Гаррисберг ядерная авария. Как американцам удалось предотвратить "чернобыль"

Далекий 1979-й был славным годом. В этом году случилось несколько революций, советские хоккеисты взяли «Кубок Вызова» у команды НХЛ, в Сахаре целых полчаса шел снег, а на Джимми Картера напал кролик. И за три недели до памятной атаки кролика произошла крупнейшая в США (а на тот момент — и в мире) авария на атомной станции. Эта катастрофа поставила крест на американской ядреной энергетике, и показала, что с атомом, хоть и мирным, шутки плохи.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд: первая ядерная

Объект: Энергоблок № 2 АЭС Three Mile Island (Три-Майл-Айленд, «Трехмильный остров») на одноименном острове на реке Саскуэханна, в 16 км южнее города Гаррисберг, штат Пенсильвания, США.

Причины

Можно выделить две причины катастрофы на АЭС Three Mile Island:

• «Спусковым механизмом» аварии стал вышедший из строя питательный насос второго контура охлаждения реактора.


• Аварийное развитие событий было обусловлено просто невероятным сочетанием целого ряда технических неполадок (заклинивание клапана, неправильные показания приборов, отказ нескольких насосов), грубых нарушений правил ремонта и эксплуатации, и пресловутого «человеческого фактора».

Люди, впервые столкнувшиеся с такой аварией, просто-напросто растерялись, у них не было ни соответствующей подготовки (к подобного рода нештатным ситуациям в то время вообще никто не был готов), ни понимания того, что происходит. Усугубили ситуацию безбожно вравшие приборы и большое количество проблем технического плана.

Поэтому и получилось то, что получилось — первая серьезная авария на АЭС, которая до трагических событий на Чернобыльской АЭС оставалась крупнейшей в мире.

Хроника событий

Авария на втором энергоблоке АЭС началась примерно в четыре утра 28 марта, и борьба за реактор велась до самого вечера, а полностью устранить опасность удалось лишь ко 2 апреля. Хроника событий этой аварии обширна, однако имеет смысл остановиться только на ее ключевых моментах.

Примерно 4.00. Остановка питательного насоса второго контура, в результате чего циркуляция воды прекратилась, а реактор начал перегреваться. Именно здесь случилось главное событие, послужившее началом аварии: из-за грубой ошибки, допущенной во время ремонта, не запустились аварийные насосы второго контура. Как выяснилось позже, проводившие ремонт техники не открыли задвижки на напоре, но операторы не могли видеть этого, так как индикаторы состояния насосов на пульте управления были просто-напросто закрыты ремонтными табличками!

Первые 12 секунд после аварии. Повышение температуры и давления в реакторе запустило систему аварийной защиты, которая заглушила атомный котел. Чуть ранее сработал предохранительный клапан, который начал выпускать из реактора пар и воду (она скапливалась в специальной емкости — барботере). Однако при достижении нормального давления клапан по какой-то причине не закрылся, что заметили только через 2,5 часа — за это время барботер переполнился, из-за критического уровня давления лопнули расположенные на нем предохранительные мембраны, и помещения гермооболочки начали заполняться перегретым паром и горячей радиоактивной водой.

4.02. Сработала система аварийного охлаждения реактора — в активную зону начала подаваться вода, которая из-за не закрывшегося клапана через барботер также поступала в гермооболочку.

4.05. Первая грубая ошибка операторов. Несмотря на то, что реактор был практически пуст, приборы показывали, что в нем слишком много воды, а поэтому операторы постепенно отключили все аварийные насосы, закачивающие воду в первый контур.

4.08. Операторы, наконец, обнаружили, что аварийные насосы второго контура не работают, но их запуск не особо исправил ситуацию.

Вплоть до 6.18 люди, опираясь на неверные показания приборов (и, в то же время, почему-то не замечая другие важные показатели, говорившие о характере аварии), пытались определить проблему и выполняли разнообразные действия, но лишь усугубили ситуацию. В результате активная зона реактора, лишенная охлаждения, начала в прямом смысле слова плавиться, хотя цепная ядерные реакции уже были остановлены. Перегрев был обусловлен распадом высокоактивных продуктов деления урана (именно из-за этого ядерный реактор не может быть остановлен сразу, в одно мгновение).

Лишь в 6.18 утра прибывший инженер определил истинную причину аварии, и слив воды из активной зоны реактора был прекращен. Однако насосы аварийного охлаждения, остановленные двумя часами ранее, по разным причинам удалось запустить лишь в 7.20, что и предотвратило катастрофу — специальная борированная вода, закачанная в активную зону, остановила ее нагрев и дальнейшее разрушение.

Казалось бы, авария предотвращена, и теперь можно спокойно заниматься полной остановкой реактора. Однако уже днем 28 марта выяснилось, что в корпусе реактора образовался огромный водородный пузырь, который мог в любую секунду вспыхнуть и взорваться — такой взрыв на АЭС привел бы к страшной катастрофе. Но откуда взялся этот водород? Он образовался из-за реакции раскаленного циркония с раскаленным же водяным паром, который буквально распадался на атомы кислорода и водорода. Кислород окислял цирконий, а свободный водород скапливался под крышкой реактора — так и образовался взрывоопасный пузырь.

Вечером, в 19.50 удалось восстановить работу одного из насосов первого контура, который, правда, проработал всего 15 секунд, но это позволило вскоре запустить остальные насосы и восстановить более или менее нормальную работу первого контура системы охлаждения реактора.

Вплоть до 2 апреля операторы работали над удалением из-под крышки реактора водорода — эта операция увенчалась успехом, и опасность неуправляемого развития аварии была полностью устранена.

Интересно, что в 6.30 утра операторы хотели провести разведку внутри гермооболочки, так сказать, посмотреть на аварию «изнутри», однако начальство станции не дало разрешения на вылазку. Как выяснилось позже, это спасло людей от неминуемой гибели — к тому времени радиационный фон в помещениях гермооболочки превышал норму в сотни раз!

А уже 1 апреля на станцию Три-Майл-Айленд с визитом прибыл сам президент США Джимми Картер, который успокоил людей и рассказал, что никакой опасности нет. И если верить официальным данным, то опасности действительно не было, но волнение людей, возникшее из-за аварии, понять можно.

АЭС Три-Майл-Айленд

Поcледствия аварии

Удивительно, но авария на АЭС Три-Майл-Айленд не имела серьезных последствий для здоровья людей и экологии, однако она оказала самое серьезное влияние на умы людей и американскую ядерную энергетику. Но, несмотря на это, все работы по устранению последствий аварии были завершены лишь к 1993 году!

Разрушения активной зоны. Температура в реакторе во время аварии достигала 2200 градусов, в результате расплавилось около половины всех компонентов активной зоны. В абсолютных цифрах это составляет почти 62 тонны.

Радиоактивное загрязнение. Из атомного реактора вытекло большое количество радиоактивной воды, в результате чего уровень радиоактивности в помещениях гермооболочки более чем в 600 раз превысил норму. Некоторое количество радиоактивных газов и пара попало в атмосферу, и в результате каждый житель 16-километровой зоны вокруг АЭС получил облучение не больше, чем во время сеанса флюорографии. Самого опасного — выбросов в атмосферу и воду высокоактивных нуклидов — удалось избежать, поэтому местность осталась «чистой».

Крах атомной энергетики США. После аварии на АЭС Три-Майл-Айленд в США было принято решение больше не строить атомных электростанций, что привело к застою в американской атомной энергетике.

Психология людей и «китайский синдром». По просто удивительному стечению обстоятельств за две недели до аварии на большие экраны вышел фильм «Китайский синдром», повествующий о катастрофе на АЭС. Жаргонный термин «китайский синдром», придуманный в 1960-х годах физиками-ядерщиками, означает аварию, при которой топливо в реакторе плавится и прожигает защитную оболочку. А ведь во втором энергоблоке АЭС Три-Майл-Айленд произошло именно расплавление активной зоны реактора! Так что нет ничего странного в том, что после реальной аварии поднялась паника, и никакие уверения высокопоставленных чиновников, включая самого президента США, не могли окончательно успокоить людей.

Современное положение

В настоящее время АЭС Three Mile Island продолжает работу — функционирует энергоблок № 1, который во время аварии находился в ремонте, и был запущен в 1985году. Второй энергоблок закрыт, внутренняя часть реактора полностью вынута и утилизирована, а за площадкой ведется наблюдение. Станция будет работать до 2034 года.

Интересно, что в 2010 году турбогенератор аварийного второго энергоблока был продан, снят и по частям перевезен на атомную станцию Shearon Harris (штат Северная Каролина, США), где занял место в новом энергоблоке. Удивительно? Нисколько. Ведь это оборудование проработало всего полгода, а во время аварии не пострадало и не получило радиоактивного заражения — не пропадать же многомиллионному добру)

Что сделано, чтобы подобное не повторилось

Одним из результатов расследования причин аварии стало понимание, что операторы станции были элементарно не готовы к инциденту. Эту проблему решили пересмотром концепции подготовки операторов АЭС: если раньше упор делался на то, чтобы люди анализировали ситуацию и самостоятельно искали решение, то теперь операторы учились работать преимущественно по заранее подготовленным «сценариям» аварий.

