Инцидент на острове Три-Майл: как американцы едва не получили собственный Чернобыль

Суть произошедшего пока была не слишком понятна, но СМИ уже характеризовали ЧП как крупнейшую аварию в истории атомной энергетики США и называли ее возможные причины, в будущем оказавшиеся недалекими от истины, — так работала пресса в этом государстве. Как показало проведенное расследование, к случившемуся днем ранее инциденту привело невероятное сочетание самых разнообразных факторов — от отказа оборудования до «человеческого фактора». Как подобное могло произойти на современном реакторе, проработавшем всего три месяца, в стране, которая гордилась (и, в общем-то, небезосновательно) своим технологическим превосходством, — далее в обзоре.

Вторая половина 1960-х — 1970-е годы стали для ядерной энергетики золотыми. По всему миру в больших и маленьких, но богатых государствах одновременно строились или проектировались десятки АЭС с сотнями энергоблоков. Эксплуатация деления ядра казалась тем самым эффективным и относительно безопасным решением энергетического вопроса в условиях роста энергоемкости мировых экономик, высоких цен на традиционные виды топлива, дороговизны и длительности реализации гидропроектов.

В авангарде этого движения находились Соединенные Штаты Америки, где с 1966 по 1977 год было запущено сразу 75 ядерных реакторов. Одной из новых АЭС стала станция, расположившаяся на острове посреди реки Саскуэханна в трех милях вниз по течению от города Мидлтаун, штат Пенсильвания. Благодаря этому остров имел название Три-Майл (Three Mile — «Трехмильный»). Это же имя получила и новая электростанция.

Энергетическая компания Metropolitan Edison начала строительство первого блока своей АЭС на острове Три-Майл в мае 1968-го. В июле следующего года на соседней площадке развернулись работы по сооружению второго реактора. С возведением первого справились за шесть лет, а вот со вторым дело затянулось. Лишь 30 декабря 1978 года блок TMI-2 электрической мощностью 906 МВт был сдан в коммерческую эксплуатацию. Реактор изготовила компания Babcock & Wilcox, а турбогенератор — корпорация Westinghouse, и проработать им было суждено всего лишь три месяца.

Чтобы попытаться понять (это будет непросто), что произошло тем ранним весенним утром в Пенсильвании, сначала разберемся, как работает ядерный реактор. Реактор Babcock & Wilcox представлял собой металлический цилиндр из легированной стали, в активную зону которого через полусферическую крышку загружались тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), в которых, собственно, и происходило деление тяжелых ядер урана-235. Этот процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая через стенки ТВЭЛов передавалась теплоносителю первого контура — воде с различными примесями. Затем теплоноситель проходил через парогенераторы и передавал тепло среде второго контура, превращаясь в пар. Пар вращал ротор турбогенератора, который преобразовывал механическую энергию вращения в электрическую.

В четыре утра 29 марта 1979 года предположительно из-за попадания воды в систему сжатого воздуха произошло отключение питательных насосов второго контура и турбогенератора. Циркуляция теплоносителя внутри прекратилась, соответственно, температура и давление внутри реактора начали расти. В данной ситуации самой по себе не было ничего чрезвычайного, и на этот случай была предусмотрена аварийная система насосов, которые должны были включиться и обеспечить подачу воды на парогенераторы. Однако что-то пошло не так, и включаться они отказались. Ремонтная бригада, производившая их обслуживание ранее, просто забыла поднять задвижки на их напоре, а индикаторы на пульте управления, которые должны были оповестить операторов станции о нештатном положении задвижек, были закрыты ремонтными табличками.

Электромагнитный клапан компенсатора давления (слева вверху) и бак-барботер (справа внизу).

