JANTI Fukushima report part 3

1,238 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,238
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

JANTI Fukushima report part 3

  1. 1. Глава 3 Анализ причин событий аварии и выявление проблем...................................................................1 3.1 Последовательное протекание событий аварии.................................................................................1 3.2 Выявление существа проблем на основании развития событий аварии ..........................................5 3.2.1 Анализ причин исходя из протекания событий аварии (дерева событий)...................................5 3.3 Систематизация подтвержденных проблем с функциональной точки зрения ................................14 3.3.1 Причинный анализ аварии на блоках 1-3 и управление проблемами ........................................14 3.4 Причинный анализ аварии на блоке 4 и управление проблемами .................................................30 3.5 Управление событиями на блоках 5 и 6.............................................................................................32 3.6 Сравнение протекания аварии на атомной электростанции Фукусима-Дайичи с развитием событий на других станциях .......................................................................................................................36 3.7 Анализ причин......................................................................................................................................40Глава 3 Анализ причин событий аварии и выявление проблем Проблемами данной аварии являются повреждение активных зон и выбросрадиоактивности в окружающую среду. Мы проанализировали аварию с цельювыявления её причин с помощью дерева событий и нашли проблемы, позволяющиеобъяснить, что именно способствовало нарастанию и спаду аварии. Кроме того, чтобы обеспечить полное выявление проблем, мы провели анализ,сфокусированный на функциональных аспектах «остановки», «расхолаживания» и«удержания».3.1 Последовательное протекание событий аварии На Рис. 3.1-1 показано дерево событий, демонстрирующее развитие событий накаждом реакторе. Это дерево событий подготовлено таким образом, которыйпозволяет показать, как функции энергоснабжения (источники постоянного тока,внешнее энергоснабжение и аварийные дизель-генераторы) были потеряны приисходном событии (землетрясении) и последующем цунами, отражает краткосрочныеоперации охлаждения активной зоны (системами, не зависящими отэлектроснабжения переменным током, такими как конденсатор для изолированногосостояния (IC), система удаления остаточного тепла (RCIC) и др.) и операции попереводу в состояние холодного останова (сброс давления в реакторе, подача воды вреактор, вентиляция гермооболочки и др.) или успех либо неуспех мер ослабления(охлаждение поврежденной активной зоны и контроль гермооболочки и реакторногоздания). Кроме того, оно позволяет четко проследить действия в случае, когдаэнергоснабжение восстанавливается, и могут быть восстановлены функции систем(существующее и установленное управление тяжелыми авариями), равно как и вслучае, подобном произошедшему, когда восстановление энергоснабженияневозможно, и восстановить функции систем затруднительно. В случае реактора №1: помимо потери внешнего энергоснабжения из-заземлетрясения, потеря аварийного ДГ из-за цунами привела к ситуации с отсутствиемвсех источников переменного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжениепостоянным током. Было подтверждено, что конденсатор IC работал до моментаудара цунами по электростанции. Предполагается, что активная зона былаповреждена после прибытия цунами. Далее, предполагается, что произошла утечкаводорода, наработанного в активной зоне, из гермооболочки в здание реактора,вызвавшая взрыв водорода, в результате чего произошел выброс радиоактивности вокружающую среду. В случае реактора №2: по причине потери внешнего энергоснабжения из-заземлетрясения и потери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источникипеременного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током. 3-1