Аналогичные происшествия

Через семь лет в СССР произошла авария, которая в прямом и переносном смысле затмила инцидент на АЭС Три-Майл-Айленд — это печально известная катастрофа на Чернобыльской АЭС, произошедшая 26 апреля 1986 года. Интересно, что ход обеих аварий был схожим, однако в четвертом энергоблоке ЧАЭС произошло то, чего не случилось у американцев — прогремел взрыв, имевший самые серьезные последствия.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд также меркнет и на фоне аварии на АЭС «Фукусима», которая произошла в Японии во время цунами и землетрясения 11 марта 2011 года. И японская, и советская аварии все еще доставляют немало беспокойств, и остается надеяться, что мир больше не увидит новых ядерных катастроф.

Произошла одна из крупнейших аварий в и в истории . Более трагическими стали лишь и в Японии на станции . Сочетание технических проблем, а также нарушение регламентов по эксплуатации и ремонтным работам привели обычную аварийную ситуацию в крайне тяжелую. В результате на втором энергоблоке станции Три-Майл-Айленд была повреждена активная зона реактора (в общей сложности 45%), включая часть урановых стержней.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд в США

28 марта 1979

Хронология событий

За две недели до аварии в американских кинотеатрах вышел , в котором была показана авария на атомной электростанции и её последствия. В результате 29-31 марта окрестные жители спешно покидали свои дома, не понимая, что происходит на станции. А фильм, во многом благодаря аварии, стал блокбастером и собрал только в Штатах 51,72 миллиона долларов и получил четыре номинации на кинопремию Оскар в США. Ликвидация последствий аварии продолжалась до 1993 года и обошлась правительству страны в 975 миллионов долларов. На станции была проведена дезактивация и выгрузка топлива. Второй энергоблок и сейчас находится под постоянным контролем.

Официально не было зафиксировано ни одной жертвы в результате аварии. Радиоактивные частицы, попавшие в окружающую среду были крайне незначительны в своем количестве, потому информация об этом событии вряд ли будет отражена в ОГЭ по биологии 2017 , в отличие, к примеру, от Чернобыльской катастрофы и Фукусимской трагедии, нанесших окружающей среде огромный ущерб. Однако, авария на Три-Майл-Айленд вызвала, в первую очередь, широкий информационный резонанс и, получив пятый уровень опасности по , ускорила развитие антиядерной кампании в США, которая привела к застою в атомной энергетике страны на десятилетия, лишь подогреваясь последующими авариями в Чернобыле и на Фукусиме.

Хронология аварии на АЭС Три-Майл-Айленд в США. 28 марта 1979

На станции Три-Майл-Айленд в США были установлены два реактора типа , мощность 802 и 906 МВт соответственно. 28 марта 1979 года в четыре часа утра по местному времени произошла авария на втором из них.

4 часа 00 минут 00 секунд

Примем это время за точку отсчета событий. В результате отказа насосов во втором контуре системы охлаждения реактора №2 в парогенераторы перестала поступать вода, охлаждающая генератор. Это автоматически привело к выключению турбогенератора и включению аварийной системы подачи воды тремя аварийными насосами. Однако вода так и не поступила в генератор. Из-за человеческой ошибки во время планового ремонта, произошедшего за несколько дней до аварии, были закрыты задвижки подачи воды с аварийных насосов.

Первые 12 секунд после аварии

В результате прекратился отвод тепла с первого контура реактора. Растущее давление уже через несколько секунд превысило допустимый предел. Как правило, это приводит к открытию дополнительного клапана системы компенсации давления, которая позволяет сбросить пар в барботёр – специальную ёмкость. Так случилось и на этот раз, поэтому рост давления на реакторе замедлился. Тем не менее, спустя 9 секунд включилась аварийная защита реактора, так как давление достигло 17 МПа.

Температура упала, а объем воды стал уменьшаться. Давление наоборот, стало резко падать. Падение давления до 12 МПа должно было привести к закрытию клапана барботёра, но этого не случилось. При этом пульт оператора показывал, что клапан закрыт. На деле оказалось, что сигнал на пульте управления означает не закрытие клапана барботёра, а отключение его от электричества.

4 часа 01 минута

Время полного осушения парогенератора занимает от 30 до 60 секунд. Так что, теплоотвод уже спустя минуту полностью прекратился.

4 часа 02 минуты

Через две минуты после падения давления ниже 12 МПа включается аварийное охлаждение активной зоны реактора.

4 часа 05 минут

Персонал станции отключил два из аварийных насосов, а мощность третьего снизил более чем в два раза, исходя из показателей уровнемера компенсатора объема. Но уровнемер давал некорректные показания и падение давления в реакторе продолжалось из-за некомпенсированной течи. Это привело давление к точке насыщения, когда из воды стали появляться пузырьки пара, еще больше увеличивая неверные показания уровнемера. Тогда операторы стали сливать воду также через дренажную линию первого контура реактора.

4 часа 08 минут

Спустя восемь минут после начала аварии было обнаружено, что клапаны аварийных насосов закрыты. Операторы поняли, что вода в парогенератор не поступает и открыли эти задвижки. Отсутствие воды в парогенераторе в течение восьми минут не могло сильно навредить реактору, но отвлекло персонал, который решил, что проблема на реакторе решена.

4 часа 14 минут

В частности операторы не заметили, что предохранительный клапан барботера так и не закрылся. Хотя датчик температуры показывал превышение 100 градусов, операторы посчитали это остаточным разогревом от сброса пара в начале инцидента, что считалось нормой. Через 14 минут операторы обратили внимание на срабатывание предохранителей в барботере из-за роста давления. Это означало поступление пара в помещение гермооболочки реактора.

4 часа 38 минут

Проверяющие в реакторном отделении заметили работающие насосы, забирающие воду из бака-барботёра. Насосы были выключены, так как не было понимания о большом количестве воды в баке.

4 часа 50 минут – 5 часов 00 минут

Температура в гермооболочке выросла на 50 градусов, подросло и давление. Было замечено снижение поглотителя – борной кислоты. А нейтронный поток наоборот стал усиливаться, хотя регулирующие стержни были полностью погружены. Все эти факторы указывали на появление сильной течи внутри реактора. Операторы приняли решение ввести бор для снижения критичности реактора.

5 часов 13 минут

В результате нарушения циркуляционных процессов в реакторе началась вибрация на двух главных насосах. В целях сохранения целостности их и трубопроводов, насосы отключили.

5 часов 45 минут

Спустя полчаса были отключены два оставшихся главных насоса – контролируемая циркуляция в реакторе прекратилась. По причине накопившегося в реакторе газопарового пузыря, естественная циркуляция также была нарушена.

6 часов 18 минут

Прибывший инженер обнаружил проблему – до сих пор открытый клапан. В результате была остановлена течь. Однако, разрушение активной зоны реактора продолжилось. Температура достигла 2 200 градусов по Цельсию. Началось окисление оболочек ТВЭЛов , их последующему разрушению и стеканию вниз реактора.

6 часов 30 минут

Был подан запрос на вхождение работников в зону реактора, но руководство его не подтвердило, что позволило спасти жизни людей.

7 часов 10 минут

Спустя три с лишним часа от начала инцидента была обнаружена высокая радиоактивность в первом контуре, что подтверждало повреждение ТВЭЛов.

7 часов 20 минут – 8 часов 00 минут

Снова запустили аварийные насосы, борированной воды в которых хватило лишь на 40 минут работы. Тем не менее, временно активная зона реактора была накрыта.

8 часов 30 минут – 11 часов 30 минут

Пришло понимание отсутствия естественной циркуляции в контуре. Была предпринята попытка поднять давление и запустить циркуляционные насосы, но неудачная.

11 часов 40 минут

Принято решение о постепенном снижении давления в первом контуре реактора, для включения работы гидроаккумуляторов. В целом это было почти неудачно. Аккумуляторы работали недолго и волы в реактор поступило недостаточное количество. С другой стороны падение давления мешало запуску циркуляционных насосов. В активной зоне начались возгорания водороды.

16 часов 00 минут

Спустя десять часов после начала аварии было принято обратное решение – о подъеме давления в реакторе и новой попытке запуска циркуляционных насосов.

19 часов 50 минут

Был запущен первый циркуляционный насос, проработавший всего 15 секунд. Этого хватило, чтобы залить реактор несколькими десятками кубометров воды, сконденсировавшей пар. В результате были запущены остальные циркуляционные насосы. Водород под крышкой реактора был постепенно удален. Холодный останов реактор был завершен только спустя месяц.

