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三哩岛核泄漏事故

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三哩岛核泄漏事故
总统吉米·卡特在1979年4月1日与NRR英语Office of Nuclear Reactor Regulation主任哈罗德·登顿英语Harold Denton,宾夕法尼亚州的迪克·索恩伯格英语Dick Thornburgh州长和TMI-2的操作主管詹姆斯·弗洛伊德,参观TMI-2控制室。 注意覆盖他们穿的鞋子的塑料袋,是用来防止当他们离开的时候,无意中携带放射性同位素粉尘走出电站。当然,粉尘传播放射性同位素不只对他们的鞋有风险,但尤其是他们的衣物。
日期 1979年3月28日 (1979-03-28)
时间 4:00 (北美东部时区 UTC-5)
地点  美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈纳河三哩岛
三里岛核电厂,右方是两个反应堆的圆柱体保护壳,四座高耸的建筑物为冷却塔。
三里岛核电厂,右方是两个反应堆的圆柱体保护壳,四座高耸的建筑物为冷却塔
TMI-2机组的结构简图
TMI-2机组的结构简图
TMI-2机组堆芯融毁的示意图
TMI-2机组堆芯融毁的示意图

三里岛核泄露事故,通常简称“三里岛事件”,是1979年3月28日发生在美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈纳河三哩岛核电站Three-Miles Island Nuclear Generating Station)的一次部分堆芯熔毁事故。这是美国商业核电历史上最严重的一次事故[1]。该事件被评为国际核事件分级的7级系统中的第5级:事故带有广泛后果[2][3]

反核运动积极分子表达了对事故造成的区域健康影响的担忧[4]。 然而,流行病学研究分析了自事故发生以来该地区及其周围地区的癌症发病率,确定了该数据在统计上没有显着增加,因此没有因事故与这些癌症相关联的因果关系得到证实[5][6][7][8][9][10]。清理工作开始于1979年8月,并于1993年12月正式结束,总清理费用约为10亿美元[11]

反应堆简介

二号机组为压水堆,1978年12月30日开始商业运行。额定电功率880MW。堆芯为177束燃料组件,共计37000根燃料棒,含二氧化铀100吨。二氧化铀的浓度为2.57%。

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(SG)、1台布设在一次侧热段的调压槽。调压槽压力达到15.5MPa时,调压槽卸压阀自动开启,将冷却剂排放到调压槽卸压箱。

事故简述

当天凌晨4时0分0秒,三哩岛核电站95万千瓦压水式二号反应堆一次侧的给水主泵停转,汽轮机停机。此时备用泵应按照预设的程序启动,但是由于辅助给水系统中隔离阀在此前的例行检修中没有按规定打开,导致辅助给水系统没有动作。

二号机组的一次侧冷却水没有按照程序进入蒸汽产生器,热量在反应堆中心处持续聚集,堆芯压力上升,导致调压槽卸压阀于4时0分03秒开启,放出堆芯内的部分汽水混合物。当下反应堆于4时0分08秒自动停堆,当反应堆内压力下降至正常时,卸压阀又由于故障未能自动关闭,使堆芯冷却剂以45m3/s继续外流。压力降至正常值以下却由于发生机械故障,在堆心压力回复正常值后堆芯冷却水继续注入减压水槽,造成减压水槽水满外溢;4时2分2秒主系统压力继续下降至11.3MPa,“堆芯紧急冷却系统(RCIC)”的高压注水自动启动,向堆芯注入冷却水。但反应堆操作员未判明卸压阀没有关闭,反而于4时3分13秒关闭了应急堆芯冷却系统,停止了向堆芯内注水。