  2. 2. Охлаждение активной зоны обеспечивалось системой RCIC, которая начала работатьдо момента потери энергоснабжения постоянным током и проработала меньше трехсуток, примерно до 13:30 14 марта. Однако предполагается, что активная зона былаповреждена, поскольку потребовалось время на то, чтобы организоватьальтернативную подачу воды после прекращения работы системы RCIC, и объемыподаваемой воды были недостаточными. В случае реактора № 3: по причине потери внешнего энергоснабжения из-заземлетрясения и потери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источникипеременного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током.Тем не менее, система RCIC и система впрыска высокого давления (HPCI) работали иобеспечивали охлаждение активной зоны в течение полутора суток до того момента,когда примерно в 2:40 13 марта иссяк источник постоянного тока. Однакопредполагается, что активная зона была повреждена, поскольку потребовалось времяна то, чтобы организовать альтернативную подачу воды после прекращения работысистемы RCIC, а объемы воды, подаваемой системой HPCI и альтернативнойсистемой, были недостаточными. После этого, как предполагается, произошла утечкаводорода, наработанного в активной зоне, в гермооболочку и в здание реактора,вызвавшая взрыв водорода, в результате чего произошел выброс радиоактивности вокружающую среду. В случае реактора № 4 (остановленного для проведения периодическойинспекции): по причине потери внешнего энергоснабжения из-за землетрясения ипотери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источники переменного тока.Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током. В бассейневыдержки отработавшего ядерного топлива находилось топливо со сравнительновысоким уровнем остаточного тепловыделения, извлеченное из активной зонынезадолго до событий, однако охлаждение воды в бассейне с помощью системыохлаждения и фильтрации БВ ОЯТ (FPC) оказалось невозможным из-за потериэнергоснабжения. Как следствие, 5-й этаж здания реактора №4 был поврежден врезультате взрыва водорода. После этого в бассейн выдержки отработавшегоядерного топлива осуществлялась подача воды при помощи мобильнойбетононасосной установки. В случае реактора № 5 (остановленного для проведения периодическойинспекции): топливо находилось в реакторе, и в момент землетрясения проводилосьиспытание на удержание давления и герметичность корпуса реактора, при этомуправляющие стержни были полностью введены. Несмотря на то, что все источникипеременного тока были потеряны из-за землетрясения и цунами, энергоснабжениепеременным током обеспечивалось от реактора №6. Насосы морской воды в линиисистемы удаления остаточного тепла (RHR) были повреждены цунами, но дляобеспечения работы системы RHR были задействованы импровизированные насосыморской воды, и таким образом по линии RHR обеспечивалось охлаждение бассейнавыдержки отработавшего ядерного топлива и реакторного колодца. Этими мерамиреактор был переведен в состояние холодного останова. Реактор № 6 (остановленный для проведения периодической инспекции):находился в состоянии холодного останова, при этом всё топливо находилась вреакторе, и верхняя крышка реактора была закрыта. Поскольку внешнееэнергоснабжение было потеряно из-за землетрясения, произошел автоматическийзапуск трех аварийных ДГ, однако после удара цунами два из них оказалисьнеработоспособными из-за потери функций насоса морской воды ираспределительного щита. Энергоснабжение переменным током обеспечивалосьединственной оставшейся установкой (имевшей воздушное охлаждение); за счеткоторой осуществлялось электроснабжение систем реактора, охлаждения бассейна 3-2
  3. 3. выдержки отработавшего ядерного топлива, а также реактора №5. Насосы морскойводы в линии RHR были повреждены цунами, но для системы RHR былизадействованы импровизированные насосы морской воды, и таким образом по линииRHR обеспечивалось охлаждение реакторного колодца. Этими мерами реактор былвозвращен в состояние холодного останова. 3-3