Слайд 2

Авария, произошедшая 28 марта 1979 года на АЭС Три-Майл-Айленд считается самой крупной ядерной аварией в США. До Чернобыльской аварии, произошедшей 26 апреля 1986 года, авария на Три-Майл-Айленд считалась самой тяжелой ядерной аварией в мире

Слайд 3

Причины

Было проведено тщательное расследование обстоятельств аварии. Было признано, что операторы допустили ряд ошибок, которые серьёзно ухудшили ситуацию. Эти ошибки были вызваны тем, что они были перегружены информацией, часть которой не относилась к ситуации, а часть была просто неверной. После аварии были внесены изменения в систему подготовки операторов. Были также улучшены пульты управления и другое оборудование станции. На всех атомных станциях США были составлены планы действий на случай аварии, предусматривающие быстрое оповещение жителей в 10-мильной зоне.

Слайд 4

Последствия

Хотя ядерное топливо частично расплавилось, оно не прожгло корпус реактора, так что радиоактивные вещества, в основном, остались внутри. Территория станции также была загрязнена радиоактивной водой, вытекшей из первого контура. Было решено, что в эвакуации населения, проживавшего рядом со станцией, нет необходимости, однако губернатор Пенсильвании посоветовал покинуть пятимильную (8 км) зону беременным женщинам и детям дошкольного возраста. Работы по устранению последствий аварии были начаты в августе 1979 года и официально завершены в декабре 1993 г. Они обошлись в 975 миллионов долларов США.

Слайд 5

Фильм «Китайский синдром»

Авария на АЭС «Три-МайлАйленд» произошла через несколько дней после выхода в прокат кинофильма «Китайский синдром», сюжет которого построен вокруг расследования проблем с надёжностью атомной электростанции, проводимого тележурналисткой и сотрудником станции. В одном из эпизодов показан инцидент, очень похожий на то, что в действительности произошло на «Три-МайлАйленд»: оператор, введённый в заблуждение неисправным датчиком, отключает аварийную подачу воды в активную зону и это едва не приводит к её расплавлению По ещё одному совпадению, один из персонажей фильма говорит, что такая авария может привести к эвакуации людей с территории «размером с Пенсильванию».

26 апреля 1986 года в СССР произошла крупнейшая в истории атомной энергетики авария на Чернобыльской АЭС. Об этой аварии было известно во всём мире, и даже само слово "Чернобыль" превратилось в нарицательное, обозначающее масштабную катастрофу. Гораздо менее известна авария на атомной электростанции Три-Майл-Айленд (Three Mile Island), случившаяся за семь лет до чернобыльской и лишь благодаря счастливому случаю не переросшая в апокалиптическую катастрофу. Но даже несмотря на то, что катастрофа была предотвращена и никто не пострадал, это сделало её самой масштабной катастрофой в американской атомной энергетике и нанесло тяжелейший удар по самой мощной и развитой в мире атомной отрасли, а также спровоцировало общенациональную панику. Лайф выяснил, как американцам удалось предотвратить свой Чернобыль.

Строительство

1960-е и 70-е годы стали золотым веком мировой атомной энергетики. Ведущие страны мира строили новые АЭС пачками, одну за другой. Атомная энергетика считалась самым перспективным и выгодным источником получения энергии. В наибольшей степени атомный бум затронул три страны: США, СССР и Францию, где было построено наибольшее число АЭС. Абсолютным лидером как по числу атомных станций, так и по их суммарной мощности были США.

АЭС Три-Майл-Айленд, которой суждено было стать местом самой серьёзной аварии в американской атомной отрасли, была заложена в 1968 году, а спустя шесть лет первый её энергоблок был пущен в эксплуатацию. Всего за несколько месяцев до аварии был достроен и запущен второй энергоблок, который и стал причиной драматических событий.

Атомная станция была построена всего в 16 километрах от города Гаррисберг, являвшегося столицей штата Пенсильвания, и в случае возникновения проблем потребовалась бы срочная эвакуация большого количества людей.

Авария

Если катастрофа на Чернобыльской АЭС произошла буквально за несколько секунд, в Америке события развивались, как в лучших голливудских триллерах, и держали всех в напряжении на протяжении нескольких дней.

Ночью 28 марта 1979 года реактор работал в штатном режиме и ничто не предвещало серьёзной опасности. Точнее, некоторые проблемы были, но эти проблемы были понятными и предсказуемыми. Речь идёт о небольшой протечке теплоносителя ядерного реактора через клапан компенсатора давления, из-за чего приходилось сливать барботажный бак раз в восемь часов. Стоит отметить, что хотя протечка и была небольшой, она превышала допустимые инструкциями показатели и фактически АЭС работала с серьёзным нарушением.

Тем не менее это было некритично и персонал знал, что делать. Однако в то же время забился трубопровод выгрузки, который пытались прочистить смесью воды и сжатого воздуха. Предположительно, в ходе этой процедуры вода попала на один из обратных клапанов, оказавшийся неисправным. Через него она попала в систему управления пневмоприводами арматуры, что привело к их одномоментному срабатыванию и закрытию арматуры на входе и выходе фильтров конденсатоочистки.

Это, в свою очередь, привело к отключению турбогенератора и насосов. Моментально начали расти температура и давление в реакторе.

После этого сработала автоматическая система безопасности, и всё стало бы приходить в норму, но вмешался человеческий фактор, превративший небольшой инцидент в крупнейшую в американской истории аварию на атомном объекте.

Персоналу необходимо было расхолодить реактор. Однако они даже не догадывались, что их действия только усугубляют ситуацию, а не исправляют её. Недавно на станции был ремонт и индикаторы задвижек аварийных питательных насосов на пульте управления были закрыты бумажками. Персонал несколько минут даже не догадывался, что задвижки закрыты. Кроме того, не закрылся клапан компенсатора давления, из-за чего происходила утечка теплоносителя.

Персонал АЭС не сумел сориентироваться и, не замечая течи, делал всё по штатной инструкции. Они отключили один из аварийных насосов и ограничили подачу воды, что привело к падению давления, закипанию воды и заполнению среды контура паром, тогда как персонал полагал, что он заполняется водой.

Сброс воды через неисправный клапан привёл к переполнению барботажного бака и разрыву его предохранительной мембраны, из-за чего кипяток и пар стали поступать в гермооболочку.

Персонал продолжал ломать голову над тем, что делать. Позднее оказалось, что сотрудники АЭС вообще были слабо подготовлены к нештатным ситуациям и ЧП. Кроме того, противоречивые симптомы и показания датчиков приводили их в замешательство. Но тут их смена закончилась и на работу заступили другие операторы.

Им наконец удалось определить неисправность клапана компенсатора давления и устранить течь. Однако после этого началось быстрое окисление и разрушение тепловыделяющих элементов реактора. Новая смена операторов не знала о проблемах с теплоносителем и попыталась запустить насосы для охлаждения, чего сделать не удалось из-за нехватки воды (впрочем, одна попытка оказалась успешной). Началось разрушение активной зоны реактора.

Ситуацию спасла автоматическая система охлаждения реактора, включившаяся в этот момент. Персонал, действовавший фактически вслепую и толком не понимавший, что им досталось в наследство от предыдущей смены (хотя и не потерявший контроля над ситуацией), принял решение не вмешиваться в её работу.

Разрушение реактора было приостановлено (всего было повреждено около 45% активной зоны реактора), однако его охлаждение по-прежнему было проблемой. Персонал уже понял, что насосы не сработали из-за заполнения областей паром. А без насосов приходилось охлаждать реактор борированной водой, а её запас был существенно ограничен. Попытка поднять давление в первом контуре для конденсации пара не удалась. Тогда попытались, наоборот, снизить давление до минимально возможного, но из-за того, что началось повторное осушение активной зоны, от этой попытки также отказались.

Только к вечеру удалось запустить насосы, после чего критическая фаза миновала. Однако было отмечено скопление водорода в теплоносителе, что вызвало настоящую панику в СМИ и всей Пенсильвании. От водорода удалось избавиться к 1 апреля, и этот момент считается официальным окончанием кризисной фазы, после которой какая-либо опасность миновала.

В случае если бы катастрофу не удалось предотвратить, экстренной эвакуации подлежали бы более 660 тысяч жителей окрестных районов. Для сравнения: после аварии на Чернобыльской АЭС было эвакуировано около 115 тысяч.

По международной шкале ядерных событий (INES) - общепринятой системе оценки аварий в атомной отрасли - аварии на АЭС Три-Майл-Айленд был присвоен 5-й уровень. Более серьёзные аварии случались только на химкомбинате "Маяк" в 1957 году (6-й уровень), а также в Чернобыле (1986 год) и в Фукусиме (2011 год).

Китайский синдром

Хотя катастрофических последствий удалось избежать, авария на АЭС вызвала беспрецедентную панику в американском обществе. В отличие от чернобыльской аварии, о которой советские СМИ сообщили только через несколько суток, американская освещалась едва ли не в прямом эфире. После того как СМИ узнали о том, что в теплоносителе скапливается водород, они принялись публиковать статьи под апокалиптическими заголовками, в духе того, что сейчас этот водород взорвётся вместе с реактором и тогда точно наступит апокалипсис, хотя такое развитие событий было маловероятно.

