Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island) — одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной станции Три-Майл-Айленд, расположенной на реке Саскуэханна, неподалёку от Гаррисберга (штат Пенсильвания, США).

По Международной шкале ядерных событий это происшествие оценивают в 5 балов из 7 возможных (по тяжести последствий).

До Чернобыльской аварии, случившейся через семь лет, авария на АЭС «Три-МайлАйленд» считалась одной из крупнейших в истории мировой ядерной энергетики, и до сих пор считается самой тяжёлой ядерной аварией в США, в ходе неё была серьёзно повреждена активная зона реактора, часть ядерного топлива расплавилась.

Хронология
АЭС «Три-МайлАйленд» эксплуатировалась компанией MetropolitanEdisonCompany.

На станции использовались водо-водяные реакторы (PWR по международному обозначению) с двухконтурной системой охлаждения, эксплуатировались два энергоблока, мощностью 802 и 906 МВт, авария произошла на блоке номер два (в гос.реестрах числился как TMI-2) 28 марта 1979 года примерно в 4:37 (предполагается что в это время ТВЭЛы начали оплавляться).
В ночные часы предшествующий инциденту, реактор TMI-2 работал на 97% от полной мощности, в то время как соседний реактор TMI-1 был закрыт для дозаправки.

Примерно в 4 утра началась та цепь событий которая привела в последствии к повреждениям активной зоны (в данном случае активная зона представляет из себя камеру высокого давления). Для простоты хронологии условно примем время первого отказа 4:00:00 (почти по заветам Википедии).




4:00:00
Первопричиной аварии явился отказ питательных насосов во втором контуре системы охлаждения реактора, в результате которого прекратилась подача воды в оба парогенератора. Автоматически отключился турбогенератор и включилась аварийная система подачи питательной воды в парогенераторы (со стороны 1-го контура насколько можно понять), однако, несмотря на нормальное функционирование всех трёх аварийных насосов, вода в парогенераторы не поступала (разве что кипяток с реактора). Оказалось, что задвижки на напоре насосов были закрыты для регламентированного техобслуживания.
Закрытие этих клапанов было нарушением ключевого правила Комиссии по ядерному урегулированию США, согласно которой должен быть остановлен реактор, если все аварийные насосы подачи охлаждения закрыты для обслуживания.
Задвижки были закрыты с момента планового ремонта, закончившегося на блоке за несколько дней до аварии.


4:00:00—4:00:12
Так как отвод тепла от первого контура прекратился, в нём стало расти давление (теплоноситель нагревался и расширялся всё больше), которое через несколько секунд превысило допустимое значение. Открылся импульсный предохранительный клапан на системе компенсации давления (в спецификациях значился как клапан PORV, он расположен за баком активного регулятора давления) сбрасывающий пар в специальную ёмкость – барбатёр (там он под воздействием холодной воды должен сконденсироваться, и его давление снизится). Давление стало повышаться гораздо медленнее.

Высокое давление в первом контуре, примерно 17 МПа, послужило причиной остановки реактора действием аварийной защиты, и аварийные стержни за 8 секунд погрузились в реактор. Теплоноситель в контуре перестал нагреваться, средняя температура упала, и объём воды стал уменьшаться. Рост давления резко перешёл в его падение. В этот момент проявилась ещё одна техническая неисправность — предохранительный клапан должен был закрыться по нижней уставке срабатывания, но этого не произошло и сброс теплоносителя из первого контура продолжался. Индикатор на пульте оператора при этом показывал, что клапан закрыт, хотя, на самом деле его просто заклинило. Других средств контроля не было предусмотрено (утечка теплоносителя продолжалась почти 2,5 часа, пока не был закрыт дублирующий его отсечной клапан).