  4. 4. Сигнал аварийного останова Останов реактораИсточники переменного токаИсточники постоянного токаОхлаждение активной зоныВосстановление энергоснабженияОбеспечениедолговременного холодного остановленного состоянияСостояние активной зоныОхлаждение поврежденной активной зоныКонтроль сооружения гермооболочкиРеакторноезданиеКонечное состояниеСильное землетрясениеАварийный останов реактораВнешний источникАварийный ДГЭнергоснабжение пост.током IC, турбо-приводные системы подачитеплоносителя (RCIC,HPCI) , не требующие переменного токаВнешние энергоисточники, аварийный ДГ, обменное энергоснабжениеСброс давления в корпусе реактора (включаяальтернативные источники)Подача воды в реактор (включая альтернативные источники)RHRВосстановление RHRВентиляция гермооболочки (до повреждения активнойзоны)Холодный останов, Повреждение активной зоны, Повреждение гермооболочки и т.пПонижение давления в реактореПодача воды в реакторПодача воды в ГОВентиляция ХолодныйГОКонтроль водорода (вытеснение азотом и др.)SGTS, др. возможности вентиляцииХолодный останов, Повреждение активной зоны, Повреждение гермооболочки и т.п останов Холодный останов Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение) Повреждение ГО (Избыточное давление) аналогично (A) аналогично (A) RCIС / HPCI I Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев) Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение) Временно (Успешно) собранная Радиоактивный выброс (течь из ГО (Перегрев)) аккумуляторная батарея (Продолжена) Повреждение ГО (Избыточное давление) Ф-1, блок 3 Повреждение ГО (Взрыв водорода) Аварийная цепочка, Землетрясение предполагаемая Восстановление невозможно (Не осуществлена) для бл.3 Ф-1 ((Продолжено) Повреждение ГО (Избыточное давление) [Цунами] Повреждение активной зоны (Количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) Повреждение ГО (MCCI и пр.) Повреждение активной зоны Повреждение ГО (DCH и пр.) Аварийная цепочка, предполагаемая для бл.2 Ф-1 Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев) аналогично (A) Течь из ГО (Перегрев) и Воспламенение водорода Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение) (Продолжена) Временно ) собранная Повреждение ГО (Избыточное давление) Повреждение ГО (Взрыв водорода) аккумуляторная Ф-1, бл.2 батарея (Не осуществлена) RCIC (начало Повреждение ГО (Избыточное давление) ((Продолжено) работы – до Ф-1, блоки потери Восстановление невозможно Повреждение активной зоны 1и2 источников пост. (Количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) Повреждение ГО (MCCI и пр.) тока) [Цунами] Повреждение активной зоны Повреждение ГО (DCH и пр.) аналогично (A) Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение) Ф-1, блок 1 Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев) Повреждение ГО (Избыточное давление) I В работе до подхода цунами, операционный период после цунами не ясен) (Состояние с низким давлением в корпусе реактора) Радиоактивный выброс (течь из ГО (Перегрев)) Восстановление невозможно Повреждение активной зоны Повреждение ГО (Взрыв водорода) Аварийная цепочка, предполагаемая для (Задержка подачи воды либо количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) бл.1 Ф-1 (Не осуществлена) (Состояние с низким давлением в корпусе реактора Повреждение ГО (Избыточное давление) Повреждение активной зоны Повреждение ГО (MCCI и пр.)Рис. 3.1-1 Дерево событий, демонстрирующее развитие событий на энергоблоках 1-3 АЭС Фукусима-1 3-4
  5. 5. 3.2 Выявление существа проблем на основании развития событий аварии3.2.1 Анализ причин исходя из протекания событий аварии (дерева событий) Исходя из протекания событий аварии (дерева событий), были определены следующие три темы в качестве основных факторов поврежденияактивной зоны и выброса радиоактивности в окружающую среду. 