радиационная тревога срабатывает более чем в одной зоне. Чрезвычайная ситуация на площадке означала, что существует вероятность «неконтролируемого выброса радиоактивности» в пределах территории станции. Это требовало эвакуации пострадавших зданий, закрытия ворот, ведущих на станцию, и уведомления NRC и штата Пенсильвания. Менее чем через полчаса... менеджер станции Три-Майл-Айленд объявил общую чрезвычайную ситуацию... Новые и тревожно высокие показания радиации в здании защитной оболочки убедили его объявить общую чрезвычайную ситуацию, которая была определена как имеющая «потенциал серьезных радиологических последствий для здоровья и безопасности населения».
Торнбург поручил Скрантону сбор и предоставление информации об аварии, поскольку был уверен в способностях и честности вице-губернатора.
Уровни, измеренные снаружи TMI-2 28 марта, были по любым стандартам очень низкими и вряд ли представляли угрозу общественному здоровью — при условии, что они не происходили непрерывно в течение длительного периода. У Met Ed было двадцать приборов для измерения радиоактивности окружающей среды в местах, окружающих площадку. Хотя один монитор дымовой трубы, откалиброванный для измерения очень низких уровней радиации, вышел из строя в начале аварии, показания других приборов давали достаточно надежную информацию о выбросах с завода. Максимальное показание составляло 7 миллибэр в час; большинство измерений находились в диапазоне 1 миллибэр в час или меньше. Эти значения были намного ниже количества радиации, обычно присутствующего в окружающей среде.
...Скрэнтон провел вторую пресс-конференцию за день... «На данный момент мы считаем, что опасности для здоровья населения по-прежнему нет». Заявления Скрантона не оставили сомнений в том, что штат списал коммунальное предприятие как партнера по реагированию на аварию. Штат надеялся, что получит большую выгоду в своих усилиях по охране здоровья населения, сотрудничая с NRC. Как вспоминал Кричлоу, «я думаю, мы просто инстинктивно предпочитали иметь дело с людьми из NRC».
Как и Хендри , Гилински считал это поводом для беспокойства, но не тревоги. Он старался придерживаться ранее запланированных встреч, чтобы избежать видимости кризиса, и в качестве исполняющего обязанности председателя большую часть дня отвечал на телефонные запросы членов Конгресса и репортеров.
По традиции, структуре и уставному мандату агентство было плохо подготовлено и плохо оснащено для реагирования на чрезвычайные ситуации на атомной станции. Это было не эксплуатационное агентство, которое управляло станциями или выполняло аварийные процедуры, а совещательное агентство, которое устанавливало правила, рассматривало заявки на лицензии и проводило инспекции. У него не было полномочий указывать коммунальному предприятию, что оно должно делать для стабилизации реактора, не было возможности управлять станцией и не было полномочий отдавать распоряжения об эвакуации близлежащей территории. Его роль в значительной степени ограничивалась сбором информации и выдачей рекомендаций. У NRC не было командной структуры для реагирования на крупную аварию.
на население в окрестностях Three Mile Island от радиоактивных выбросов, измеренных во время аварии, если таковые имеются, безусловно, будет неизмеримым и необнаружимым. В ходе аварии было выброшено около 2,5 миллионов кюри радиоактивных благородных газов и 15 кюри радиоактивного йода. Эти выбросы привели к средней дозе облучения 1,4 мбэр для примерно двух миллионов человек в районе площадки. Эта средняя доза составляет менее 1 % от годовой дозы как от естественного фонового излучения, так и от медицинской практики. Дозу в 1,4 мбэр можно также сравнить с разницей в годовых дозах фоновой радиации при проживании в кирпичном доме по сравнению с каркасным домом, что составляет дополнительные 14 мбэр/год; или при проживании в высокогорном Денвере, а не в Гаррисберге, что составляет дополнительные 80 мбэр/год.
среднем житель США получает ежегодное облучение от естественных источников около 310 миллибэр (3,1 миллизиверта или мЗв). Газы радон и торон составляют две трети этого облучения. Остальное приходится на космическое, земное и внутреннее излучение. Искусственные источники радиации от медицинской, коммерческой и промышленной деятельности вносят примерно 310 мбэр в наше годовое облучение. Одним из крупнейших из этих источников является компьютерная томография, на долю которой приходится около 150 мбэр. Другие медицинские процедуры вносят еще около 150 мбэр каждый год. Некоторые потребительские товары, такие как табак, удобрения, сварочные стержни, знаки выхода, светящиеся циферблаты часов и дымовые извещатели вносят около 10 мбэр в год. Круговая диаграмма (на странице) показывает источники, формирующие среднюю годовую дозу облучения в США в размере 620 мбэр.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )За кризисом на Три-Майл-Айленде вскоре последовало несколько масштабных расследований. NRC, штат Пенсильвания, комитеты Конгресса и группы ядерной промышленности спонсировали важные исследования, но наиболее заметные из расследований были проведены Президентской комиссией по аварии на Три-Майл-Айленде. В своей речи перед нацией об энергетической политике 5 апреля 1979 года президент Картер объявил, что создаст независимую комиссию «для расследования причин» аварии на Три-Майл-Айленде и «для выработки рекомендаций по повышению безопасности атомных электростанций». Шесть дней спустя он официально учредил комиссию и определил одиннадцать человек, которых он в нее назначил (двенадцатый был добавлен вскоре после этого). Предполагаемая стоимость исследования составляла около 1 миллиона долларов. Белый дом намеренно избегал включения в комиссию кого-либо, кто был связан с твердыми про- или антиядерными взглядами.