Дополнительно невротизировал общество художественный фильм "Китайский синдром", вышедший в широкий прокат буквально за пару недель до аварии. Этот фильм, весьма далёкий от реальности, как раз был посвящён катастрофе на атомной станции, причём в нём утверждалось, что расплавившийся реактор прожжёт земную кору буквально до Китая, то есть практически насквозь. Это было очевидной нелепостью, тем не менее на первой же пресс-конференции после аварии специалистов буквально засыпали вопросами о том, насколько близка случившаяся катастрофа к событиям фильма?

На волне всеобщей паники фильм "Китайский синдром" получил четыре номинации на "Оскар", а сам термин "китайский синдром" стал нарицательным и обозначает паническое преувеличение возможностей ядерной энергетики и суеверное отношение к ним.

Однако в первые дни было не до смеха. Даже после того, как удалось охладить реактор, над вентиляционной трубой станции были взяты замеры, в которых были превышены показатели радиации. Возник вопрос об эвакуации прилегающей населённой зоны. Губернатор штата Пенсильвания обратился к жителям штата, заявив о добровольной эвакуации беременных женщин и детей. Однако через несколько часов он вновь выступил с обращением, в котором подчеркнул, что нет никакой необходимости в экстренной ситуации. Тем не менее полумиллионное население гаррисбергской агломерации в буквальном смысле слова сидело на чемоданах в ожидании эвакуации. А противоречивые заявления властей и СМИ привели к тому, что примерно треть населения близлежащих районов (около 200 тысяч человек) села в автомобили и поехала куда глаза глядят, лишь бы подальше от опасного места.

Чтобы успокоить население, 1 апреля на станцию прибыл лично президент США Джимми Картер. Это было сигналом того, что критическая фаза миновала, иначе первое лицо государства не стало бы подвергать себя опасности. Тем не менее уехавшие местные жители стали возвращаться в дома лишь через несколько дней.

Последствия

В результате аварии на АЭС не пострадал ни один человек, выброс радиоактивных частиц также был незначителен, катастрофические последствия удалось предотвратить. Тем не менее это ЧП напугало американское общество. Резко активизировалось движение за запрет атомной энергетики и ядерного оружия. По всей страны проходили митинги с требованиями закрытия атомной отрасли, в которых принимали участие сотни тысяч человек. Антиатомный митинг в Нью-Йорке собрал рекордное число участников - около 200 тысяч человек.

Хотя протестное движение вскоре затихло, над атомной отраслью был установлен очень жёсткий государственный контроль, переработаны меры безопасности. Гораздо более тщательно проводилось обучение персонала, старых сотрудников отправляли на переобучение, особое внимание уделялось реагированию на нештатные ситуации. Каждая атомная электростанция обязана была разработать детальные планы эвакуации населения из близлежащих районов на случай возможных аварий. А в том случае если данная эвакуация по каким-либо причинам была невозможной, АЭС просто лишалась лицензии и прекращала свою деятельность.

АЭС Три-Майл-Айленд вынуждена была заплатить 25 миллионов долларов в качестве компенсации по коллективному иску граждан и ещё 82 миллиона в качестве компенсаций за потери бизнеса и расходы на эвакуацию.

На ликвидацию последствий аварии на АЭС было потрачено около миллиарда долларов. Второй энергоблок, на котором произошла авария, до сих пор не функционирует и уже не будет запущен.

Это ЧП до сих пор остаётся крупнейшим в американской истории. Авария нанесла сокрушительный удар американской атомной отрасли, вызвав тяжелейшую депрессию. Если ранее Америка была абсолютным мировым лидером атомной энергетики и строила АЭС десятками, то за последующие 30 с лишним лет не было заложено ни одной новой станции, а все проекты, находившиеся в стадии строительства, были заморожены на несколько лет и достроены существенно позже.

Расплавилась.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Топ-10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации

Авария на реакторе SL-1 - ликвидация последствий

Авария на реакторе SL-1 - механизмы процесса

ЯДЕРНЫЕ КАТАСТРОФЫ КОТОРЫЕ СКРЫВАЛИ

10 САМЫХ СТРАШНЫХ ЯДЕРНЫХ КАТАСТРОФ НА ЗЕМЛЕ

Субтитры

Интересные факты. Топ-10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации. Мы панически боимся аварий на атомных электростанциях - память о Чернобыле до сих пор не стёрлась и вряд ли сотрётся. А ведь были ещё аварии на Три-Майл-Айленд, Фукусиме и множестве других, не столь известных объектов, но при этом также разрушительные и смертоносные. Часть из них правительственные организации пытались скрыть, чтобы не распространять панику, но информация имеет свойство утекать быстрее, чем радиация. 1. Авария на SL-1, опытной АЭС в Айдахо, США, случилась 3 января 1961 года. Три работника станции занимались присоединением стержней регулирования к механизму привода, когда произошёл взрыв. Двое операторов погибли на месте, третий скончался немногим позже. Тела пришлось хоронить в свинцовых гробах, столь высок был уровень их радиации. 2. Утечка в Чёрч-Рок, Нью-Мексико, США, 16 июля 1979 года. В районе этого небольшого городка когда-то располагались крупнейшие шахты по добыче урана в стране, радиоактивные отходы были помещены в хвостохранилище. Во время аварии плотина, огораживающая зону, разрушилась, и в реку Пуэрко смыло около 94 миллионов галлонов загрязнённой воды и более тысячи тонн твёрдых радиоактивных отходов. Уровень радиации в реке превысил норму в 6000 раз, но, несмотря на просьбы местных жителей, область Чёрч-Рок так и не объявили опасной зоной. 3. Авария на реакторе NRX, Канада, 12 декабря 1957 года произошла из-за ошибок при конструкции экспериментальной системы охлаждения стержней, а также неверных действий операторов. В результате перегрева часть топлива расплавилась, каландр-бак с тяжёлой водой лопнул в нескольких местах и произошла утечка. Вода затем была слита в поле для сбросных вод и, к счастью, никто не пострадал, хотя до настоящей катастрофы оставался лишь шаг. 4. Утечка радиации после взрыва бомбы Baneberry на Невадском испытательном полигоне, США, 18 декабря 1970 года. Проводились вполне обычные подземные испытания бомбы мощью в 10 килотонн, как вдруг из открывшейся трещины в воздух на 90 метров взметнулся фонтан радиоактивной пыли и газа. От утечки радиации пострадали 86 испытателей, двое из них годом позже умерли от лейкемии. 5. Катастрофа на металлообрабатывающем заводе Ачеринокс, Испания, май 1998 года. Источник цезия-137 каким-то образом затесался среди металлического мусора, незамеченный детекторами. Завод переплавил его, и в атмосферу оказалось выброшено радиоактивное облако. Результат - 40 кубометров загрязнённой воды, 2000 тонн радиоактивного пепла, 150 тонн загрязнённого оборудования. Очистка завода обошлась компании в 26 миллионов долларов. 6. Землетрясение неподалёку от АЭС Касивадзаки-Карива, Япония, 16 июля 2007 года. Данная АЭС - крупнейшая в мире, при этом расположенная в отнюдь не безопасной зоне. Землетрясение нанесло станции значительный ущерб, что вылилось в утечку радиоактивной воды и пыли за пределы АЭС. Часть воды смыло в море, убытки составили около 12,5 миллиардов долларов. 7. Авария на атомной подлодке К-431, бухта Чамжа, СССР, 10 августа 1985 года. В результате несоблюдения техники безопасности при перезарядке активных зон реакторов и прохождения рядом с подлодкой торпедного катера произошёл мощнейший тепловой взрыв. Десять матросов и офицеров погибли мгновенно, а пожар пришлось тушить людям без подготовки и защитных костюмов. В результате число пострадавших достигло почти 300 человек, на дне бухты сформировался очаг радиоактивного загрязнения, а ось радиоактивных осадков вышла к морю на побережье Уссурийского залива. 8. Авария на заводе «Рокки Флэтс», Колорадо, США, 11 сентября 1957 года. Завод производил оружейный плутоний и детали для производства ядерных боеприпасов армии США. Во время крупного пожара загрязнённые участки пытались тушить обычной водой, вследствие чего более 100 кубометров воды утекло в местную канализацию. Столб радиоактивной пыли поднялся на высоту около 50 метров, достигнув города Денвер, располагавшегося неподалёку. До закрытия завода в 1992 году произошло около 200 утечек радиации, но, несмотря на это, предприятие продолжало расширяться, а факты о проблемах - замалчиваться. 9. Авария на Сибирском химическом комбинате, Северск, Россия, 6 апреля 1993 года. Взрыв на радиохимическом заводе разрушил один из аппаратов по экстракции урана и плутония, в результате чего те были в огромном количестве выброшены в атмосферу. Загрязнению подверглись леса к северо-востоку от завода, соседние промышленные площадки, сельхозугодья. Пострадало около 2000 человек. 10. Авария на полигоне Санта-Сусанна, США, 13 июля 1959 года. Полигон, расположенный около Лос-Анджелеса, служил для испытаний частными компаниями ракетных двигателей для НАСА. Там происходило множество аварий, но худшей стала катастрофа, в результате которой частично расплавился крупнейший реактор на всём полигоне. Чтобы предотвратить взрыв, радиоактивный газ был выпущен в воздух, причём ремонтные работы (и утечка газа) продолжались несколько недель. До 1979 года инцидент старательно замалчивали. Подписывайтесь на канал LtdenisFacts, ставьте лайки, пишите комментарии и делитесь с друзьями. Пока. До новых встреч!