1)Отсутствие всех источников энергоснабжения переменным током 2)Невозможность отвода тепла от ядерного реактора 3)Утечка водорода в здание и взрыв водорода Для отыскания существа проблем был выполнен анализ причин вышеуказанных трех факторов. Кроме того, в процессе анализа причин был выявлен один общий фактор, препятствовавший выполнению работ. Все эти факторы былипроанализированы с целью отыскания существа проблем. (1) Отсутствие всех источников энергоснабжения переменным током На Рис. 3.2.1-1 показаны результаты анализа причин того, что энергоснабжение переменным током оказалось невозможным. До землетрясения было обеспечено энергоснабжение переменным током от внешнего источника, а после землетрясения оно осуществлялось отаварийных дизель-генераторов – до удара волн. С точки зрения оборудования и операций причинами того, что энергоснабжение переменным током небыло обеспечено, являются: отсутствие энергоснабжения из внешнего источника, отсутствие энергоснабжения от аварийных ДГ, невозможностьсовместного использования энергоисточников и невозможность восстановления энергоснабжения на ранней стадии. 3-5
  6. 6. Анализ факторов Фаза исполнения Вопросы для исследования [Блоки 1 - 4] Срабатывание защитного устройства по контакту линии передачи и опоры [Блоки 1, 2] Невозможность Устойчивость Внешнего Повреждение выключателя источника энергоснабжения энергоснабжения из внешнего приёмной цепи, Разъединителя (подстанция, линия источника электропередачи, ОРУ) к ОРУ землетрясениям и цунами [Блоки 3, 4] ОРУ залито водой Допущение о затоплении ОРУ при цунами Цепь Внешнего источника энергоснабжения сосредоточена в одном месте [Блоки1-4 (Кроме дизель-генератора с воздушным охлаждением на блоках 2,4) Прерывание энергоснабжения Невозможность перем. током из энергоснабжения Аварийный дизель-генератор Допущение о затоплении альтернативного от аварийного ДГ дизель-генераторной при источника (Полное залит водой из-за цунами цунамиобесточение станции) Затопление зоны установки оборудования аварийного ДГ Анализ факторов, относящихся к п.(1): [Обесточение станции], см. эти Затопление водой здания через пункты проёмы, проходки Потеря функции охлаждения Анализ фактора см. (6) вспомогательной системы на диаграмме 3.2.1-2 (насосы морской воды) [Дизель-генератор с воздушным охлаждением на блоках 2,4] Распределительный щит залит Допущение о затоплении при цунами здания, в котором водой из-за цунами находится аварийный распределительный щит высокого напряжения Затопление зоны установки оборудования аварийного распределительного щита высокого напряжения Анализ факторов, относящихся к п.(2): [Распределительный щит залит водой из-за Затопление водой здания цунами] см. через проёмы, проходки в следующие пункты здании Обменное Невозможность поддержания Распределительный щит энергоснабжение альтернативного источника соседней установки был залит было невозможно питания на соседней установке водой Раннее Трудности с Трудности с доставкой из-за восстановление развертыванием энергоснабжения источника питания повреждения дорог, было невозможно (Противоаварийное плотности движения по ним мероприятие) Распределительный щит не Распределительный Анализ фактора см. (2) выше щит был залит водой подлежит восстановлению Резервирование средств Неуспех доступа из-за тяжелой механизации для повреждения путей, плавучих обеспечения доступа к предметов объектам Операции по прокладке кабеля Множественные маршруты оказались затруднены (вес, внутри помещений расстояние, окружающие условия работы) Резервирование материалов и Трудности выполнения операций, оборудования для обеспечения связанные с окружающими работ в ночное время, условий условиями работы работы внутри помещений, ■ операции в ночное время Обеспечение процедур и ■ работы вне помещений при подготовки персонала предупреждении о подходе массивных волн Потеря средств Потеря питания Анализ фактора см. коммуникации коммуникационной вышеупомянутый п.(1) системы Организация защиты Потеря питания системы коммуникаций альтернативных средств (средства коммуникации, их коммуникации количество) и энергоснабжения Количество альтернативных Анализ факторов, средств относящихся к п. (4): коммуникации [Потеря средств коммуникации] см. следующие пункты Коммуникационная система была залита Коммуникационная водой система была затоплена Повреждение временного кабеля из-за взрыва в соседнем здании Анализ факторов, относящихся к п.