一次侧冷却水大量排出造成堆芯上部失水,堆芯上部燃料棒的温度超过2760度,堆腔上部形成了蒸汽。反应堆操作员恢复高压安注系统和主泵运行后,260度的水遇到2760度堆芯,堆芯燃料棒像玻璃一样破裂,堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包壳破损,47%的核燃料已经融毁并发生泄漏,系统发出了放射性物质外漏的警报,但由于警报响起时并未引起运行人员的注意,甚至现时的纪录报告都指出没有人注意到警报。直到当天晚上19时50分,二号堆实现强迫循环,但运行人员始终没有察觉堆芯的损坏和放射性物质的外漏。

事故后果

事故后,原子能管理委员会[12]对周围居民进行了连续追踪研究,研究结果显示:

  1. 在以三哩岛核电站为圆心的50英里范围内,220万居民中无人发生急性辐射反应
  2. 周围居民所受到的辐射相当于进行了一次胸部X光照射的辐射剂量。
  3. 三哩岛核泄漏事故对于周围居民的癌症发生率没有显著性影响。
  4. 三哩岛附近未发现动植物异常现象。
  5. 当地农作物产量未发生异常变化。

事故影响

哈里斯堡的反核运动
哈里斯堡的反核运动
三哩岛核泄漏事故发生后,工作人员在清理放射性污染
三哩岛核泄漏事故发生后,工作人员在清理放射性污染

三哩岛核泄漏事故是核能史上第一次反应堆堆芯融毁的事故,此事故的严重后果反映在经济上,公共安全及周围居民的健康上则没有不良影响。究其原因在于围阻体发挥了重要作用,凸显了其作为核电站最后一道安全防线的重要作用。在整个事件中,人员的操作错误和机械故障是主要的原因,因此核电站运行人员的培训、面对紧急事件的处理能力、控制系统的人性化设计等细节对核电站的安全运行有着重要影响。

虽然此事故并没有证明西方国家的核电站事故会造成人畜伤亡及公共危害,但也大幅提高核电站安全设施的建造成本,以免事故造成重大的经济损失。但提高安全系数后的核电站造价昂贵,因此核电站兴建数量大减,直到21世纪初的化石燃料价格大涨及全球暖化效应显现后,各国才开始重启核能计划。

这场事故恰巧发生在描述核电站安全问题的惊悚片《中国综合症》(China Symdrome)上映12天后,美国公众对核电信心大受影响,美国核电产业陷入长期的不景气。因为核电站的兴建计划锐减,美国核电相关的公司因此流失了许多资深经验的工程师,之后兴建及设计核电站,遇到严重的经验传承问题。而后连欧洲也发现他们失去了以合理成本兴建核电站的能力。

1986年切尔诺贝利核能电厂事故后,核安被许多人质疑,但由于该电厂的安全设备远落后西方核电站,因此三哩岛事故后的核能安全形象并没有遭到严重影响,但是在2011年福岛第一核电站事故确实使许多人对核能安全产生不信任。

虽然三哩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能电厂事故与福岛第一核电站事故相比,三哩岛核泄漏事故仍然在可以控制的范围内,在该核电站周遭的居民以及邻近的几个州也都没出现像乌克兰或是日本福岛那样大规模的污染,另外该事件的知名度也不如切尔诺贝利核能电厂事故与福岛第一核电站事故那样被世界广为人知。

事故分类

  1. 紧急戒备事故(Alert):安全状况有显著劣化或有发生的可能,尚不须执行核子事故民众防护行动。
  2. 厂区紧急事故(Site Area Emergency):安全功能重大失效或有发生的可能性,可能须执行核子事故民众防护行动。
  3. 全面紧急事故(General Emergency):发生堆芯严重恶化或熔损,可能丧失围阻体完整性或有发生的可能,必须执行核子事故民众防护行动。

