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詳析三里島核事故（下）

來源：嘿嘿能源heypower 發布日期：2021-07-14

40年前的1979年3月28日，由大都會愛迪生公司（Metropolitan Edison Company）運營的三里島核電站2號機組（TMI-2）發生了嚴重核事故。事故發生后，總統委員會進行了兩次主要調查，一次由卡特總統任命，第二次由核管理委員會（NRC）特別調查小組進行。兩次調查記錄了事故發生的詳細過程、設備可用性及故障，并分析了事故期間操作人員的行動、操作員培訓以及適用于事件的NRC程序。

5、核電站安全分析

1979年4月1日卡特夫婦在丹頓、賓州州長陪同下參觀主控室

核電站的安全分析有許多目的。它使電廠的設計者和操作員了解電廠如何應對特定事件或事故，指出如果不采取緩解措施可能造成的損害，指導設計者設計所需的安全系統，并為培訓操作人員提供信息。

分析顯示了反應堆操作員如何識別特定事件以及他們必須采取的行動，并為應急程序的準備提供所需的信息。分析結果也表明是否符合適用法規。

所有的結果都可以在某種程度上證明，潛在的損害已得到緩解，并確保了電廠人員和公眾的安全。

TMI-2 LOCA分析由設計師進行。要求相當完備，但執行的并不完全，它沒有設想到非常小的缺陷也可造成不一樣的后果。

作為TMI-2許可程序的一部分，設計師未進行LOCA分析，公用事業公司未向NRC提交任何接近PORV排放口（約2平方英寸）破裂尺寸的LOCA分析。未對穩壓器頂部的任何尺寸破裂或因PORV卡在打開位置而導致的LOCA進行分析。

不幸的是，從TMI事故和事故后進行的分析中得知，卡在打開位置的PORV LOCA與針對TMI-2的小破裂LOCA分析有很大不同。

對較小破裂的分析表明，隨著破裂尺寸的減小，趨勢逆轉，后果變得嚴重。電廠的反應不同，依賴于安全系統和儀表的變化，需要不同的操作員操作。

PORV失效的后果更為不同。當穩壓器中的水位上升時，RCS壓力會下降。當穩壓器水位較高時，堆芯中會形成空洞，并在RCS的較高位置積聚。

此外，當穩壓器水位仍然很高時，水位可能下降到堆芯頂部以下，導致堆芯損壞。顯然，穩壓器水位指示不是處理這起事故的有用工具。

B&W工廠的特殊設計進一步加劇了這種影響。穩壓器喘振管線設計有回路密封，以防止蒸汽進入穩壓器。消除流向穩壓器的蒸汽流可防止穩壓器中的水位下降，從而保持較高的水位，同時RCS中會積聚空隙。由于缺乏分析，PORV失效的后果不得而知。

事實證明，如果不采取適當的緩解措施，實際后果比人們預期的要嚴重得多。假設結果隨著破裂尺寸的減小而變好是不正確的。事故的實際后果同樣令設計者、核電站的所有者/經營者以及監管機構感到驚訝。核電站對PORV故障的反應完全出乎意料。

6、事故管理

1979年3月28日一大早，TMI-2的四名年輕操作員意識到發生了什么事，但他們不知道具體情況。

汽輪機關閉，反應堆緊急停堆，一連串的警報響起并閃爍。穩壓器水位上升時，RCS壓力下降。操作人員以前從未遇到過這種情況。這在他們的訓練中也沒有涉及。他們不知道該怎么辦。

操作人員面臨的事件是一個卡在打開位置的PORV和一個非常小的LOCA。他們不知道這種情況，跟不知道如何應對。

控制室中沒有直接指示PORV的位置，他們看不到PORV是開著的。由于不知道發生了什么，也不熟悉事件，操作人員只能臨場發揮，試圖將RCS的水位維持在規定的范圍內。

他們依賴于穩壓器水位讀數，就像被訓練的那樣。不幸的是，他們采取了一些不適當的行動，其中包括關閉高壓緊急堆芯冷卻系統，打開下泄管線，忽視反應堆堆芯過熱的跡象，以及向輔助廠房泵送放射性水。

事發當時的主控室

所有這些動作，都發生在他們得知事故發生兩小時20分鐘后，即PORV卡在打開位置之前。然后他們采取了糾正措施，關閉了截止閥。

顯而易見的問題是，“為什么操作人員臨場發揮，為什么他們對這一事件不熟悉？”他們的培訓涵蓋緩解假設事故，包括LOCA。

只有一組事故沒有進行培訓——非常小的LOCA事件，包括PORV故障。

由于設計師沒有分析該事件，因此未將其納入操作員培訓。由于不知道電廠對PORV故障的反應，設計人員和培訓人員指示操作員始終依靠穩壓器水位指示來測量RCS中的水位。操作人員在那天上午還接受了此項培訓。