(3): Поддержание нужной Обеспечение наличия [Невозможность быстрого Трудности работы в (после численности персонала, персонала радиационного восстановления условиях высоких доз ведущего радиационный контроля во время энергоснабжения] см. повреждения радиации контроль аварийной ситуации следующие пункты активной зоны) Проблемы с обеспеченностью Оборудование систем дозиметрами, средствами защиты радиационного контроля необходимого числа сотрудников, оказалось под водой системой управления оборудованием Трудности обеспечения необходимой численности Взаимный обмен персонала из-за облучения материалами и оборудованием между электростанциями Доступ на участки внутри Анализ факторов, здания оказался относящихся к п. (5): затрудненным из-за высоких [Трудности работы уровней мощности дозы после повреждения реактора], см. эти Операции по удалению обломков пункты снаружи зданий оказались затруднены вследствие радиоактивного загрязнения Диаграмма 3.2.1-1 Анализ причин прерывания энергоснабжения от альтернативного источника 3-6
  7. 7. a. Отсутствие энергоснабжения от внешнего источника Имелась возможность внешнего энергоснабжения через новую подстанцию «Фукусима». Однакопосле землетрясения этот вариант энергоснабжения был потерян вследствие вызванного землетрясениемповреждения выключателя в приёмной цепи и разъединителя станционного ОРУ и действия защитногооборудования, вызванного контактом высоковольтной линии со стальной опорой, и др. Следует отметить, что следы приливных волн наблюдались на ОРУ Блоков 3 и 4. С учетом этого ниже перечисляются требующие исследования вопросы по теме поддержанияэнергоснабжения от внешнего источника. •Устойчивость внешнего источника энергоснабжения (подстанция, линия электропередачи, ОРУ) к воздействию землетрясений и приливных волн •Затопление ОРУ приливными волнами •Меры в отношении сосредоточения линий внешнего источника в одном месте на подстанции (мультиплексирование линии) b. Отсутствие энергоснабжения от аварийных дизель-генераторов После землетрясения энергия подавалась от аварийного ДГ. После удара приливных волн былипотеряны функции насосов морской воды везде, кроме Блока 6, а также были потеряны функции ДГ из-зазатопления помещений. Хотя аварийные ДГ с воздушным охлаждением энергоблоков 2 и 4 и не былизатоплены приливными волнами, их функции энергоснабжения были потеряны из-за затоплениявысоковольтного распределительного щита. С учетом этого ниже перечисляются требующие исследованиявопросы по теме поддержания энергоснабжения от аварийных дизель-генераторов. •Затопление зоны установки оборудования аварийного электрического генератора (ДГ и распределительного щита) •Затопление зданий через проемы и части зданий •Затопление насосов системы охлаждения морской водой аварийных ДГ. Следует отметить, что энергоснабжение переменным током могло быть обеспечено от аварийного ДГс воздушным охлаждением Блока 6. c. Невозможность совместного использования энергоснабжения Совместное использование энергоснабжения от соседнего блока, подготовленного к тяжелой аварии,на Блоках 1-4 осуществлено не было, поскольку энергоснабжение было потеряно на всех этих блоках. Совместное использование энергоснабжения могло бы быть реализовано, так как это былоосуществлено на Блоках 5 и 6, куда питание переменным током подавалось от аварийного ДГ Блока 6. d. Невозможность восстановления энергоснабжения на ранней стадии (кроме Блоков 5 и 6, энергоснабжение переменным током которых было обеспечено) Ввиду потери энергоснабжения переменным током была предпринята попытка восстановитьэнергоснабжение, собрав мобильные энергоустановки для быстрой подачи извне станции. Однако в итогевосстановить энергоснабжение, прежде чем началось повреждение активной зоны, не удалось. Работы по быстрому восстановлению энергоснабжения часто прерывались последующимиподземными толчками (афтершоками), и официальными объявлениями угрозы цунами. Кроме того,ведение работ в ночное время, а также в условиях официально объявленной угрозы цунами, снижало ихэффективность. Работы внутри здания (по прокладке кабеля) проводились в условиях отсутствия внутреннегоосвещения вследствие потери энергоснабжения. Работы проводились с использованием электрическихфонарей и т.