放射性污染处理典型案例: 三哩岛核电厂污染事故

三哩岛事故的起因是二回路给水泵的故障停运，造成一个失去主给水的预计运行事件。失去主给水后，一回路压力升高，迫使反应堆自动停堆。自动启动应急给水泵，但 因前些时候检修时，误关闭了全部应急给水管道上的阀门，进而形成失去全部给水的事件。压力的继续升高，使稳压器的卸压阀开启，但当一回路压力回降到卸压阀应当关闭的整定值时，卸压阀故障卡在开启位置，使一次冷却剂继续经卸压阀流至卸压箱，形成一个(稳压器)汽腔小破口失水事故。 在事故后8分钟，操作员发现蒸汽发生器蒸干了，检查后发现了应急给水阀门的关闭状态，操作员打开了这些阀门，一回路热管段与冷管段开始有了温度，证实应急给水 已送至主蒸汽发生器。实际上，这8min内没有应急给水并没有产生显著的影响，此后的 事故过程主要是由卸压阀卡开造成的一回路小破口失水事故所主宰的。 当一回路系统压力降至llObar， 自动触发紧急堆芯冷却系统高压安注将含硼水注入一回路系统。此时，稳压器液位继续上升，随后的分析表明，稳压器液位上升是由于冷 却剂受热及沸腾造成的膨胀。操纵员认为高压安注增加了一回路水装量，就减小了高压 安注的流量。 实际上，此时从卸压阀流失的量大于注入的补给量，使反应堆一‘回路压力继续下降。当一回路压力降到冷却剂饱和压力以下时，反应堆堆芯冷却剂开始汽化，形成气泡。 在事故发生74分钟及100分钟，由于汽、水混合的汽蚀现象作用，一次冷却剂主泵发生强烈振动，为保护主泵，操纵员先后关闭了环路B及环路A的主泵，以防止泵及相 连的管道受到严重损坏。然而，泵的停运使系统中的蒸汽和水分离，中止了一回路中的循环，而且再要使主泵转起来变得十分困难。 110分钟堆芯燃料元件开始裸露，温度升高。 138分钟操纵员发现了卸压阀卡开，将与其下相连的截止阀关闭。反应堆一回路压力 开始上升。 操纵员所见到的卸压阀开闭状态的指示是不明确的，操纵盘上的指示灯表示电磁线圈己动作，但没有阀杆位置的直接指示。在此阀门下游的高温本可以说明阀门的情况，可又被原来存在的泄漏弄混了。操纵员是细微地比较当时与平时卸压阀下游的温度才得出正确的判断的。但操纵没有明确此时堆芯严重缺水，没有加大高压安注，使事故中止。 175分钟宣布厂区处于应急状态，在冷却剂下泄系统测到放射性。此时，相当一部分 燃料元件已裸露，并处于高温状态，使得燃料元件损坏，挥发性裂变产物释出，并产生氢。 在此后一段时间内操纵员企图重新启动主泵，环路B的泵也启动了起来，但仅工作 了19分钟，后因汽蚀及振动警报而又停运了。 200分钟一直到420分钟时间段内在关闭卸压截止阀状态下，再次投入高压安注，操 作员企图以及增加系统压力，挤塌汽泡，而使主循环泵恢复运行。效果是主泵没有运行起来，但堆芯得到淹没，使燃料元件升温得到中止。

在上一阶段，堆芯至少有1．5m裸露了大约1小时，这是堆芯受到主要损坏的时期。此时间内，发生了强烈的锆一水(汽)反应，产生大量氢气，同时有大量气体裂变产物从燃料释放到反应堆冷却剂系统中，安全壳内放射性急剧上升。 7小时38分钟操纵员打开卸压截止阀，关小高压安注，操纵员企图降低系统压力的方法，使安注箱动作带走堆芯的衰变热。这措施使系统进一步失去冷却剂引起第二次裸 露。这一次裸露时间较短，与这一次堆芯裸露相比，燃料达到的温度低得多。 8小时41分钟压力达到41bar，安注箱充气压力，安注箱开始注水。但由于压差小， 注水流量极小。但操作员却认为安注箱注水后堆芯是充满的。 9小时50分钟在减压过程中，反应堆窗口内大量的氢释放至安全壳，于是发生一个安全壳压力脉冲，安全壳喷淋工作6分钟，这时部分区域氢(与空气混合物的点火，氢爆)减压至30bar，系统压力就再也降不下去了。这是因为系统中压力与温度是联系在一起的，打开卸压截止阀，只能使冷却剂继续流失。操作员毫无办法使系统降压28bar，在此条件下才能起动低压安注。 11小时08分钟操纵员又关上了卸压截止阀，但没有加大高压安注流量。此后2h内， 安注箱停止注水，高压安注处于低流量，蒸汽发生器不循环，总的说没有任何手段去排除衰变热。在此条件下发生第三次堆芯裸露，这次裸露持续时间长，燃料元件再次达到很高的温度。 13小时30分钟操作员在稳压器卸压截止阀关闭状态下，加大高压安注流量，还是企图使主泵运行。这使得堆芯冷却剂装量增多，结束第三次裸露。 15小时51分钟成功启动环路A的一台主循环泵，热管温度下降到293~C，冷管段温度上升到205℃，表示有流体经过蒸汽发生器。反应堆冷却剂系统还具有能力带出衰变热。 到此压力壳内储有28m3气体，其中主要是氢，这些氢逐渐地在ld至8d内通过卸压阀控制管排出。为降低安全壳内氢的浓度，氢复合系统投入运行。 1个月后，主泵停止运行，因堆芯发热4—5MW已超过此时的衰变2MW，用自然循环方式继续带出堆芯释热。 3次堆芯裸露，锆包壳总量中大约有30％～40％被氧化，堆芯上部1／3严重损坏，燃料元件峰值温度可能达2000~C，堆芯流动阻力增加到正常值的200～400倍。 燃料产生的放射性惰性气体大约有30％～40％释放出来，有10％～15％的腆、锶、铯从燃料中释放出来。但由于安全壳的包容作用，释放至环境的放射性物质不多，在80kin 范围内200万居民受到的集体剂量当量约20Sv，最大个人剂量小于lmSv。该核电厂工作人员受剂量多的3名工作人员分别受到38、34、31mSv的照射，这些数据表明三哩岛核电厂堆芯严重损坏事故造成的辐射影响是很小的。