1979 年3 月28 日凌晨4點(diǎn)30 分左右，三哩島核電站的2 號(hào)反應(yīng)堆在例行檢修后重新開始運(yùn)行。當(dāng)功率逐漸提升到額定范圍時(shí)，二次回路上的一臺(tái)冷凝水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)，造成蒸汽發(fā)生器的給水中斷。如此一來，一次回路由于得不到充分的冷卻而溫度上升。這樣的故障其實(shí)也沒有什么大不了的，反應(yīng)堆的安全連鎖系統(tǒng)都可以自行處理，即主給水泵停運(yùn)，渦輪機(jī)停轉(zhuǎn)，兩個(gè)輔助給水泵也會(huì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。該反應(yīng)堆之前已經(jīng)發(fā)生過多次這樣的故障，但都沒有導(dǎo)致意外事故發(fā)生，每次計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都很快采取措施及時(shí)排除了故障。然而，這次卻釀成了事故。

反應(yīng)堆

一種可以人為控制核裂變反應(yīng)快慢，并能維持鏈鎖核裂變反應(yīng)的裝置叫做反應(yīng)堆。原子能發(fā)電站是用反應(yīng)堆內(nèi)核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的巨大熱量生成飽和蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)發(fā)電，這種反應(yīng)堆叫做動(dòng)力堆，是原子能發(fā)電站的核心，也是反應(yīng)堆。

反應(yīng)堆的類型很多，但它主要由活性區(qū)、反射層、外壓力殼和屏蔽層組成。活性區(qū)又由核燃料、慢化劑、冷卻劑和控制棒等組成。

那天凌晨，三哩島核電站95 萬千瓦水堆電站二號(hào)反應(yīng)堆主水泵停轉(zhuǎn)。輔助水泵按照預(yù)設(shè)的程序啟動(dòng)，然而，它并沒有正常啟動(dòng)，二回路冷卻水并沒有按照程序進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，熱量在堆芯聚集，堆芯壓力上升。原來，輔助回路中一道閥門在例行檢修中沒有按規(guī)定打開，導(dǎo)致輔助回路沒有正常啟動(dòng)。堆芯壓力的上升導(dǎo)致減壓閥開啟，冷卻水流出。由于發(fā)生機(jī)械故障，堆芯壓力回復(fù)正常值后，堆芯冷卻水繼續(xù)注入減壓水槽造成了減壓水槽水滿外溢。

一回路冷卻水大量排出造成堆芯溫度上升。待運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候，47％的堆芯燃料已經(jīng)熔毀，而且發(fā)生泄漏，這時(shí)系統(tǒng)發(fā)出了放射性物質(zhì)泄漏的警報(bào)。然而，由于當(dāng)時(shí)警報(bào)蜂起，核泄漏的警報(bào)并未引起運(yùn)行人員的注意。直到事故發(fā)生的那天晚上8 點(diǎn)，二號(hào)堆一、二回路均恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，運(yùn)行人員始終都沒有察覺堆芯的損壞和放射性物質(zhì)的泄漏。事故發(fā)生兩天后，賓夕法尼亞州州長(zhǎng)出于安全考慮疏散了核電站附近的學(xué)齡前兒童、孕婦，并下令對(duì)事故堆芯進(jìn)行檢查。經(jīng)過這次檢查才發(fā)現(xiàn)，堆芯嚴(yán)重?fù)p壞。大約20 噸二氧化鈾堆積在壓力槽底部，大量放射性物質(zhì)堆積在圍阻體中。此外，還有少部分放射性物質(zhì)泄漏到周圍環(huán)境中去了。

三哩島核電站

三哩島核電站位于美國(guó)東北部的賓夕法尼亞州，在賓州首府哈里斯堡東南約15千米處，是薩斯奎哈納河上的一個(gè)小島。1971年興建島上第一座壓水堆，電功率約為790兆瓦，1974年投入運(yùn)轉(zhuǎn)。1973年動(dòng)工興建第二座壓水堆，電功率為880兆瓦，于1978年12月建成。發(fā)生核突發(fā)事件的是第二座壓水堆（也稱2號(hào)堆），從建成到發(fā)生事故僅僅運(yùn)轉(zhuǎn)了約3個(gè)月的時(shí)間。

