Wypadek w elektrowni jądrowej Three Mile Island w Pensylwanii w 1979 r. był "najważniejszym wydarzeniem w pięćdziesięcioletniej historii regulacji energetyki jądrowej w Stanach Zjednoczonych". Wiele osób postrzegało to wydarzenie jako punkt zwrotny dla energetyki jądrowej w Stanach Zjednoczonych. Elektrownia Three Mile Island znajduje się w pobliżu Harrisburgaw Pensylwanii. Awaria rozpoczęła się w środę 28 marca 1979 roku i spowodowała częściowe stopienie się rdzenia w drugim bloku elektrowni jądrowej. Reaktor wodny ciśnieniowy bloku 2 miał moc 900 MWe.

Przyczyny awarii

Łańcuch zdarzeń, które doprowadziły do kryzysu w zakładzie TMI, obejmował kilka drobnych awarii sprzętu, których błędy operatora drastycznie się pogłębiły. Najważniejsze bezpośrednie przyczyny i czynniki sprzyjające to:

  • awaria układu zasilania i wyłączenie pomp doprowadzających wodę chłodzącą (feedwater trip),
  • uruchomienie się pilotowanego zaworu upustowego ciśnienia (PORV, pilot-operated relief valve), który pozostał częściowo lub całkowicie otwarty, prowadząc do utraty chłodziwa — wskaźnik w kokpicie pokazywał fałszywie, że zawór był zamknięty,
  • brak jednoznacznych informacji w panelu sterowniczym — operatorzy mieli sprzeczne i niepełne odczyty stanu układu chłodzenia, co utrudniało trafną ocenę sytuacji,
  • niedostateczne przeszkolenie personelu w zakresie postępowania w sytuacjach awaryjnych i słabe procedury zarządzania kryzysowego,
  • reakcje chemiczne pomiędzy rozgrzanym materiałem paliwowym a wodą parną prowadzące do produkcji wodoru, co zwiększyło ryzyko dodatkowych zagrożeń.

Przebieg awarii

Po wstępnej utracie chłodziwa i nieprawidłowej ocenie sytuacji przez załogę, rdzeń reaktora TMI-2 uległ częściowemu przetopieniu. W wyniku stopienia materiał paliwowy uległ uszkodzeniu i osiadł w dolnej części zbiornika ciśnieniowego. Problem skomplikował fakt utworzenia się w górnej części zbiornika pęcherzyka wodoru powstałego w wyniku reakcji między metalami paliwa a parą wodną.

Operatorzy reaktorów nie zostali przeszkoleni w zakresie postępowania w razie wypadku, a NRC nie nawiązał skutecznej komunikacji z przedsiębiorstwami użyteczności publicznej. Ponadto, po wystąpieniu awarii, linie uprawnień okazały się być źle określone. Opinia publiczna otrzymała sprzeczne raporty, które wywołały niepotrzebną panikę i ewakuację. To właśnie te systemowe słabości systemu regulacyjnego pozwoliły utalentowanym osobom na popełnienie błędów, które popełniły.

Pęcherzyk wodoru i ryzyko

Największym źródłem niepokoju podczas kryzysu TMI był pęcherzyk wodoru, który uformował się w górnej części zbiornika ciśnieniowego, w którym znajdował się rdzeń:

Chociaż opinie były różne, niektórzy eksperci od reaktorów obawiali się, że z czasem pęcherzyk wodoru może stać się łatwopalny lub, co mniej prawdopodobne, wybuchowy poprzez połączenie z wolnym tlenem w zbiorniku. Jeśli pęcherzyk spłonie lub wybuchnie, może on rozerwać zbiornik ciśnieniowy i wepchnąć uszkodzony rdzeń reaktora do budynku szczelnego. Utrata zbiornika nie spowodowałaby nieuniknionego naruszenia bariery ochronnej, ale zwiększyłaby ryzyko katastrofalnego uwolnienia promieniowania.

Istniało realne obawy, że zapalenie wodoru mogłoby spowodować dodatkowe uszkodzenia konstrukcyjne. Ostatecznie jednak pęcherzyk nie spowodował eksplozji rozrywającej zbiornik ciśnieniowy.