Хронологическое описание аварии

Аварийная остановка реактора

В ночь с 27 на 28 марта 1979 года энергоблок №2 работал на 97% мощности. Непосредственно перед началом аварийных событий системы энергоблока работали в штатном режиме, за исключением двух известных для персонала проблем . Во-первых, это постоянная небольшая протечка теплоносителя через затвор одного из клапанов компенсатора давления, из-за чего в сбросном трубопроводе держалась повышенная температура , а избыток среды из бака-барботера приходилось сливать примерно раз в каждые 8 часов . Во-вторых, при осуществлении регулярной процедуры выгрузки (замены) ионообменной смолы из фильтра конденсатоочистки второго контура произошло блокирование (закупоривание) смолой трубопровода выгрузки, и около 11 часов предпринимались попытки продуть его смесью сжатого воздуха и воды. Наиболее вероятно, возникшие при выполнении этой операции неполадки стали первым звеном во всей последующей цепи аварийных событий .

Предположительно, вода от одного из фильтров конденсатоочистки через неисправный обратный клапан попала в систему сжатого воздуха, который использовался в том числе и для управления пневматическими приводами арматуры. Конкретный механизм воздействия воды на функционирование системы так и не был установлен, известно лишь то, что в 4:00:36 (-0:00:01 - время от условной точки отсчета) произошло неожиданное единовременное срабатывание пневмоприводов и закрытие всей арматуры, установленной на входе и выходе из фильтров конденсатоочистки . Поток рабочей среды оказался полностью перекрыт и работа второго контура станции была нарушена. Последовательно отключились конденсатные, питательные насосы и турбогенератор. Вода перестала поступать в парогенераторы и теплоотвод от реактора ухудшился.

Возможность возникновения подобной аварийной ситуации была учтена при проектировании станции. Соответственно, была предусмотрена система аварийной подачи питательной воды в парогенераторы из баков запаса конденсата, а персонал был обучен управлению станцией в таких условиях. Переходной процесс занял несколько секунд за которые, автоматически, без участия операторов, произошло следующее :

• 04:00:37 (00:00:00) - остановка турбогенератора;
• 04:00:37 (00:00:00) - запуск насосов аварийной питательной воды;
• 04:00:40 (00:00:03) - срабатывание электромагнитного клапана компенсатора давления (из-за повышения давления в реакторной установке выше 15,5 МПа);
• 04:00:45 (00:00:08) - срабатывание аварийной защиты реактора , остановка ядерной реакции (из-за повышения давления в реакторной установке выше 16,2 МПа)
• 04:00:49 (00:00:12) - снижение давления в реакторной установке ниже 15,2 МПа (так как после остановки ядерной реакции энерговыделение в реакторе снизилось)

Операторам оставалось лишь убедиться в срабатывании автоматики, произвести необходимые переключения в электрической части станции и приступить к расхолаживанию реактора. Необходимость последнего обусловлена наличием остаточного энерговыделения : сразу после остановки тепловая мощность реактора достигает 160 МВт, через час снижается до 33 МВт, через десять до 15 МВт и затем уменьшается сравнительно медленно .

Утечка теплоносителя

Операторы уже сталкивались с подобной внезапной остановкой реактора, однако на этот раз имелось два отклонения от стандартного сценария, о которых персонал станции еще не догадывался. Во-первых, задвижки на напоре аварийных питательных насосов оказались ошибочно закрыты и охлаждение через парогенераторы было временно потеряно (ошибочное состояние задвижек было определено уже через 8 минут и не оказало значительного влияния на последствия аварии ). Во-вторых, что гораздо важнее, электромагнитный клапан компенсатора давления по неизвестной причине не закрылся после снижения давления в реакторной установке, и происходила непрерывная потеря теплоносителя из первого контура с расходом приблизительно 50 м 3 /ч (в перерасчете на жидкость) .

Действуя по обычной для описываемого сценария процедуре, операторы предприняли шаги для компенсации ожидаемого уменьшения объема теплоносителя первого контура : подача воды (подпитка) в реакторную установку была увеличена, а отбор её на очистку (продувка) уменьшен. Несмотря на корректирующие действия операторов, к 04:01:25(+00:00:48) уровень в компенсаторе давления снизился с номинальных 6350 мм до 4013 мм, а в 4:02:38 (+0:02:01) давление в реакторной установке упало ниже 11,3 МПа и автоматически включились насосы системы аварийного охлаждения реактора, подающие воду в первый контур с расходом в 227 м 3 /час и предназначенные для компенсации утечек.

К несчастью, не подозревая о наличии течи и наблюдая быстрый рост уровня воды в компенсаторе давления (7416 мм к 04:04:05(+00:03:28)), операторы посчитали такую подпитку явно избыточной . Таким образом, в 4:05:15 (+0:04:38) был отключен один из насосов аварийного охлаждения и снижена подача воды в первый контур до 5,7 м 3 /час , кроме того, была предпринята попытка кратковременно увеличить отбор теплоносителя через линию продувки вплоть до 36,3 м 3 /час . Эти действия лишь ухудшили ситуацию, давление продолжило снижаться, и к 4:06:07 (+0:05:30) вода в первом контуре достигла состояния насыщения (кипения) при 9,24 МПа и 305,5°C. Образовавшийся в активной зоне пар вытеснял воду в компенсатор давления, создавая иллюзию полного заполнения жидкостью первого контура .

Длительный сброс среды первого контура через неисправный электромагнитный клапан вызвал переполнение бака-барботера, из-за чего в 04:03:50 (+00:03:15) сначала сработал его предохранительный клапан, а затем в 04:15:25 (+00:14:48) произошло разрушение защитной разрывной мембраны, после чего горячая вода и пар стали поступать в помещения гермооболочки. Срабатывание предохранительных устройств бака-барботера не осталось незамеченным, однако, судя по отсутствию корректирующих действий, персонал никак не связал это событие с имеющейся утечкой из первого контура . Возможно, операторы предполагали, что разрушение защитной мембраны было вызвано кратковременным срабатыванием электромагнитного клапана в самом начале аварии .

Сложившаяся ситуация с течью теплоносителя из верхнего (парового) объема компенсатора давления не была учтена при проектировании АЭС и подготовка персонала станции для управления реакторной установкой в таких условиях была недостаточной . Операторы столкнулись с симптомами, которых не понимали: сочетание снижавшегося давления и растущего уровня в компенсаторе давления не было описано в эксплуатационной документации и не рассматривалось при их тренировке на тренажере Babcock&Wilcox.

Основной вклад в развитие аварийной ситуации внесла неспособность операторов вовремя распознать утечку через неисправный клапан, что, в числе прочего, было обусловлено неудачной организацией блочного щита управления энергоблоком (БЩУ). Указателя фактического положения запорного органа электромагнитного клапана предусмотрено не было, а лампа на панели управления сигнализировала лишь о наличии питания на его приводе .

Инструкциями на АЭС прямо предписывалось изолировать электромагнитный клапан при повышении температуры за ним свыше 93°С , однако этого сделано не было. Вероятно это произошло потому, что с октября 1978 года, в нарушение нормативов комиссии по ядерному регулированию, энергоблок работал при протечке через затворы электромагнитного или предохранительных клапанов около 1,4 м 3 /ч (при разрешенном значении в 0,2 м 3 /ч) . Персонал привык к высоким значениям температуры в сбросном трубопроводе и, зная о срабатывании электромагнитного клапана в первые секунды аварии, интуитивно (но ошибочно) полагал, что в случае серьезной протечки температура за клапаном будет более 150°С , однако за время аварии она не превысила этой величины.

В эксплуатационной документации был определен перечень признаков течи из первого контура , одни из них действительно имели место, например, повышение температуры под гермооболочкой и падение давления в реакторной установке. Однако операторов привело в замешательство отсутствие симптомов, которые они считали ключевыми: не было снижения уровня в компенсаторе давления (он, наоборот, возрастал), также не было сигнализации о повышенном уровне радиации в атмосфере гермооболочки (возможно, порог срабатывания датчика был некорректно установлен) .

Теоретически, автоматическое включение системы аварийного охлаждения реактора должно было однозначно указать операторам на наличие серьезной протечки. Однако на Три-Майл-Айленд эта система за последний год срабатывала четыре раза по причинам, никак не связанным с потерей теплоносителя (для компенсации чего она и предназначена) . В связи с этим в сложившейся ситуации неопределенности персонал предпочел отдать приоритет регулированию уровня в компенсаторе давления, а не обеспечению непрерывной работы системы аварийного расхолаживания .