п. средств, имевшихся в ограниченном количестве. В дополнение ко всему, средства связи(пейджеры и телефоны внутренней связи), за исключением некоторых аппаратов, стали непригодными дляиспользования из-за затопления либо потери электропитания. Постепенно стало невозможнымиспользование сотовых телефонов и системы цифровой сотовой связи из-за разрядки аккумулятора. Связьс местами производства работ, ЦЩУ или пунктом первой помощи оказалась нарушенной, что затруднилоработу. С учетом этого ниже перечисляются требующие исследования вопросы по теме восстановленияэнергоснабжения на ранней стадии. •Затопление распределительного щита. Кроме того, ниже перечисляются вопросы, требующие повышения эффективности восстановительныхмероприятий. •Резервирование оборудования и материалов для обеспечения рабочей обстановки в ночное время или внутри помещений •Резервирование средств тяжелой механизации для обеспечения возможности использования подъездных путей •Множественные маршруты на станции •Оборудование связи (средства связи и их количество) и энергоснабжение средств связи, включая батареи. •Затопление оборудования системы связи Более того, в качестве темы, необходимой для повышения эффективности работ, была определенаследующая: «Поддержание процедур и подготовленности персонала», хотя она не ограничена вопросамивосстановления энергоснабжения. Работники получили травмы в результате взрыва водорода в реакторном здании. На Блоке 1 былитакие потери, как повреждение кабеля, проложенного с целью осуществления альтернативной подачиводы, используя насос подачи борированной воды. Кроме того, время и усилия были затрачены наудаление обломков, загрязненных радиоактивностью, и потребовалось время для выполнения наружныхработ. 3-7
  8. 8. Далее, под водой оказались индивидуальные дозиметры в значительном количестве, а также системарадиационного контроля. Следствием этого стала нехватка индивидуальных дозиметров, и ими не смоглиобеспечить часть работников. С учетом этого ниже перечисляются вопросы, требующие исследования. •Совместное использование производителями электроэнергии механизированного оборудования и материалов. •Обеспечение наличия персонала радиационного контроля во время аварийной ситуации •Затопление системы радиационного контроля (2) Невозможность отвода тепла от ядерного реактора (кроме Блоков 4, 5 и 6, которые были остановлены) На Рис. 3.2.1-2 показаны результаты анализа причин того, что отвод тепла от ядерного реактораоказался невозможным. Конденсатор для изолированного состояния IC (Блок 1), система впрыска высокого давления HPCI(Блоки 1 - 3) и система изолированного охлаждения активной зоны реактора RCIC (Блоки 2 и 3) былисооружены как теплоотводящее оборудование и как оборудование высокого давления для сбросадавления в ядерном реакторе. Кроме этого, на Блоке 1 установлены разгрузочно-предохранительный клапан SRV (с функциейпредохранительного клапана и функцией автоматического снижения давления) для сброса давления вядерном реакторе и система орошения активной зоны CS, которая осуществляет впрыск в активную зонупри низком давлении. На Блоках 2 и 3 в дополнение к SRV и CS установлена система удаленияостаточного тепла RHR (в режиме впрыска при низком давлении). Далее, на Блоках 1 – 3 предусмотреноустройство вентиляции корпуса гермооболочки для предупреждения избыточного давления в корпусегермооболочки и оборудование на случай тяжелой аварии. С точки зрения оборудования и операций, причинами того, что отвод тепла от ядерного реактора небыл обеспечен, являются: неосуществление снижения давления с помощью клапана SRV,неосуществление отвода тепла с помощью систем CS и RHR, неосуществление отвода тепла с помощьюоборудования, предусмотренного на случай тяжелой аварии (альтернативный способ заполнения водой), ипроблемы с осуществлением вентиляции корпуса гермооболочки. 3-8

×