4:01
Реактор подал все признаки что он «заглушается», но он всё ещё продолжал вырабатывать тепло от делений (хотя введённые стержни защиты как могли ловили нейтроны), а так как пар больше не использовался турбиной то высокая температура больше не удалялась из первого контура (вода не успевала достаточно охладится, и горячая вновь попадала в реактор).
Время полного осушения при потере питательной воды для парогенераторов того типа, которые были установлены на данной станции, составляет 30-60 секунд, что определяется их малым водосодержанием. Поэтому на несколько минут теплоотвод из первого контура практически полностью прекратился (реактор стал чрезмерно нагреваться).

4:02
Через две минуты после исходного события автоматически, как и предусмотрено при падении давления ниже допустимого, в данном случае 12 МПа, в системе первого контура включилась система аварийного охлаждения активной зоны реактора, насосами системы высокого давления.

4:05
Операторы обратили внимание на странный момент, показания уровнемера компенсатора объёма указывали, что вода подаётся в первый контур быстрее, чем выходит из него.. Управляющий реактором персонал был обучен предотвращать заполнение водой компенсатора давления (не «вставать на жёсткий контур»), так как при этом затрудняется регулирование давления в контуре, что опасно с точки зрения его целостности, поэтому они отключили «лишние» по их мнению насосы высокого давления. Они отключили один, а затем и второй насос из трёх работающих, а на оставшемся вручную уменьшили расход более чем в 2 раза.
Как оказалось, впоследствии, уровнемер давал неправильные показания. И вода из первого контура продолжала вытекать из бака РД. Но работающий 3-й насос, с ограниченной на половину подачей воды не мог компенсировать объём воды, вытекающей в бак АРД, и происходило дальнейшее падение давления в первом контуре (воды то всё меньше и меньше, а аварийные насосы "закрыты").
Когда давление упало до точки насыщения, в активной зоне начали образовываться пузырьки пара (из-за избыточного давления вода была водой, а не паром даже при температуре в 150 градусов), которые начали вытеснять из неё воду в компенсатор давления, тем самым ещё больше увеличивая ложные показания уровнемера. Всё ещё обеспокоенные необходимостью не допустить переполнения компенсатора, операторы начали сливать воду из него ещё и через дренажную линию первого контура.

4:08
В этот момент было обнаружено, что задвижки на напоре аварийных насосов питательной воды закрыты, индикацию об их состоянии скрывала маркировочная ремонтная табличка, поднять которую операторы наконец догадались.

Персонал понял, что аварийная питательная вода не поступает в парогенераторы, задвижки открыли и началось её поступление. То обстоятельство, что подача питательной воды в парогенераторы была прервана на 8 минут, само по себе не могло привести к серьёзным последствиям, но прибавило замешательства в действия персонала и отвлекло их внимание от опасных последствий заедания в открытом положении импульсного клапана в системе компенсации давления.

4:14
Отвлёкшиеся от основной проблемы, операторы не придали значения нескольким признакам того, что предохранительный клапан не закрылся — датчик температуры на его сбросной линии показывал превышение на 100 градусов, однако его показания были списаны на остаточный разогрев от сброса пара в 14 минут назад, что считалось обычным делом.
Также в это время было замечено срабатывание предохранительных мембран на барботёре из-за превышения в нём давления (пар не успевал сконденсироваться?), в результате чего перегретый пар под давлением стал поступать в бак-прямоток (или бак для грязного конденсата) помещения гермобъёма.

4:38
Обходчики помещений реакторного отделения доложили, что включились насосы, откачивающие переполняющийся бак-приямок гермообъёма. Операторы на щите управления выключили их, всё ещё не понимая, что в помещениях гермообъёма скапливается большое количество воды.

4:50—5:00
Ещё один косвенный признак течи первого контура был проигнорирован — температура в помещениях гермооболочки выросла на 50 градусов, а избыточное давление превысило 0,003 атм (что само по себе не нормально).
Также в это время была замечена ещё одна странность — низкая концентрация жидкого поглотителя, борная кислота поступала в первый контур в больших объёмах, но по какой то причине начали расти показания приборов контроля нейтронного потока (борная кислота не циркулировала по контуру, а вытекала в барбатёр). Операторы приступили к экстренному вводу бора, чтобы не допустить повторной критичности реактора, что было частично правильным решением, но не решающим главную проблему, которая до сих пор не была определена.