相关条目

注释

  1. ^ Nuclear Regulatory Commission – Backgrounder on the Three Mile Island Accident
  2. ^ Spiegelberg-Planer, Rejane. A Matter of Degree: A revised International Nuclear and Radiological Event Scale (INES) extends its reach.. IAEA.org. [March 19, 2011]. (原始内容存档于2011年1月5日). 
  3. ^ King, Laura; Kenji Hall and Mark Magnier. In Japan, workers struggling to hook up power to Fukushima reactor. Los Angeles Times. March 18, 2011 [March 19, 2011]. 
  4. ^ Gofman, John W.; Tamplin, Arthur R. Poisoned Power: The Case Against Nuclear Power Plants Before and After Three Mile Island Updated. Emmaus, PA: Rodale Press. December 1, 1979: xvii [October 1, 2013]. (In 1979 Foreword:) "...we arrive at 333 fatal cancers or leukemias." 
  5. ^ Hatch, Maureen C.; 等. Cancer near the Three Mile Island Nuclear Plant: Radiation Emissions. American Journal of Epidemiology. 1990, 132 (3): 397–412. PMID 2389745. 
  6. ^ Levin, R. J. Incidence of thyroid cancer in residents surrounding the Three-Mile Island nuclear facility. Laryngoscope. 2008, 118 (4): 618–628. PMID 18300710. doi:10.1097/MLG.0b013e3181613ad2. Thyroid cancer incidence has not increased in Dauphin County, the county in which TMI is located. York County demonstrated a trend toward increasing thyroid cancer incidence beginning in 1995, approximately 15 years after the TMI accident. Lancaster County showed a significant increase in thyroid cancer incidence beginning in 1990. These findings, however, do not provide a causal link to the TMI accident. 
  7. ^ Levin, R. J.; De Simone, N. F.; Slotkin, J. F.; Henson, B. L. Incidence of thyroid cancer surrounding Three Mile Island nuclear facility: the 30-year follow-up. Laryngoscope. August 2013, 123 (8): 2064–2071. PMID 23371046. doi:10.1002/lary.23953. 
  8. ^ Han, Y Y.; Youk, A. O.; Sasser, H.; Talbott, E. O. Cancer incidence among residents of the Three Mile Island accident area: 1982–1995. Environ Res. November 2011, 111 (8): 1230–1235. Bibcode:2011ER....111.1230H. PMID 21855866. doi:10.1016/j.envres.2011.08.005. 
  9. ^ Hatch, M.C.; Wallenstein, S.; Beyea, J.; Nieves, J. W.; Susser, M. Cancer rates after the Three Mile Island nuclear accident and proximity of residence to the plant. American Journal of Public Health. June 1991, 81 (6): 719–724. PMC 1405170. PMID 2029040. doi:10.2105/AJPH.81.6.719. 
  10. ^ Backgrounder on the Three Mile Island Accident: Health Effects. Nuclear Regulatory Commission. [January 13, 2018]. The NRC conducted detailed studies of the accident's radiological consequences, as did the Environmental Protection Agency, the Department of Health, Education and Welfare (now Health and Human Services), the Department of Energy, and the Commonwealth of Pennsylvania. Several independent groups also conducted studies. The approximately 2 million people around TMI-2 during the accident are estimated to have received an average radiation dose of only about 1 millirem above the usual background dose. To put this into context, exposure from a chest X-ray is about 6 millirem and the area's natural radioactive background dose is about 100-125 millirem per year for the area. The accident's maximum dose to a person at the site boundary would have been less than 100 millirem above background. In the months following the accident, although questions were raised about possible adverse effects from radiation on human, animal, and plant life in the TMI area, none could be directly correlated to the accident. Thousands of environmental samples of air, water, milk, vegetation, soil, and foodstuffs were collected by various government agencies monitoring the area. Very low levels of radionuclides could be attributed to releases from the accident. Comprehensive investigations and assessments by several well respected organizations, such as Columbia University and the University of Pittsburgh, have concluded that in spite of serious damage to the reactor, the actual release had negligible effects on the physical health of individuals or the environment. 
  11. ^ 14-Year Cleanup at Three Mile Island Concludes. The New York Times. August 15, 1993 [March 28, 2011]. 
  12. ^ Fact Sheet on the Three Mile Island Accident (NRC)
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