Примерно к 04:26:00 (+00:25:00) давление в первом контуре достигло значений около 7 МПа. Однако, с точки зрения операторов, состояние реакторной установки казалось относительно стабильным, хотя и необычным . Тем временем в реакторе продолжалось кипение теплоносителя и, по мере того как увеличивалось паросодержание, работа главных циркуляционных насосов ухудшалась из-за перекачивания неоднородной пароводяной среды. Сильные вибрации вынудили операторов в 5:14:06(+01:13:29) отключить насосы со стороны парогенератора "B", а в 5:41:22(+01:40:45) по той же причине были остановлены насосы со стороны парогенератора "A". К этому времени было потеряно около 121 м 3 теплоносителя (более 1/3 от объема первого контура) .

После остановки циркуляции в первом контуре произошло разделение жидкой и паровой сред, пар занял верхние участки контура, а граница кипения теплоносителя в реакторе установилась примерно на 1 метр выше верхней плоскости активной зоны . В дальнейшем, в результате кипения и сброса среды через электромагнитный клапан уровень в реакторе неуклонно снижался, и уже с 5:52:04(+01:51:57) началось осушение активной зоны.

Разрушение активной зоны

Прибывший в 6 часов утра персонал следующей смены, благодаря свежему взгляду, наконец смог определить состояние электромагнитного клапана компенсатора давления . В 6:22:37 (+02:22:00) был закрыт отсечной клапан, находящийся на одном трубопроводе с электромагнитным, прекратив утечку. Установив тем самым факт продолжительной потери теплоносителя, операторы должны были приступить к ликвидации аварии, запустив систему аварийного охлаждения, однако, по неустановленным причинам, это действие не было незамедлительно выполнено .

По случайному совпадению, одновременно с закрытием отсечного клапана в 6:22:37 (+02:22:00), приборами радиационного контроля, расположенными под герметичной оболочкой, было зафиксировано первое свидетельство разрушения оболочек твэлов и выхода высокоактивных продуктов деления ядерного топлива за пределы первого контура . При этом температура поврежденных твэлов должна была быть в диапазоне от 760°С до 870°С.

Около 6:30 началось быстрое окисление оболочек твэлов в верхней части активной зоны за счет пароциркониевой реакции с образованием водорода. При этой реакции выделяется дополнительная теплота и температура твэлов превысила 1825°C, их оболочки из Циркалоя-4 начали расплавляться. Образовавшаяся расплавленная смесь из топлива, стали и циркония стекала вниз и затвердевала на границе кипения теплоносителя . Ближе к 7 часам утра кипящий теплоноситель покрывал уже менее четверти высоты активной зоны .

Реакторная установка находилась в состоянии, которое не было учтено при ее создании. В распоряжении персонала не было инструментов, позволявших контролировать и ликвидировать подобные аварии. Все последующие действия эксплуатирующей организации носили импровизационный характер и не были основаны на заранее просчитанных сценариях.

Не имея в своем распоряжении приборов, позволявших определить уровень жидкости непосредственно в корпусе реактора , и не осознавая нехватку теплоносителя, операторы попытались возобновить принудительное охлаждение активной зоны. Были предприняты попытки запуска каждого из четырех ГЦН: ГЦН-1A, ГЦН-2A, ГЦН-1B, и, наконец, ГЦН-2B в 6:54:46(+02:54:09). Последняя попытка оказалась относительно успешной: насос захватил воду, находившуюся в петле циркуляционного трубопровода, и перекачал ее в корпус реактора, что позволило ненадолго замедлить рост температуры топлива. Однако нагнетание в перегретую активную зону около 28 м 3 воды вызвало ее мгновенное вскипание и резкий рост давления в установке с 8,2 МПа до 15,2 МПа , а внезапное охлаждение разогретого топлива привело к "тепловому удару" и охрупчиванию конструкционных материалов, в результате верхняя часть активной зоны, состоящая из серьезно поврежденных твэлов, потеряла устойчивость и просела вниз, сформировав каверну (пустое пространство) под блоком защитных труб (БЗТ) .

Компенсируя возмущение в первом контуре, вызванное последствиями включения ГЦН-2B, операторы в 7:13:05 (+3:12:28) кратковременно открыли отсечной клапан для сброса давления. Затем, по-видимому с целью поддержания давления в пределах рабочего диапазона, в 7:20:22 (+3:19:45) примерно на 20 минут была вручную включена система аварийного охлаждения (к этому моменту теплоноситель покрывал не более 0,5 м высоты активной зоны ). Хотя охлаждающая вода поступала в реактор, центр активной зоны практически не охлаждался из-за окружавшей его корки из ранее расплавленного и затвердевшего материала , температура расплава достигла 2500°С и в 7:47:00 (+03:46:23) произошло резкое изменение геометрии активной зоны : жидкая топливная масса из центра активной зоны, содержащая около 50% её материалов, проплавила окружавшие ее конструкции и распределилась в полостях внутрикорпусных устройств и на дне реактора, а пустое пространство под БЗТ увеличилось в объеме до 9,3 м 3 . Интересно отметить, что несмотря на то, что температура расплава не достигла точки плавления UO 2 (2875°C), часть керамического топлива все равно перешла в жидкую фазу при взаимодействии с цирконием и его оксидами .

В 7:56:23 (+03:55:46) произошло очередное автоматическое включение системы аварийного охлаждения реактора, теперь уже по сигналу повышения давления в гермооболочке свыше 0,027 МПа. На этот раз было принято принципиальное решение: не мешать автоматической работе систем безопасности пока не будет полного понимания состояния реакторной установки . С этого момента работа насосов аварийного охлаждения позволила остановить процесс дальнейшего разрушения активной зоны .

Первая попытка исправить ситуацию. Подъем давления

Безуспешность попыток запуска главных циркуляционных насосов привела эксплуатирующую организацию к пониманию того, что в первом контуре имелись области, занятые паром , однако в конструкции реакторной установки не существовало устройств для дистанционного выпуска этих парогазовых пробок. Исходя из этого, было принято решение поднять давление в первом контуре до 14,5 МПа для того чтобы сконденсировать имеющийся пар. Если бы эта стратегия принесла успех, то контур оказался бы заполнен водой и в нем бы установилась естественная циркуляция теплоносителя . Однако из внимания был упущен тот факт, что в первом контуре находился перегретый пар с температурой около 370°С и для его конденсации потребовалось бы давление 20 МПа, что превышало допустимое давление для оборудования . Кроме того, в контуре имелось большое количество неконденсирующихся газов, прежде всего, водорода. Тем не менее, попытка была предпринята, и с 9:18:37 (+5:18:00) до 9:43:43 (+5:43:06) давление было поднято с 8,6 МПа до 14,8 МПа и затем поддерживалось в течение двух часов на этом уровне путем циклического открытия и закрытия отсечного клапана и сброса среды первого контура в объем герметичной оболочки . Отсутствие признаков эффективного теплоотвода через парогенераторы вынудило персонал отказаться от данной стратегии. С другой стороны, работа насосов аварийного охлаждения позволила к 11:00 частично заполнить первый контур до уровня выше активной зоны . Теоретически, запуск в это время главных циркуляционных насосов мог иметь успех, так как в контуре уже имелся значительный запас теплоносителя, но персонал находился под впечатлением предыдущих неудачных запусков и новой попытки предпринято не было .

Вторая попытка. Снижение давления

Единственным эффективным способом охлаждения активной зоны в это время являлась подача холодной борированной воды насосами аварийного охлаждения в реактор и сброс нагретого теплоносителя через отсечной клапан компенсатора давления. Однако такой способ не мог применяться постоянно. Запас борированной воды был ограничен, а частое использование отсечного клапана грозило его поломкой. Дополнительно ко всему, среди персонала уже не было уверенности в полном заполнении активной зоны водой. Все это подталкивало эксплуатирующую организацию к поиску альтернативных методов расхолаживания реактора .

К 11:00 была предложена новая стратегия: снизить давление в реакторной установке до минимально возможного. Ожидалось, что, во-первых, при давлении ниже 4,2 МПа из гидроемкостей САОЗ вода поступит в реактор и зальет активную зону, во-вторых, возможно будет включить в работу систему планового расхолаживания реактора, которая работает при давлениях около 2 МПа , и обеспечить этим стабильный теплоотвод от первого контура через ее теплообменники .

В 11:39:31 (+07:38:54) отсечной клапан был открыт, и к 13:10:37 (+9:10:00) давление в первом контуре удалось снизить до 3 МПа . При этом из гидроемкостей в реактор поступило всего 2,8 м 3 воды, что составляет менее 5% от её запаса в гидроемкостях и эквивалентно лишь объему, перекачиваемому одним насосом аварийного охлаждения за 1,5 минуты . Тем не менее персонал принял это за свидетельство того, что реактор полностью заполнен водой. Хотя фактически из гидроемкостей был вытеснен лишь объем воды, достаточный для того, чтобы давление в гидроемкостях сравнялось с давлением в реакторе. Для вытеснения значительного объема воды из гидроемкости потребовалось бы снизить давление в первом контуре примерно до 1 МПа .