Skutki zdrowotne i środowiskowe

Po awarii doszło do uwolnienia do atmosfery niewielkich ilości radioaktywnych izotopów w formie lotnej. W dostępnych ocenach dawki promieniowania otrzymane przez pobliską populację były niskie i znacznie poniżej progów, które uznaje się za bezpośrednio szkodliwe dla zdrowia. W literaturze naukowej i w badaniach epidemiologicznych wyniki były różne, a ogólny konsensus wskazuje, że nie wykazano istotnego wzrostu zachorowań na choroby związane z promieniowaniem w wyniku tej awarii.

J. Samuel Walker sugeruje, że awaria TMI wywołała powszechną krytykę technologii energii jądrowej, przemysłu jądrowego i NRC. Krytycy zarzucali przemysłowi i NRC słabe wyniki zarówno przed awarią, jak i po jej zakończeniu. Międzynarodowa uwaga, jaką przyniósł kryzys, podwoiła determinację ruchu antyjądrowego i zwiększyła jego wiarygodność. Prawdopodobnie amerykański przemysł jądrowy nigdy się nie odbudował.

Walker donosi, że badania, w których poszukiwano długotrwałych efektów promieniowania w wyniku wypadku, doprowadziły do sprzecznych wniosków, ale wydaje się, że każdy wzrost zachorowań na raka jest na tyle nieznaczny, że wystąpił przez przypadek.

Oczyszczanie i dalsze działania techniczne

Po ustabilizowaniu sytuacji przystąpiono do usuwania paliwa i skażonych materiałów. Kluczowe etapy prac były następujące:

  • wczesne działania ratunkowe i chłodzenie reaktora,
  • defuelling — usunięcie paliwa ze zbiornika reaktora (operacja długotrwała i skomplikowana), zakończona w latach 80. XX w.,
  • dłuższy proces demontażu i oczyszczania urządzeń oraz usuwania odpadów promieniotwórczych, który trwał oficjalnie około 11 lat — prace zakończono na początku lat 90. i oceniono je na około 1 mld USD,
  • przechowywanie i utylizacja odpadów o wysokiej aktywności w odpowiednich instalacjach poza zakładem.

Po remediacji blok nr 2 nigdy nie został ponownie uruchomiony; blok nr 1 kontynuował eksploatację przez wiele lat (został ostatecznie zamknięty w 2019 r.).

Zmiany regulacyjne i długofalowe konsekwencje

Awaria TMI miała dalekosiężne skutki pozatechniczne:

  • wzmocnienie nadzoru i wymagań regulacyjnych nad elektrowniami jądrowymi w USA (m.in. zmiany w procedurach awaryjnych i kulturze bezpieczeństwa),
  • ulepszenia w projektowaniu kokpitów sterowniczych i instrumentacji, aby dawać operatorom jednoznaczne i kompletne informacje,
  • rozszerzenie programów szkoleniowych i symulatorowych dla personelu obsługującego reaktory,
  • większe zaangażowanie społeczności lokalnych i lepsze planowanie ewakuacyjne oraz komunikacja kryzysowa,
  • umocnienie ruchów społecznych sprzeciwiających się energetyce jądrowej oraz spowolnienie rozwoju nowych inwestycji jądrowych w wielu krajach.

Wnioski i nauka

Wypadek na wyspie Three Mile Island jest traktowany jako ostrzeżenie, że nawet pozornie drobne usterki sprzętowe mogą doprowadzić do poważnych incydentów, jeśli towarzyszą im błędy w ocenie sytuacji, niewłaściwe procedury i słaba komunikacja. Główne lekcje, które wyciągnięto, to konieczność doskonalenia szkoleń, poprawy projektowania interfejsów operatorów, wzmocnienia nadzoru regulacyjnego oraz przygotowania i przejrzystości działań kryzysowych.

Choć awaria spowodowała poważny kryzys i miała trwały wpływ na politykę energetyczną, z punktu widzenia bezpośrednich skutków zdrowotnych i środowiskowych dla mieszkańców regionu nie doprowadziła do katastrofy o masowych skutkach zdrowotnych. Jednak jej wpływ polityczny i społeczny na postrzeganie energii jądrowej był znaczący i długotrwały.