5:13
К этому времени циркуляция в первом контуре была настолько нарушена, что начали сильно вибрировать два из четырёх главных циркуляционных насоса, вследствие смешения в контуре воды и пара. Операторы выключили вибрирующие насосы, чтобы предотвратить их разрушение или повреждение трубопроводов первого контура.

5:45
По той же причине были выключены 2 оставшихся циркуляционных насоса первого контура. Принудительная циркуляция теплоносителя прекратилась.

Можно отметить, что отключение циркуляционных насосов в первом контуре реакторов с водой под давлением не должно приводить к прекращению циркуляции теплоносителя, должна продолжаться естественная циркуляция. Однако под крышкой реактора на этот момент накопился парогазовый пузырь, наличие которого вкупе с геометрическим расположением активной зоны и парогенераторов в конструкции данной ядерной установки воспрепятствовало возникновению естественной циркуляции в первом контуре.

6:00 - 6:18
Почти через 2,5 часа после начала отказов в системе, их причина была определена только что прибывшим инженером. Операторы закрыли отсечной клапан на линии импульсного клапана (он фактически дублировал функцию клапана PORV), заклинившего в открытом положении. Истечение теплоносителя из первого контура прекратилось (но примерно 120 000 литров радиоактивной воды утекло в барбатёр, а часть через прорванную мембрану в гермообъём). Однако разрушение оказавшейся к этому моменту оголённой активной зоны продолжалось, как показали впоследствии расчёты, в следствии отсутствия охлаждения, её обнажившиеся 2/3 разогрелись до температуры свыше 2200 °C, что привело к быстрому окислению оболочек тепловыделяющих элементов (пароциркониевая реакция с выделением большого количества водорода) и в дальнейшем их обширному разрушению вследствие растворения диоксида урана цирконием и стеканию этой массы вниз. По оценкам специалистов окислилось примерно 1/3 общего количества циркониевых деталей активной зоны.

6:30
Операторы запросили у руководства разрешение на разведку работниками реакторного цеха в гермообъёме. К счастью, разрешение не было получено, вошедшие туда люди могли погибнуть (там наблюдались локальные микро взрывы газообразного водорода).

6:56
В этот момент была зафиксирована высокая радиоактивность теплоносителя первого контура, примерно в 300 раз выше нормы, что указывало на серьёзное повреждение оболочек ТВЭЛов.
К управляющему энергоблоком персоналу пришло первое понимание масштаба аварии. На АЭС объявлена чрезвычайная ситуация.


7:20—8:00
Наконец вновь были запущены насосы аварийного охлаждения высокого давления, они проработали 40 минут и отключились (перекачали весь аварийный запас борированной воды из специального хранилища). Однако она успела накрыть активную зону, предотвращая её дальнейшее разрушение, но это была лишь временная мера.
В тоже время управляющий станции Гэри Миллер объявил общественности об общей чрезвычайной ситуации, определенной как наличие "потенциала для серьезных радиологических последствий".
MetropolitanEdisonCompany увеломили Pennsylvania Emergency Management Agency, которое в свою очередь связалось с государственными и местными агентствами, губернатором Ричардом Л. Торнбергом и вице-губернатором Уильямом Скрэнтоном III, которому Торнберг возложил ответственность за сбор и сообщение об информации о несчастном случае.

8:30—11:30
Операторы, поняв, что естественной циркуляции в контуре и теплоотвода от топлива по-прежнему нет (радиоактивность теплоносителя всё росла, что означало серьёзные повреждения ТВЭЛов), пытаются поднять давление, чтобы сконденсировать пар в контуре и запустить циркуляционные насосы, однако они не знают, что в нём скопилось большое количество неконденсирующихся газов, в первую очередь водорода (избавление от водорода будет проблемой следующих дней).
Руководство MetropolitanEdisonCompany информировало репортеров, членов Конгресса и Белы дом об инцидентена TMI, и в 10:00 встретился с двумя представителями Комитета по ядерному урегулированию для выработки стратегии действий. Однако в Комитете стояли перед теми же самыми проблемами в получении точной информации как общественность с конгресменами, и они просто не могли сказать что делать дальше.