Пытаясь достигнуть своей второй цели (включения системы планового расхолаживания), персонал продолжил попытки снижать давление , однако снизить его ниже 3 МПа не удалось. По видимому, это было вызвано тем, что в это время в активной зоне шло кипение теплоносителя, образование пара и, возможно, водорода . За счет этих процессов давление в первом контуре держалось около 3 МПа даже при непрерывном сбросе среды. В любом случае поставленная цель была принципиально ошибочной, так как система планового расхолаживания не предназначена для работы с первым контуром, лишь частично заполненным жидкостью .

Положительным следствием принятой стратегии явилось то, что большой объем неконденсирующихся газов, прежде всего водорода, был удален из первого контура в атмосферу защитной оболочки . Таким образом содержание газов в пределах реакторной установки было существенно уменьшено, хотя для этого и не требовалось поддерживать низкое давление так долго . С другой стороны, возможно, в это время имело место повторное осушение части активной зоны , подпитка первого контура составляла всего 34 м 3 /ч и в целом реакторная установка была близка к состоянию, которое существовало перед закрытием отсечного клапана в 6:22 утра.

Восстановление стабильного охлаждения реактора

Учитывая безуспешность попыток снизить давление в первом контуре до 2 МПа и риск осушения активной зоны, было принято решение вернуться к стратегии восстановления принудительной циркуляции в первом контуре, как к хорошо известному для персонала способу охлаждения реактора .

В 17:23:41 (+13:23:04) был запущен дополнительный насос аварийного охлаждения и подпитка первого контура составила 96 м 3 /ч. К 18:56:12 (+14:55:35) давление в реакторной установке достигло 15,6 МПа и в 19:33:19 (+15:32:42) был кратковременно запущен ГЦН-1А . Так как результаты пробного пуска выглядели весьма обнадеживающе, насос был окончательно включен в 19:50:13 (+15:49:36). Успех в возобновлении принудительной циркуляции теплоносителя был обусловлен тем, что контур уже был достаточно заполнен водой за счет работы насосов аварийного расхолаживания, а газовые пробки были существенно уменьшены при предыдущей попытке снизить давление. Стабильное охлаждение активной зоны было наконец-то восстановлено.

Удаление водорода из первого контура

К концу 29 марта стало очевидным, что в теплоносителе первого контура имеется большое содержание газов, в первую очередь водорода, образовавшегося ранее при пароциркониевой реакции. По теоретическим подсчетам, выполненным 30 марта, под крышкой реактора скопилось до 10м 3 водорода . Эта информация вызвала в СМИ совершенно беспочвенную панику о возможности взрыва внутри корпуса реактора, так как фактически в объеме первого контура отсутствовал кислород, что делало такой взрыв невозможным . Тем не менее из-за риска нарушить циркуляцию в первом контуре от водорода решено было избавиться .

Растворимость водорода в воде падает при снижении давления. Основываясь на этом свойстве было осуществлено постепенное удаление водорода из реакторной установки. Теплоноситель из первого контура отводился через линию продувки в бак подпитки, давление в котором значительно ниже чем в реакторе, в баке происходила дегазация теплоносителя: газ удалялся в систему газоочистки и по временным трубопроводам под гермооболочку . Использовался также и другой способ: теплоноситель распылялся в компенсаторе объема (в котором электронагревателями поддерживалась высокая температура) при открытом отсечном клапане, при этом газы удалялись в объем герметичной оболочки. Уже к 1 апреля измерения показали отсутствие газообразного водорода под крышкой реактора .

Расхолаживание реактора

При стандартном процессе расхолаживания реактора отвод тепла, вызванного остаточным энерговыделением, происходит сначала через парогенераторы при работающих главных циркуляционных насосах. Затем, по мере снижения энерговыделения в активной зоне и соответственно температуры и давления теплоносителя, циркуляционные насосы останавливаются и охлаждение происходит через специальную систему планового расхолаживания, имеющую свои насосы и теплообменники. Однако ситуация на Три-Майл-Айленд не была стандартной: уровень активности теплоносителя, содержащего частицы топлива, был таков, что следовало любой ценой избегать его распространения по еще относительно не загрязненным системам станции .

27 апреля единственный работающий главный циркуляционный насос был остановлен и в первом контуре установилась естественная циркуляция. К этому времени тепло, производимое работой насоса, в два раза превышало энерговыделение в активной зоне . Лишившись столь мощного источника тепла, уже к вечеру 27 апреля теплоноситель остыл настолько, что было достигнуто состояние "холодного останова" реактора.

Только к ноябрю 1980 года тепловыделение в активной зоне упало до столь незначительных величин (порядка 95кВт), что позволило отказаться от использования парогенераторов. В январе 1981 года реакторная установка была изолирована от второго контура и охлаждалась исключительно за счет передачи тепла от поверхности оборудования к атмосфере герметичной оболочки .

Радиационное воздействие на население и окружающую среду

После разрушения оболочек твэл, радиоактивные элементы из топлива поступили в теплоноситель первого контура (его активность составила 20 000 мкКи/см 3 против 0,4 мкКи/см 3 до аварии ), который затем по трубопроводам системы продувки-подпитки вышел за пределы герметичной оболочки и циркулировал через оборудование, расположенное во вспомогательном реакторном здании . Необходимость работы этой системы непосредственно в течение аварии не вполне очевидна , однако затем её использование стало неизбежным с целью удаления водорода из объема первого контура . В связи с этим стоит отметить, что в проекте АЭС Три-Майл-Айленд была предусмотрена автоматическая изоляция герметичной оболочки путем перекрытия всех пересекающих ее трубопроводов. Однако, во-первых, изоляция срабатывала лишь по сигналу превышения давления под оболочкой, независимо от показаний приборов радиационного контроля (гермооболочка была автоматически изолирована только через 4 часа от начала аварии, когда теплоноситель уже был сильно загрязнен). Во-вторых, изоляция герметичной оболочки была вручную отключена операторами, так как по их мнению работа системы продувки-подпитки была нужна для управления реакторной установкой .

Радиоактивные материалы, прежде всего газы ксенон -133 и иод-131 , через многочисленные протечки в системах продувки-подпитки и газоочистки (несущественные при нормальной эксплуатации) попали в помещения вспомогательного реакторного здания, где были захвачены системой вентиляции и выброшены через вентиляционную трубу. Так как система вентиляции оснащена специальными фильтрами-адсорберами, только небольшое количество радиоактивного йода поступило в атмосферу , тогда как радиоактивные благородные газы практически не были отфильтрованы . Выбросы иода-131 могли бы быть в 5 раз меньше если бы на АЭС вовремя менялись фильтрующие элементы (картриджи в фильтрах были заменены только после аварии в течение апреля 1979г.) .

Утечек загрязненных радиоактивными материалами жидкостей за пределы зданий АЭС в сколь-либо значимых количествах обнаружено не было .

Подсчитанная за период с 28 марта до 8 мая активность выбросов радиоактивного йода составила около 15 Ки. Эти данные были получены при анализе картриджей фильтров-адсорберов, которые периодически заменялись в течение указанного периода времени. Утечки радиоактивного йода после 8 мая не могли быть сколь-либо значимы ввиду его малого периода полураспада (8 суток) . Количество выброшенных радиоактивных благородных газов составило около 2,37 миллионов Кюри (преимущественно 133 Xe) .

В течение нескольких недель после аварии контроль над радиационной обстановкой вокруг станции был усилен. Максимальные значения мощности излучения в 3 Р/ч (30 мЗв/ч) были зафиксированы 29 марта непосредственно над вентиляционной трубой станции. При удалении от АЭС след быстро рассеивался и при последующих замерах на уровне земли в период со 2-го по 13-е апреля из 37 контрольных точек только в трех мощность излучения превышала фоновые значения (максимум 1 мР/ч или 10 мкЗв/ч) . Основной объем радиоактивного выброса пришелся на первые несколько дней после аварии .

Начиная с 28 марта были собраны сотни образцов воздуха, воды, молока, растений и почвы. Хотя в образцах были обнаружены следы цезия-137 , стронция-90 , ксенона -133 и иода-131 , только лишь крайне незначительное количество йода и ксенона можно отнести к последствиям аварии. Найденное количество цезия и стронция было обусловлено скорее результатами мировых испытаний ядерного оружия. Количество всех радионуклидов в исследованных образцах было значительно ниже допустимых концентраций .

Значение максимальной индивидуальной дозы от внешнего облучения, полученное путем теоретических подсчетов и анализа данных радиационного мониторинга, не превысило 100 миллибэр (1 мЗв) (для получения такой дозы человек должен был постоянно находиться в непосредственной близости от АЭС в направлении радиоактивного выброса). Внутреннее облучение от 133 Xe и 131 I было признано пренебрежительно малым ввиду инертности первого и малого количества второго изотопа .

Средняя доза облучения от радиации, полученная населением (порядка 2 миллионов человек) в результате аварии на АЭС Три-Майл-Айленд, составила не более чем 1% от годовой дозы, получаемой в результате фонового облучения и медицинского обслуживания .

Ряд проведенных в 1985-2008 годах исследований в целом подтвердил первоначальные выводы о незначительном влиянии аварии на здоровье населения. Хотя в некоторых областях, расположенных поблизости от АЭС, исследования выявили некоторый рост числа онкологических заболеваний, его невозможно связать напрямую с последствиями аварии .