Дальше отказы техники и влияние человеческого фактора стали накапливаться. После повышения давления и температуры в реакторе, как и положено, сработал клапан компенсатора внутреннего давления, принявшийся выпускать скопившиеся в первом контуре пар и воду в специальную емкость — барботер. При нормализации давления он должен был закрыться, но по так и не установленной причине этого не произошло. Из первого контура, контактирующего с ТВЭЛами, началась постоянная потеря теплоносителя в барботер со скоростью около 50 кубометров в час. Персонал оказался совершенно не готов к подобной комбинации событий и распознал утечку лишь через два с половиной часа, за которые барботер успел переполниться. В конце концов его предохранительные мембраны лопнули, и теплоноситель (смесь радиоактивной воды и пара) начал заполнять внутреннее пространство гермооболочки реактора.

Схема повреждений активной зоны внутри реактора: 4 — верхний слой обломков топливных сборок; 5 — корка вокруг центра активной зоны; 6 — затвердевший расплав; 7 — нижний слой обломков топливных сборок; 8 — вероятный объем расплава, который стек вниз.

Операторы станции не подозревали о наличии постоянной течи теплоносителя из первого контура и в конце концов отключили подачу воды в него. Активная зона реактора, лишенная охлаждения, начала перегреваться и в итоге стала плавиться.

Лишь в 6:20, спустя два с лишним часа после начала инцидента прибывшая на дежурство новая смена операторов смогла определить наличие течи из первого контура и закрыть отсечной клапан, перекрывший утечку. Однако по каким-то причинам на возобновление работы аварийных насосов, охлаждающих реактор, потребовался еще целый час. За это время верхняя часть его активной зоны, где ТВЭЛы уже были серьезно повреждены, потеряла устойчивость и просела вниз. Поданная насосами в 7:20 холодная борированная вода смогла в достаточной степени охладить реактор и остановить развитие катастрофы. Его активная зона была разрушена, радиоактивный теплоноситель заполнил гермооболочку и через систему трубопроводов проник за ее пределы, в оборудование вспомогательного реакторного здания, но разрастания аварии до масштабов катастрофы с выходом радиации за пределы энергоблока удалось избежать.

16 марта 1979 года, всего за 13 дней до событий на острове Три-Майл, в американский кинопрокат вышел фильм «Китайский синдром». По сюжету журналисты, ставшие случайными свидетелями аварии на АЭС, сталкиваются с упорным нежеланием ответственных господ признавать серьезность ситуации, что в конце концов заканчивается трагедией. Неплохой триллер, эксплуатировавший страх общества перед ядерной энергетикой, имел мало отношения к действительности, однако он популяризировал у публики известный прежде лишь специалистам отрасли термин «китайский синдром». Им называли гипотетическую ситуацию, при которой катастрофа на условной АЭС может привести и к проплавлению корпуса реактора, его фундамента и попаданию ядерного топлива в почву. Развитие событий доводилось до абсурда предположением, что расплавленное топливо может прожечь планету насквозь до Китая.

Естественно, в таком медийном обществе, как американское, журналисты использовали совпадение выхода популярного фильма с реальной аварией на атомной станции по полной программе. Чиновников, администрацию станции, представителей чрезвычайных служб на любой пресс-конференции закидывали вопросами по поводу того, возможен ли китайский синдром на острове Три-Майл.

Практика показала, что, несмотря на все технические отказы и не всегда компетентное поведение персонала АЭС, система безопасности данного объекта имеет крайне высокий запас прочности. Даже частичное разрушение активной зоны реактора не привело в 1979 году к сколь-нибудь значимому выбросу радиации за пределы энергоблока. В результате инцидента на станции не было ни одной подтвержденной прямой или косвенной жертвы, однако местным жителям, конечно, пришлось поволноваться.

В 1986 году первое официальное сообщение об аварии на Чернобыльской АЭС было распространено ТАСС лишь вечером 28 апреля, спустя двое суток после катастрофы. Недостаточное информирование людей привело лишь к нарастанию панических слухов о трагедии среди населения страны и потере им доверия к власти. В США 1979 года такое, конечно, было невозможно, хотя и масштабы ЧП были гораздо меньше. Уже на следующий день информация о происходящем появилась в газетах, активно освещалась авария и на телевидении.