11:40
Персоналом за неимением плана действий и мыслей в правильном направлении было принято решение осторожно и медленно сбрасывать давление в первом контуре для инициирования срабатывания гидроаккумуляторов, ещё одной, пассивной, системы безопасности. Весь последующий день они пытались это сделать, но фактически эти действия не имели успеха и лишь незначительное количество воды из гидроёмкостей попало в активную зону. Зато теперь из-за сброшенного давления невозможно было запустить циркуляционные насосы.

16:00
Наконец руководством станции было принято правильное решение — поднимать давление в первом контуре и пытаться запустить циркуляционные насосы. Были вновь включены аварийные насосы высокого давления, и температура начала падать. Но значительная часть ядра реактора была расплавлена или была сильно оплавлена, а система стала сильно радиоактивна.
Также в течение дня имели место локальные загорания водорода в гермооболочке.

19:50
Операторы запустили один циркуляционный насос первого контура, который проработал всего 15 секунд, но успел забросить в активную зону несколько десятков кубометров воды, которая сконденсировала пар и позволила затем запустить циркуляционные насосы. В дальнейшем персонал не допускал ошибок, опасное количество водорода, накопившегося под крышкой реактора, было постепенно удалено. В состояние холодный остановки реактор был переведён лишь через месяц.


29 марта
12:00
Вице-губернатор Уильям Скрэнтон III, сказал, на брифинге для журналистов, что владельцы АЭС, гарантировали государству, что "все находится под контролем".
Позже в тот день, Скрэнтон изменил свое заявление, говоря, что ситуация была "более сложной, чем та в которую компания- владельц АЭС сначала принудила нас верить". Также местные власти не могли толком ничего сказать о уровнях радиоактивного заражения местности. Но в прочем школы были закрыты, и жителей просили лишний раз не выходить на улицу. Фермеров попросили воздержатся от выпаса животных, и подержать их некоторое время в амбарах и крытых загонах.

Губернатор Дик Торнберг, на совете председателя Комисии по ядерному урегулированию, советовал эвакуировать "беременных женщин и детей малого возраста в пределах пятимильного радиуса от АЭС". Зона «эвакуации» в прочем была расширена до 20-мильного радиуса в пятницу 30 марта.
Исследователи в соседнем Дикинсон-Колледже – которые имели радиационное контрольное оборудование (достаточно чувствительное, чтобы обнаружить в воздухе следы атмосферного тестирование атомного оружия китайцами), собирали образцы почвы из области АЭС в течение следующих двух недель, и не обнаружили значительных повышений уровней радиоактивности (за исключением замеров взятых во время дождя прошедшего через пару дней).

30 марта
В третий день после несчастного случая была обнаружена новая проблема - водородный пузырь был обнаружен в куполе камеры высокого давления (весь водород должен был быть уже отвентилирован из реактора) и стал центром беспокойства. Водородный взрыв мог бы не только нарушить герметичность камеры высокого давления, но, в зависимости от силы (взрыва), мог бы её попросту разорвать, приводя к крупномасштабному выбросу радиоактивного материала. К счастью в реакторе не было кислорода, «гремучей смеси» не образовалось, и реактор не взорвался. За следующую неделю пар и водород были полностью удалены из реактора.









Источники:
http://industrial-disasters.ru/disaster ... le-island/
http://www.diary.ru/~superblog1/?order= ... tag=190597
Википедия
Тепловые и атомные электростанции, том 3 (2003 год выпуска)
и так по мелочи

В связи с тем что во многих источниках информации подаются зачастую противоположные сведения (порой даже один и тот же клапан был установлен в 3-х разных местах), данная статья составлена с точки зрения здравого смысла, и не претендует на звание абсолютной истины. Предлагаю обсудить непонятные моменты