三哩島核泄漏事故

美國核電歷史上最嚴重的一次事故

三里島核泄露事故是一次發生在美國的部分堆芯熔毀事故。

概括


三里島核泄露事故,通常簡稱“三里島事件”,是1979年3月28日發生在美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈納河三里島核電廠(Three-Miles Island Nuclear Generating Station)的一次部分堆芯熔毀事故。該事件被評為國際核事件分級第5級,亦是美國核電歷史上最嚴重的一次事故。

反應堆簡介


二號機組為壓水堆,1978年12月30日開始商業運行。額定電功率880MW。堆芯為177盒燃料組件,共計37000根燃料棒,含二氧化鈾100噸。二氧化鈾的富集度為2.57%。
反應堆有兩套一迴路。每套一迴路包含2台主泵、3台輔助泵(2台電動泵、1台汽動泵)、1台蒸汽發生器(SG)、1檯布設在一迴路熱段的穩壓器。穩壓器壓力達到15.5MPa時,穩壓器卸壓閥自動開啟,將冷卻劑排放到穩壓器卸壓箱。

事故簡述


當天凌晨4時0分0秒,三哩島核電站95萬千瓦壓水式二號反應堆一迴路的給水主泵停轉,汽輪機停機。此時備用泵應按照預設的程序啟動,但是由於輔助給水系統中隔離閥在此前的例行檢修中沒有按規定打開,導致輔助給水系統沒有動作。
二號機組的迴路冷卻水沒有按照程序進入蒸汽發生器,熱量在反應堆中心處持續聚集,堆芯壓力上升,導致穩壓器卸壓閥於4時0分03秒開啟,放出堆芯內的部分汽水混合物。當下反應堆於4時0分08秒自動停堆,當反應堆內壓力下降至正常時,卸壓閥又由於故障未能自動回座,使堆芯冷卻劑以45m/s繼續外流。壓力降至正常值以下卻由於發生機械故障,在堆心壓力回復正常值后堆芯冷卻水繼續注入減壓水槽,造成減壓水槽水滿外溢;4時2分2秒主系統壓力繼續下降至11.3MPa,“堆芯緊急冷卻系統(RCIC)”的高壓注水自動啟動,向堆芯注入冷卻水。但反應堆操作員未判明卸壓閥沒有回座,反而於4時3分13秒關閉了應急堆芯冷卻系統,停止了向堆芯內注水。
一迴路冷卻水大量排出造成堆芯上部失水,堆芯上部燃料棒的溫度超過2760度,堆腔上部形成了蒸汽。反應堆操作員恢復高壓安注系統和主泵運行后,260度的水遇到2760度堆芯,堆芯燃料棒像玻璃一樣破裂,堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包殼破損,47%的核燃料已經融毀併發生泄漏,系統發出了放射性物質外漏的警報,但由於警報響起時並未引起運行人員的注意,甚至現時的紀錄報告都指出沒有人注意到警報。直到當天晚上19時50分,二號堆實現強迫循環,但運行人員始終沒有察覺堆芯的損壞和放射性物質的外漏。

事故後果


事故后,原子能管理委員會對周圍居民進行了連續追蹤研究,研究結果顯示:
在以三哩島核電站為圓心的50英里範圍內,220萬居民中無人發生急性輻射反應。
周圍居民所受到的輻射相當於進行了一次胸部X光照射的輻射劑量。
三哩島核泄漏事故對於周圍居民的癌症發生率沒有顯著性影響。
三哩島附近未發現動植物異常現象。
當地農作物產量未發生異常變化。
1.
在以三哩島核電站為圓心的50英里範圍內,220萬居民中無人發生急性輻射反應。
2.
周圍居民所受到的輻射相當於進行了一次胸部X光照射的輻射劑量。
3.
三哩島核泄漏事故對於周圍居民的癌症發生率沒有顯著性影響。
4.
三哩島附近未發現動植物異常現象。
5.
當地農作物產量未發生異常變化。

事故影響


三哩島核泄漏事故是核能史上第一次反應堆堆芯融毀的事故,此事故的嚴重後果反映在經濟上,公共安全及周圍居民的健康上則沒有不良影響。究其原因在於圍阻體發揮了重要作用,凸顯了其作為核電站最後一道安全防線的重要作用。在整個事件中,人員的操作錯誤和機械故障是主要的原因,因此核電站運行人員的培訓、面對緊急事件的處理能力、控制系統的人性化設計等細節對核電站的安全運行有著重要影響。
雖然此事故並沒有證明西方國家的核電站事故會造成人畜傷亡及公共危害,但也大幅提高核電站安全設施的建造成本,以免事故造成重大的經濟損失。但提高安全係數后的核電站造價昂貴,因此核電站興建數量大減,直到21世紀初的化石燃料價格大漲及全球暖化效應顯現后,各國才開始重啟核能計劃。
這場事故恰巧發生在描述核電站安全問題的驚悚片《中國綜合症》( China Symdrome)上映12天後,美國公眾對核電信心大受影響,美國核電產業陷入長期的不景氣。因為核電站的興建計劃銳減,美國核電相關的公司因此流失了許多資深經驗的工程師,之後興建及設計核電站,遇到嚴重的經驗傳承問題。而後連歐洲也發現他們失去了以合理成本興建核電站的能力。
1986年切爾諾貝利核能電廠事故后,核安被許多人質疑,但由於該電廠的安全設備遠落後西方核電站,因此三哩島事故后的核能安全形象並沒有遭到嚴重影響,但是在2011年福島第一核電站事故確實使許多人對核能安全產生不信任。
雖然三哩島核泄漏事故是美國至今最為嚴重的核事故,但與之後發生的切爾諾貝利核能電廠事故與福島第一核電站事故相比,三哩島核泄漏事故仍然在可以控制的範圍內,在該核電站周遭的居民以及鄰近的幾個州也都沒出現像烏克蘭或是日本福島那樣大規模的污染,另外該事件的知名度也不如切爾諾貝利核能電廠事故與福島第一核電站事故那樣被世界廣為人知。

事故分類


緊急戒備事故(Alert):安全狀況有顯著劣化或有發生的可能,尚不須執行核子事故民眾防護行動。
廠區緊急事故(Site Area Emergency):安全功能重大失效或有發生的可能性,可能須執行核子事故民眾防護行動。
全面緊急事故(General Emergency):發生堆芯嚴重惡化或熔損,可能喪失圍阻體完整性或有發生的可能,必須執行核子事故民眾防護行動。
1.
緊急戒備事故(Alert):安全狀況有顯著劣化或有發生的可能,尚不須執行核子事故民眾防護行動。
2.
廠區緊急事故(Site Area Emergency):安全功能重大失效或有發生的可能性,可能須執行核子事故民眾防護行動。
3.
全面緊急事故(General Emergency):發生堆芯嚴重惡化或熔損,可能喪失圍阻體完整性或有發生的可能,必須執行核子事故民眾防護行動。

類似條目


• 切爾諾貝利核事故
• 國際核事件分級表
• 核安全