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三哩岛核泄漏事故

(重定向自三哩島

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島核電廠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]。該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]

三哩岛核泄漏事故
Carter TMI-2.jpg
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,是用來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  美國宾夕法尼亚州萨斯奎哈納河三哩岛
三里岛核电厂,右方是两个反应堆的圆柱体保护壳,四座高聳的建筑物为冷却塔
TMI-2机组的结构简图
TMI-2机组爐心融毀的示意图

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]

反应堆简介编辑

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。二氧化铀的濃度为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台蒸汽產生器(SG)、1台布设在一次側热段的調壓槽。調壓槽压力达到15.5MPa时,調壓槽卸压阀自动开启,将冷却剂排放到調壓槽卸压箱。

事故简述编辑

当天凌晨4时0分0秒,三哩岛核電廠95万千瓦压水式二号反应堆一次側的给水主泵停转,汽轮机停机。此時备用泵應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動作。

二號机组的一次側冷却水没有按照程序进入蒸汽產生器,热量在反應堆中心處持續聚集,爐心压力上升,导致調壓槽卸压阀于4时0分03秒开启,放出爐心内的部分汽水混合物。當下反应堆于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關閉,使爐心冷却剂以45m3/s继续外流。压力降至正常值以下卻由于发生机械故障,在堆心压力回复正常值后爐心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秒主系统压力繼續下降至11.3MPa,“爐心緊急冷却系统(RCIC)”的高壓注水自动启动,向爐心注入冷卻水。但反应堆操作员未判明卸压阀没有關閉,反而于4时3分13秒关闭了应急爐心冷却系统,停止了向爐心内注水。

一次側冷却水大量排出造成爐心上部失水,爐心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度爐心,爐心燃料棒像玻璃一样破裂,爐心坍塌。爐心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,但由于警报響起時并未引起运行人员的注意,甚至现时的紀錄報告都指出沒有人注意到警报。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爐心的损坏和放射性物质的外漏。

事故后果编辑

事故后,原子能管理委員會[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。

事故影響编辑

 
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

三哩島核洩漏事故是核能史上第一次反應堆爐心融毀的事故,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,凸顯了其作為核電廠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廠事故會造成人畜傷亡及公共危害,但也大幅提高核電廠安全設施的建造成本,以免事故造成重大的經濟損失。但提高安全係數後的核電廠造價昂貴,因此核電廠興建數量大減,直到21世紀初的化石燃料價格大漲及全球暖化效應顯現後,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。因為核電廠的興建計畫銳減,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廠,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廠的能力。

1986年車諾比核能電廠事故後,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廠,因此三哩島事故後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。

雖然三哩島事件是美國至今最為嚴重的核事故,但與之後發生的車諾比核能電廠事故與福島第一核電站事故相比,三哩島事件仍然在可以控制的範圍內,在該核電廠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汙染,另外該事件的知名度也不如車諾比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。

事故分類编辑

  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):發生爐心嚴重惡化或熔損,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。

相關條目编辑

註釋编辑

  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)