在故障發(fā)生后，一回路的冷卻水得不到充分的冷卻而引起溫度升高。為了不使一回路的蒸汽壓力過高，以排出部分蒸汽，降低一回路的壓力，安全控制系統(tǒng)就按原有事先給定的程序自動(dòng)打開了卸壓閥。當(dāng)排出部分蒸汽，壓力降到正常范圍時(shí)，該卸壓閥理應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉。然而，卻發(fā)生一個(gè)意外——卸壓閥失靈了，沒有自動(dòng)關(guān)閉，水蒸氣源源不斷地排入了卸壓箱內(nèi)。一回路壓力和溫度不斷升高，堆芯區(qū)的燃料元件得不到充分冷卻，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)即按原先的程序啟動(dòng)輔助給水系統(tǒng)。然而，在管路上卻出現(xiàn)了一個(gè)意外。兩星期前，該系統(tǒng)中幾臺(tái)泵的出口閥在檢修時(shí)關(guān)閉了，沒有及時(shí)打開。毫無疑問，這是嚴(yán)重違反操作規(guī)程的。

雖然輔助給水系統(tǒng)的泵已啟動(dòng)，但卻沒有水注入蒸汽發(fā)生器，而且操作人員也沒有察覺到該閥門已關(guān)閉的指示信號(hào)。由于卸壓閥的失靈造成一回路通過此閥不斷向外排出蒸汽，使堆芯局部失水。本來兩分鐘后因?yàn)槎研纠鋮s不足，堆芯緊急冷卻，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，使高壓注水泵開啟向一回路注水流入堆芯?？膳碌牡谌我馔獍l(fā)生了，操作人員又犯了一個(gè)判斷性的錯(cuò)誤，自作主張地通過手動(dòng)控制系統(tǒng)把其中的一臺(tái)高壓注入水泵關(guān)閉了。

如此一來，又人為地造成了堆芯區(qū)的第二次失水。由于操作人員的屢次失誤，在一回路水繼續(xù)通過卸壓閥外泄又得不到補(bǔ)給的情況下，因壓力降低而產(chǎn)生了堆芯沸騰，堆內(nèi)水因汽化而逐漸減少，使堆芯形成了空腔，并造成堆芯外露達(dá)數(shù)小時(shí)。雖然反應(yīng)堆已自動(dòng)關(guān)閉，但是燃料元件的余熱不能很快散發(fā)出去，燃料元件包殼的溫度已升到約1000℃。這時(shí)，雖然自動(dòng)控制系統(tǒng)再一次通過另一路管道把大量冷卻水注入堆芯，但由于燃料元件包殼與蒸汽發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，生成氫氣，導(dǎo)致堆內(nèi)約有1/3 的燃料元件包殼破損，使部分貯存在燃料元件空腔中的氣態(tài)和揮發(fā)性的放射性裂變產(chǎn)物就被釋放出來，而進(jìn)入一回路水。

與此同時(shí)，一回路的卸壓閥仍開著，含有放射性的蒸汽不斷地排入卸壓箱，造成卸壓箱水位過高，安全隔膜破裂。大量高溫的含有放射性的一回路水即溢出到安全殼內(nèi)的地面上，部分通過污水泵而流入輔助廠房。據(jù)統(tǒng)計(jì)，流入輔助廠房?jī)?nèi)的污染水約有1600 余立方米。這些高溫的一回路水溢出容器，流到地面后就很快蒸發(fā)，導(dǎo)致放射性氣體和氣溶膠向外釋放而污染環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，放射性碘、放射性氙、放射性惰性氣體和放射性氪的釋放量分別約為6×1011 貝可、8×1010 貝可、9×1016 ～ 5×1017 貝可、1×1016 貝可。