Журналисты не были бы журналистами, если бы не преувеличили степень грозящей местным жителям опасности, на что администрация штата отреагировала решением о добровольной эвакуации. Было объявлено, что обязательная эвакуация не требуется, но при этом власти оказывали содействие в переезде гражданам, которые посчитали это необходимостью. Всего возможностью перестраховаться и покинуть на время свои дома воспользовались 195 тыс. человек, практически все из которых вернулись в течение следующих трех недель.

Сразу несколько независимых друг от друга и от государства комиссий, занимавшихся расследованием событий 29 марта, пришли к выводу, что первоначальные отказы оборудования, хотя они и сыграли значительную роль в цепочке событий, не могут считаться причиной аварии. Ее тяжесть была вызвана ошибочными действиями операторов станции, имевших недостаточную подготовку, неправильно интерпретировавших поступавшую к ним информацию, делавших неверные выводы о складывающейся обстановке, что, в свою очередь, привело к принятию неправильных решений относительно способа скорейшей ликвидации ЧП. Свою роль сыграло и несовершенство эксплуатационной документации, а также отсутствие практики изучения опыта нештатных ситуаций на других АЭС страны, многие из которых находились в руках разных частных организаций.

Президент Картер приехал на АЭС Три-Майл уже 1 апреля 1979 года.

Ликвидация последствий инцидента на острове Три-Майл растянулась на долгие годы и обошлась в миллиард долларов. Пострадавший второй энергоблок был выведен из эксплуатации, после чего началась многолетняя дезактивация комплекса. Удаление топлива из расплавившейся активной зоны шло до 1990 года. Сейчас его реактор по-прежнему законсервирован и находится под наблюдением специалистов. После проведения необходимых проверок и модернизации первый энергоблок АЭС Три-Майл был вновь пущен в 1985 году и работает до сих пор. Лишь в 2017 году корпорация Exelon, собственник реактора, объявила о грядущем окончательном закрытии станции в 2019-м.
Куда существеннее оказалось влияние инцидента 1979 года на общее развитии американской атомной энергетики.

Авария на Три-Майл вызвала широкий резонанс в американском обществе, где и так нарастал скепсис по отношению к отрасли. По стране прокатилась волна протестных демонстраций, в которых приняли участие сотни тысяч человек. В массовом сознании энергия атома, рожденная в военных целях, так и не отделилась от мирного атома, задуманного исключительно ради человеческого блага.

И хотя антиядерные протесты были достаточно кратковременными, но в том числе и под их влиянием строительство многих новых АЭС и дополнительных энергоблоков на уже существующих объектах было остановлено. В общей сложности более 120 планировавшихся и уже осуществлявшихся ядерных проектов отменили, некоторые работавшие станции были досрочно закрыты в течение следующих десятилетий. Лишь в 2013-м федеральная администрация дала разрешение на строительство двух новых реакторов, работа над которыми продолжается и сейчас.

Впрочем, несмотря на удар, который был нанесен ядерной энергетике США, она по-прежнему остается самой мощной в мире. Американцы практически полностью отказались от строительства новых объектов, но постоянно повышали эффективность использования уже построенных, и сейчас 99 оставшихся у них реакторов производят около 20% всей электроэнергии страны.

Необходимые уроки из инцидента на острове Три-Майл были извлечены. Та история стала результатом редчайшего совпадения целого ряда факторов и все равно закончилась более-менее благополучно, без жертв и даже пострадавших. За прошедшие почти четыре десятка лет сопоставимых по серьезности аварий в атомной энергетике США не случалось, и это лучшее подтверждение ее высокой безопасности, в основе которой прежде всего культура труда и ответственности, помноженная на многократно дублирующую автоматику.