Дальнейшая судьба энергоблока

В результате аварии ядерное топливо было расплавлено, а помещения и оборудование станции значительно загрязнены радиоактивными веществами. Для приведения станции в безопасное стабильное состояние было необходимо:

• дезактивировать помещения до разумно достижимого уровня;
• удалить из атмосферы герметичной оболочки криптон-85 ;
• очистить накопившиеся объемы радиоактивной воды;
• выгрузить из реактора и захоронить ядерное топливо.

После естественного распада короткоживущих изотопов ксенона и йода, единственным радиоактивным газом, присутствовавшим в значительных концентрациях (около 46 000 Ки) под защитной оболочкой, оставался криптон-85 (период полураспада составляет 10 лет). Исходя из инертности криптона-85, который не задействован в биологических цепочках, и отсутствия достаточно эффективных методов по его улавливанию, было решено просто рассеять его в атмосфере путем вентиляции герметичной оболочки, что было выполнено в течение июня 1980 года .

Первое время после аварии мощность излучения во вспомогательных помещениях станции составляла от 50 мР/ч до 5 Р/ч, а в герметичной оболочке от 225 мР/ч до 45 Р/ч . Основной целью дезактивации было уменьшение этих значений до разумно достижимых величин позволявших безопасно вести работы по удалению топлива из реактора . Большая часть работ выполнялась традиционными методами, путем смывки и удаления радиоактивных веществ с поверхностей. Однако поверхности помещений, подвергшиеся загрязнению высокоактивным теплоносителем, пришлось дезактивировать путем скалывания слоя бетона и вакуумного удаления образовавшейся пыли. В некоторых помещениях, загрязнение которых не позволяло работать в них людям, использовалась дистанционно-управляемая техника (роботы), выполнявшие аналогичную работу .

Так как активная зона реактора была разрушена, то невозможно было воспользоваться штатными средствами извлечения топлива. Над реактором была сооружена специальная поворотная платформа, на которой были установлены манипуляторы, позволявшие выполнять различные операции по удалению материалов активной зоны. Среди них были как простые захваты так и более сложные механизмы для резки, сверления или гидравлического сбора фрагментов топлива. Работы по извлечению материалов активной зоны начались 30 октября 1985 года , после того как была снята крышка реактора.

Одной из неожиданностей стала высокая и быстро растущая мутность воды первого контура (к февралю 1986 года видимость не превышала 5 сантиметров). Это явление было обусловлено быстрым ростом количества микроорганизмов после снятия крышки реактора и соответственно аэрации воды и наличия яркого освещения. Другим источником загрязнения была коллоидная суспензия , образованная в основном гидроксидами металлов. Эта суспензия содержала настолько мелкие частицы, что они не могли быть эффективно очищены существующими фильтрами. Только к январю 1987 года благодаря применению перекиси водорода для уничтожения микроорганизмов и использованию коагулянтов для борьбы с суспензией удалось снизить мутность воды ниже 1 ЕМ (единица мутности) .

Первое время работа заключалась в сборе и удалении обломков с верхней части активной зоны. Так продолжалось до апреля 1986 года, когда верхний завал был разобран и под ним обнаружилась твердая корка застывшего расплава. Дальнейшая работа проводилась с помощью бурильной установки, которая позволила разрушить топливную массу на подходящие для транспортировки обломки . К ноябрю 1987 года практически все остатки топливных кассет были удалены . Однако при аварии и за время разборки активной зоны значительное количество расплава и обломков скопилось под нижними распределительными решетками внутрикорпусных устройств реактора. В итоге было принято решение срезать все решетки до самого дна корпуса реактора. Работы проводились под 12 метровой толщей воды при помощи плазменной резки . Официально работы по удалению топлива со станции были завершены в 1990 году . Все извлеченное топливо было упаковано в специальные контейнеры и отправлено на захоронение в национальную лабораторию Айдахо.

При аварии и за время её ликвидации образовались большие объемы (до 8 700 м 3) радиоактивной воды. Эта вода была очищена от радионуклидов с помощью ионообменных и цеолитовых фильтров, после чего соответствовала всем нормативам и могла быть сброшена в реку Саскуэханна. Однако на это был наложен запрет из-за протестов населения городов, находящихся ниже по течению реки . В качестве альтернативного решения была сооружена установка по двухступенчатому выпариванию воды, чистый пар (включая 1 020 Ки или 37 740 ГБк трития, который практически невозможно отделить) рассеивался в атмосфере, а образовавшийся остаток, содержащий 99,9% примесей, растворенных в воде, подвергся отверждению и был захоронен как низкоактивные отходы .

Твердые радиоактивные отходы, образовавшиеся при ликвидации аварии, такие как, например, фильтрующие материалы, вобравшие в себя все радиоактивные загрязнения из очищаемой воды, были захоронены, в основном, в хранилищах U.S. Ecology (Ричленд, штат Вашингтон) и EnergySolutions (Барнуэлл, штат Южная Каролина) .

Общая стоимость всего комплекса работ составила около одного миллиарда долларов США .

Начиная с 1993 года энергоблок №2 АЭС Три-Майл-Айленд находится в так называемом состоянии "сохранение под наблюдением". Это означает, что :

• Ядерное топливо удалено из объема реакторной установки и вывезено за пределы площадки АЭС;
• Дезактивация выполнена в разумно достижимом объеме, дальнейшая дезактивация будет вести лишь к неоправданно высоким затратам (по сравнению с получаемыми результатами);
• Достигнутый уровень стабильности и безопасности энергоблока исключает риски для здоровья населения.

В помещениях станции до сих пор имеется повышенный радиационный фон, обусловленный в основном остатками загрязнений в виде долгоживущих изотопов стронция-90 и цезия-137 , оставшихся на поверхностях оборудования и строительных конструкций. Также незначительное количество частиц топлива осталось в труднодоступных для удаления участках оборудования и в толще бетона куда они проникли с водой первого контура .

Окончательная ликвидация энергоблока запланирована совместно с первым блоком АЭС, после завершения эксплуатации последнего (лицензия на его эксплуатацию в 2009 году была продлена до 19 апреля 2034 года ).

Последствия

Было проведено тщательное расследование обстоятельств аварии. Было признано, что операторы допустили ряд ошибок, которые серьёзно ухудшили ситуацию. Эти ошибки были вызваны тем, что они были перегружены информацией, часть которой не относилась к ситуации, а часть была просто неверной. После аварии были внесены изменения в систему подготовки операторов. Если до этого главное внимание уделялось умению оператора анализировать возникшую ситуацию и определять, чем вызвана проблема, то после аварии подготовка была сконцентрирована на выполнении оператором заранее определённых технологических процедур. Были также улучшены пульты управления и другое оборудование станции. На всех атомных станциях США были составлены планы действий на случай аварии, предусматривающие быстрое оповещение жителей в 10-мильной зоне.

Эксплуатация другого реактора станции (TMI-1) была возобновлена в 1985 году .

Фильм «Китайский синдром»

Авария на АЭС «Три-Майл Айленд» произошла через несколько дней после выхода в прокат кинофильма «Китайский синдром », сюжет которого построен вокруг расследования проблем с надёжностью атомной электростанции, проводимого тележурналисткой и сотрудником станции. В одном из эпизодов показан инцидент, очень похожий на то, что в действительности произошло на «Три-Майл Айленд»: оператор, введённый в заблуждение неисправным датчиком, отключает аварийную подачу воды в активную зону и это едва не приводит к её расплавлению (к «китайскому синдрому »). По ещё одному совпадению, один из персонажей фильма говорит, что такая авария может привести к эвакуации людей с территории «размером с Пенсильванию».

Примечания

Источники

1. , p. 817.
2. , p. 95.
3. , p. 460.
4. , p. 93.
5. , p. 128.
6. , pp. 468-470.
7. , pp. SOE:3-5.
8. , p. 311.
9. , p. 94.
10. , p. 818.
11. , p. 820.
12. , p. 315.
13. , p. 101.
14. , p. 574.
15. , p. 109.
16. , p. 28.
17. , pp. 131-132.
18. , p. 71.
19. , p. 148.
20. , pp. 102-103.
21. , p. 72.
22. , p. 96.
23. , p. 821.
24. , p. 98.
25. , p. 91.
26. , p. CI:3.
27. , p. 819.
28. , p. SOE:25.
29. , p. 100.
30. , p. 104.
31. , p. 2-19.
32. , p. 2-2.
33. , p. 4-3.
34. , p. 10.
35. , p. 39.
36. , p. 326.
37. , p. 5-2.
38. , p. 2-5.
39. , p. TH:63.
40. , p. 3-8.
41. , pp. ES-2, 2-3, 2-5, 2-13.
42. , p. 3.4-1.
43. , p. 829.
44. , p. 124.
45. , p. 831.
46. , p. SOE:43.
47. , p. 106.
48. , p. 128.
49. , p. 329.
50. , p. 833.
51. , p. SOE:49.
52. , p. 129.
53. , p. 499.
54. , p. 138.