Комиссия Кемени работала в условиях жестких временных ограничений. Президент поручил ей представить окончательный отчет по Три-Майл-Айленду в течение шести месяцев после ее первого заседания. Комиссия провела свое расследование, назначив сотрудников и консультантов в целевые группы, которые изучали технические вопросы, роли NRC и Met Ed, готовность к чрезвычайным ситуациям, общественную информацию и последствия для здоровья. После проведения серии публичных слушаний, снятия более 150 показаний и сбора около трехсот кубических футов документов она представила свои выводы Картеру 30 октября 1979 года и опубликовала их для общественности на следующий день. Завершенное исследование состояло из 179-страничного обзора и девяти томов отчетов целевых групп, которые в общей сложности составили более 2200 страниц.
Еще один важный вопрос, который подняла очистка здания защитной оболочки, заключался в том, почему больше радиоактивного йода не вышло из станции. Хотя в результате аварии в окружающую среду было выброшено до 13 миллионов кюри радиоактивных благородных газов, было выпущено очень мало гораздо более опасного йода-131. Кюри — это единица измерения, которая ранее использовалась для обозначения скорости распада (или уровня активности) радиоактивных веществ. Из предполагаемых 64 миллионов кюри йода-131 в активной зоне во время аварии в атмосферу вытекло менее 20 кюри. Это был гораздо меньший выброс йода-131, чем предполагали эксперты по реакторам при прогнозировании последствий серьезной аварии реактора до Три-Майл-Айленда. Исследователи обнаружили, что большая часть йода-131 в активной зоне соединилась с другими элементами, образовав соединения, которые растворились в воде или прикрепились к металлическим поверхностям в здании защитной оболочки. В условиях активной зоны и здания реактора йод не оставался в газообразном состоянии достаточно долго, чтобы выйти за пределы станции в окружающую среду.
Гундерсен — инженер-атомщик и бывший руководитель атомной промышленности, ставший осведомителем, — провел собственный анализ, которым он впервые поделился на симпозиуме в Гаррисберге на прошлой неделе. «Я думаю, что цифры на веб-сайте NRC ошибаются в 100–1000 раз», — сказал он.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )водорода произошло практически во всем объеме 2 033 000 футов3 (57 600 м3) в течение приблизительно 12 с. Менее 5% горения произошло в первые 6 с, менее 40% в течение следующих 3 с, и более половины горения произошло в течение последних 3 с. Детонации не было. Самым горячим газом был газ, который сгорел приблизительно за 6 с до окончания горения. Несмотря на то, что газ отдавал тепло несгоревшему газу и окружающим поверхностям после сгорания, компрессионный нагрев был доминирующим и значительно повышал его температуру, пока давление не достигло пика.
горения (дефлаграции) водород был хорошо смешан с воздухом защитной оболочки. Средняя концентрация водорода была рассчитана как 7,9% на влажной основе. Горение водорода произошло на всех трех уровнях защитной оболочки. Горение началось где-то на самом нижнем уровне; вероятно, на западной стороне. Несмотря на то, что время горения составляло около 15 секунд, почти все горение произошло в течение 6-секундного периода. Более половины горения произошло в течение последних 3-секундного периода.
вынесла суровое обвинение Babcock & Wilcox, Met Ed, GPU и NRC. Она пояснила, что у нее нет полномочий делать выводы о будущем ядерной промышленности или сравнивать ядерную энергетику с другими источниками энергии. Она не намеревалась показать, что «атомная энергетика по своей сути слишком опасна, чтобы позволить ей продолжаться и расширяться», или что «страна должна активно двигаться вперед, чтобы развивать дополнительную коммерческую ядерную энергетику». Вместо этого комиссия предположила, «что если страна желает, по более масштабным причинам, противостоять рискам, которые по своей сути связаны с ядерной энергетикой, необходимы фундаментальные изменения, чтобы эти риски оставались в допустимых пределах». Она утверждала, что критические улучшения в безопасности реакторов требуют серьезных изменений, если не революции, в организации, практике, процедурах и, прежде всего, в «мышлении» ядерной промышленности и NRC.
Чтобы предотвратить ядерные аварии столь же серьезные, как на Три-Майл-Айленде, потребуются фундаментальные изменения в организации, процедурах и практике, а прежде всего — в подходах Комиссии по ядерному регулированию и, в той мере, в какой исследованные нами институты являются типичными, в ядерной промышленности.
течение некоторого времени после аварии, до того как были хорошо поняты фактические условия повреждения, GPU предполагал, что блок вернется в эксплуатацию. На это были направлены обширные усилия по планированию.
стойкий оптимизм относительно того, что ущерб за пределами известных территорий не был таким серьезным, как предполагалось по некоторым оценкам. На самом деле, он был хуже.
Однако эти выводы не указывают на причинно-следственную связь с аварией на TMI.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )продолжит осуществлять надзор за лицензированием и проводить инспекции станции до тех пор, пока станция не будет полностью выведена из эксплуатации, включая инспекции Независимой установки хранения отработанного топлива (ISFSI) до тех пор, пока отработанное топливо не будет окончательно удалено с площадки и действие лицензии не будет прекращено.
{{cite book}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
40°09′12″с.ш. 76°43′31″з.д. / 40,15329°с.ш. 76,72534°з.д. / 40,15329; -76,72534