无一人伤亡,堆芯熔毁被评为5级事故,知名度却不及切尔诺贝利

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  随着HBO迷你剧《切尔诺贝利》的热播,极度还原事发现场的镜头让人对核安全产生顾虑,而作为全球核电站中首次出现堆芯熔毁的美国三里岛核电站,更多的是被提及而没有详细介绍,我们今天来一起了解下。

  

  三里岛核电站简介

  始建于1968年的三里岛核电站位于美国宾夕法尼亚州萨斯奎汉纳河哈里斯堡段,两个独立的反应堆(类型为压水反应堆)被称为TMI-1和TMI-2。遭遇堆芯熔毁的是TMI-2号反应堆,1978年12月30日开始商业运行。额定电功率880MW。堆芯包含浓度为2.57%二氧化铀100吨,由177束燃料组件、共计37000根燃料棒组成,反应堆有两套回路。每套回路包含2台主泵、3台辅助泵(2台电动泵、1台汽动泵)、1台蒸汽产生器、1台布设在一次侧(热交换术语)热段的调压槽。

  

  2010年时的三里岛核电厂航拍,照片中两座圆柱体建物由左至右分别为二号机及一号机,四座高耸的塔为

  调压槽压力达到15.5MPa时,调压槽泄压阀自动开启,将冷却水排放到调压槽泄压箱内。

  TMI-2号反应堆自1979年3月28日事故后停止运作,事故也导致三里岛核电站成为美国商业核能最大事故发生地。2017年5月30日,Exelon Generation宣布由于经营该工厂的成本高昂,TMI-1号反应堆将于2019年停止经营。

  事故详情

  

  TMI-2机组的结构简图

  1979年3月28日当天凌晨4点0分03秒,核电站的TMI-2号反应堆(装机容量95万KW)一次侧的给水主泵停转导致汽轮机停机。按预设机制此时备用泵应该启动,但是辅助给水系统中的隔离阀未打开使一次侧冷却水未能进入蒸汽产生器,反应堆中心不断积攒热量导致堆芯压力上升,5秒后调压槽中的泄压阀承受不住压力被强制开启,二号反应堆伴随泄压阀放出的水汽也自动停止运行,反应堆内部的压力下降到正常时,却又因泄压阀被强制开启已损坏使堆芯冷却水以每秒45m外流,导致堆芯压力恢复正常后冷却水继续流入减压水槽,造成减压水槽水满外溢。4点02分02秒TMI-2号反应堆内部的压力下降至11.3MPa,诱发“堆芯紧急冷却系统”的高压注水向堆芯注入冷却水。操作员误认为泄压阀没有关闭,于4点03分13秒关闭“堆芯紧急冷却系统”停止向堆芯内注水。

  

  TMI-2机组堆芯融毁的示意图

  大量排出的一次侧冷却水造成堆芯上部失水,TMI-2号反应堆内的燃料棒温度达到2760度,整个反应堆充满了水蒸气。当主泵故障排除后正常运行时,260℃的水瞬间让2760℃的堆芯燃料棒像玻璃一样破裂,90%的燃料棒外壳破损和47%的核燃料熔毁,导致TMI-2号堆芯熔毁并发生泄漏,系统发出了放射性物质泄漏的警报未引起操作人员的注意,直到当天晚上19时50分,二号堆实现强迫循环才被人注意到。

  核泄漏的影响

  

  后方的冷却塔前面是两个反应堆的圆柱体保护壳

  虽然TMI-2号反应堆核泄漏事故是史上第一次反应堆堆芯熔毁的事故,但对整个地区的公共安全及周围居民的健康没有不良影响,包围在反应堆外层的安全壳(又称围阻体)发挥了重要作用,才使得此次事故未造成人员伤亡和环境破坏,安全壳凸显了作为核电站最后一道防线的重要作用。

  

  哈里斯堡的反核运动

  事故在经济上产生严重后果。为了避免事故造成重大的经济损失,事故之后,美国公众对核电信心大受影响,同时提高安全系数的核电站安全设施建设成本昂贵,使得整个美国核电站建设数量大减,令美国核电产业陷入长期的不景气之中,直到21世纪初的石化燃料价格大涨而不得不重启核能计划,而之前核电建设计划锐减导致相关核电公司流失很多资深的工程师,又遇到严重的经验传承问题,失去了合理成本建设核电站的能力。

  

  事故发生4天后,时任美国总统吉米·卡特率领相关人员参观TMI-2号反应堆控制室。

  虽然三里岛核泄漏事故是美国至今最为严重的核事故,但与之后发生的切尔诺贝利核电站事故(1986年)和福岛第一核电站事故(2011年)相比,三里岛核泄漏事故属于可控的范围内,没有像乌克兰或者日本出现大规模的环境污染和人员伤亡,随着切尔诺贝利和福岛的重大事故也让三里岛核泄漏的关注度不被广为人知。

  

  切尔诺贝利的“石棺”是核安全运用的警示碑

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