四、震惊世界的三里岛事故

1979 年 3 月 28 日，星期三，凌晨 4 时零 36 秒，美国宾夕法尼亚州，

离首府哈里斯堡东南 16 公里的萨斯奎哈纳河中，三里岛核电站二号反应堆的几台水泵停止了工作。在此后的几分钟、几小时、几天中，由于人为错误、设计缺陷、设备失效等一系列事件，最后堆芯因两次失去冷却水而烧毁。一部分放射性碘和稀有气体从电站中逸出，排入环境。这次事故直接损失达 10

亿美元，如果把间接损失计算在内，估计要超过 20 亿美元。事故是严重的， 也是不幸的，然而没有给居民带来危害。下面让我们来看看那次究竟发生了什么事。

三里岛核电站是压水堆型核电站。这次事故是从一些微小的诱因开始的。首先是在控制和仪表用的压缩空气管线中出现了水分。它使凝结水一给水管线上的几个气动阀门自动关闭。凝结水一给水管线是把在汽轮机内作功以后的蒸汽冷凝而成的凝结水，送回到蒸汽发生器的一条重要管线。由于吸不上水，凝结水泵、主给水泵就纷纷跳闸，使蒸汽发生器得不到正常的供水， 汽轮机便自动紧急停机。

事故发生后 1 秒钟，三台备用的应急给水泵自动启动。可惜，由于人为的错误，泵出口管线上的阀门在检修后没有放在开启的位置，应急给水无法到达蒸汽发生器。运行人员到事故发生后第 8 分钟才改正了这个错误。由于蒸汽发生器不供汽、不进水，使堆芯发出的热量不能畅快地排向二回路。事故后 3 秒钟，反应堆系统的压力上升，反应堆由于系统高压而紧急停堆。

系统高压使一电磁泄压阀向泄压箱排放冷却剂。按规定，电磁阀在系统压力下降后应重新关闭。然而它被卡在开启位置上。运行人员没能及时发现这一情况，因此反应堆冷却剂继续向泄压箱排放。事故后 15 分钟，冷却剂开始从泄压箱流出，进入安全壳的地坑，这实质上就是失水事故的开始，这样的失水过程一直延续了 2 小时 24 分钟。

由于冷却剂不断流失，反应堆回路的压力逐渐下降，高压注射系统自动运行，向反应堆系统注水。运行人员把它改为手动控制。4 分 38 秒，由于反应堆系统出现高液位报警，运行人员手动减少了注射流量。这是一次重大的操作失误。运行人员没有意识到，这一高液位是由于系统在低压下出现了蒸汽而造成的虚假液位。当时，电磁泄压阀正处于开启状态，减少注射流量的结果使反应堆系统中的冷却剂入不敷出，系统在低压下出现了蒸汽。直到事故后 3 小时 20 分钟，运行人员才恢复了全流量的高压注射。

事故后头 73 分钟，四台主泵都在运行。主泵的功用是使反应堆冷却剂在堆芯和蒸汽发生器之间循环流动，带出堆芯的热量。然而由于失水和降压， 系统中的蒸汽份额不断增加，实际上由主泵进行循环的是汽水混合物，它使主泵及其相连的管道发生强烈的振动。

这时蒸汽发生器已获得应急给水，如果主泵能坚持运行，汽水混合物完全可以保证堆芯的冷却。这时只要关掉电磁泄压阀上游的切断阀，或用高压注射泵提高反应堆系统的压力，热量就会不断地从堆芯转移给蒸汽发生器， 反应堆系统中的蒸汽就会逐渐消失，一切也就化险为夷。

然而，在 73 分钟时，由于担心主泵及其相连管道发生损坏，运行人员停掉了环路 B 中的两台主泵，在 100 分钟时又停掉了环路 A 中的两台主泵，使环路 B、A 中的汽、水相继发生分离。这时在反应堆容器的上部出现了蒸汽垫， 一部分堆芯失去了水的覆盖。这是一件特别危急的情况，核电站中价值最高的燃料元件，眼看着在自己产生的热量的作用下，渐渐自焚成一堆残渣。这个状态一直持续了 8 个小时，堆芯上部受到了严重的损害。事故后 3 年，用

电视摄像机观察损坏的堆芯，发现那里出现了 1.5 米的空腔，其下面则是 36 厘米厚的碎渣层。

当三里岛核电站的运行人员全神贯注地应付种种危情的时候，在安全壳地坑中悄悄地开始积累起越来越多的冷却剂。起初这些冷却剂的放射性并不高，然而当燃料元件的锆管破损以后，放射性就大大地加强了。三里岛核电站没有为安全壳地坑设置自动隔离措施。当地坑水位升高时，地坑泵自动将坑内的水送到安全壳外的贮槽等待处理。贮槽很快满溢了，水流到地板上， 一部分裂变产生的放射性气体被通风系统排出厂外。

在高温下，燃料元件中的锆合金与水（或水蒸汽）要发生化学反应，形成氢和氧化锆。根据计算，每千克锆氧化后大约生成 0.5 标准立方米的氢气。三里岛二号反应堆内的总锆量为 24000 千克，估计有 30～50％参加了锆水反应，因此产生的氢气量是相当可观的。人们担心会发生氢气爆炸。

发生事故的当天下午 13 时 50 分，电气触点打出的火花点燃了氢气，使安全壳厂房内的温度上升了 22℃，压力达到 1.96 大气压。这次局部的爆燃没有对安全壳的完整性造成任何威胁，因为安全壳，作为防止放射性外泄的第四道屏障，是按照 4.2 个大气压设计的，经受住了考验。

出于对自身健康和财产的担心，电站附近的居民纷纷向银行提款，驾着汽车远走他乡。估计从 3 月 31 日到 4 月 2 日，一共撒走了 12 万人。直到 4

月 6 日险象全部解除后，他们才开始陆续返回家园。

三里岛事故使居民们饱受惊恐，曾一度引起各界人士对核电站安全性的怀疑。但是，当人们惊魂稍定，仔细考察事故的后果时，不得不承认，核电站的安全设计是十分有效的。没有人受伤或死亡。堆芯的应急冷却系统在事故发生时能够有效迅速地自动发挥作用。尽管堆芯上部断续断续地裸露了 8

个小时，遭到严重损坏，但安全壳作为最后一道强有力的屏障，使绝大部分放射性仍保留在核电站的内部，事故造成的放射性释放对居民健康的影响是微不足道的。