盡管完全缺乏針對卡在打開位置的PORV事件的培訓，但操作員是否意識到發生了什么并采取了適當的措施？答案是肯定的。

監測到PORV排水管的溫度并顯示高讀數，發出警報信號，表明安全殼廠房地坑中的水位偏高，在反應堆堆芯中觀察到高中子水平指示，安全殼廠房中的溫度和壓力升高，反應堆冷卻劑泵振動。

這些觀察結果，都可以推斷出是典型的LOCA，都可能引起人們注意到卡在打開位置的PORV。

補救措施應該很明顯：關閉截止閥。

一旦截至閥關閉，LOCA終止。下一步是通過RCS中水的自然循環來冷卻堆芯。

然而，這是不可能的，因為RCS中積累了大量的空隙。操作人員不得不再次臨時準備減少RCS中的空隙和氣泡，然后建立中性循環。

他們花了幾天的時間才完成這項工作。

核電站的設計者和運營商都不知道核電站將如何應對卡在開啟位置的PORV。

他們所不知道的，不能轉達給操作人員。操作人員的培訓具有誤導性，應急程序對他們所面臨的事件不正確。行業經驗和監督B&W對PORV和PORV截止閥的兩個安全相關分類遺漏，以及缺少PORV故障分析——并非B&W獨有。

其他美國PWR設計公司，西屋公司（Westinghouse）和燃燒工程公司（Combustion Engineering），也出現過同樣的遺漏。

三個獨立的工程師怎么會犯同樣的錯誤？

核電站的許可證發放是一個主要考慮因素。SAR是許可審核的核心。電廠運維先例為編寫報告提供了指導。報告中包括了以前申請中提出的分析，沒有要求的分析就忽略了。許多設施收到了一樣有誤的SAR。這些疏忽遺漏在反應堆操作員培訓中造成了直接主要的影響。

操作員接受了電廠模擬機培訓，模擬機中編程設定了假設事故。一次事故，PORV故障，無（相關培訓）。

沒有人注意到或采取糾正措施。在B&W核電站的PORV發生7次故障后，操作員培訓計劃和模擬器中仍然沒有出現這起事故。

就PWR評估而言，NRC（核管理委員）會在審查三位獨立設計師的SAR方面具有明顯的優勢。三種設計之間的比較經常有助于審查。

然而，NRC沒有意識到自己對核電站設計和分析的影響。核電站是一個復雜的系統。監管審查和評估不能涉及設計的所有方面，必須確定優先事項。

有一種傾向，即對申請人的要求不超過對前幾位申請人的要求。不鼓勵花時間審查過去沒有審查過的設計領域。因此，監管機構和設計人員一次又一次地討論設計和安全分析的相同領域，而忽略了其他領域。

7、結論

未能將PORV和截止閥的安全功能納入電廠設計，為TMI事故創造了條件。

由于控制室中沒有打開PORV的正向指示，也沒有截止閥的正向位置指示，操作員只能猜測發生了什么以及需要做什么。

由于沒有在電廠安全分析中解決PORV故障，設計人員以及培訓員和操作人員對電廠對此類事故并不熟悉。他們不知道可能會面臨這種問題，因此，培訓和指導不夠。

當一個接一個地審查或評估類似的工廠設計時，有一種傾向，在每種情況下解決相同的問題。電廠是非常復雜的，并不是所有的東西都可以作為一個評估的一部分。

正確的做法是在后續的審查中轉移重點，解決以前沒有涉及的問題。

當B&W設計第一批核電站時，為控制核電站安全系統的設計和運行，制定操作員培訓計劃和應急程序，已經正在制定與LOCA相關的適當NRC法規，在TMI-2獲得許可證時就已就位。問題是有些規定沒有得到遵守。

對PORV和截止閥的安全功能認識不足，以及未能分析PORV卡在開啟位置的事件是TMI-2事故的根本原因。

糾正第一個疏漏本來可以防止事故的發生。糾正第二個疏漏本可以迅速有效地減輕事故。

8、經驗教訓

直升機進行環境輻射巡測

了解TMI事故的根本原因對核電站設計人員，特別是小型模塊堆等新型核電站的設計人員具有重要的指導意義。

識別與安全相關部件和特定設計事故，比表面上看起來更為復雜和困難。設計師有責任識別所有安全相關系統和部件，并分析所有事故類型。

電廠的許多系統和部件既有運行功能又有安全功能。在每個系統的設計中，都必須提出一個問題，即一個系統或部件是否具有安全功能。如果適用，它必須設計出操作功能和安全功能。

事故期間的電廠響應可能是異常的，在正常運行期間從未見過。電廠的安全分析必須完整，必須描述所有潛在的電廠響應。

設計師不能依靠公用事業公司的審查和監管評估來糾正缺陷。設計首先要做好，質量保證過程要保證設計的完善。

（完）

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