Three Mile Island avarii põhjused, tagajärjed ja mõjud

Henri Ormus

Eriti Eesti ajakirjanduses on ühest tuumaelektrijaamade ajaloo suurimast (peale Tšernobõli) õnnetusest – avariist Three Mile Islandi tuumaelektrijaamas ning selle põhjustest, kulust, tagajärgedest ja järelmõjust maailma tuumaenergeetikale ning tuumaturvalisuse arengule liiga vähe juttu olnud.

Three Mile Islandi tuumajaam

Three Mile Islandi kahe kergveereaktoriga (sellised on umbes 80 % maailma 436-st töötavast tuumareaktorist) TMI-1 ja TMI2 tuumaelektrijaam asub USA-s Pennsylvania osariigi pealinna Harrisburgi vahetus läheduses Susquehanna jõe saarel (joonis 1). Mõlemad reaktorid on Babcock & Wilcox 900 MW-sed survevesireaktorid. TMI-1 võeti kasutusele 1974. aastal ning TMI-2 oli enne õnnetust jõudnud töötada vaid kolm kuud.

Three Mile Islandi tuumajaam oma kahe reaktori ja nelja jahutustorniga
Joonis 1. Three Mile Islandi tuumajaam oma kahe reaktori ja nelja jahutustorniga. Allikas: wikimedia.org

28. märtsil 1979 kell 4.00 seiskusid kõik TMI-2 jahutusveepumbad ja turbiin, katkestades soojusülekande reaktori primaarsüsteemist (joonisel 2 roosa) sekundaarsüsteemi (joonisel 2 sinine).

Three Mile Islandi tuumajaama skeem
Joonis 2. Three Mile Islandi tuumajaama skeem. Allikas: www.world-nuclear.org
Põhjused

Õnnetuse hetkel oli TMI-1 kütuse laadimiseks parasjagu suletud, TMI-2 aga töötas 97 % täisvõimsusest, soojusvõimsusega 2734 MW. Kuna häired jahutusveepumpade töös on üsna tavalised, on reaktoril varupumpadega varujahutussüsteem, mis võtab vajaduse korral üle põhipumpade töö. Selles süsteemis oli kolm varupumpa: kaks elektrilist ja üks auruturbiini jõul töötav (et vähemalt üks pump oleks rakendatav ka täieliku elektrikatkestuse korral). Nagu ette nähtud, käivitusid automaatselt kõik kolm pumpa. Pumpade normaalse jõudluse saavutamiseks kulus 15 sekundit. Samal ajal tõusid primaarsüsteemis temperatuur ja rõhk ning pärast rõhualandusventiili avanemist rakendus reaktori automaatseiskamissüsteem (ingl k SCRAM). Reaktor seiskus. Radioaktiivsel lagunemisel eralduva soojuse (kohe pärast reaktori seiskamist umbes 7 % selle võimsusest) tõttu peab reaktorit pidevalt jahutama ka pärast seiskamist. Siiamaani oli avarii kulg ootuspärane ning reaktori turvaline jahutamine oleks pidanud olema võimalik. Tegelikult oli aga tekkinud kaks tõrget, millest operaatorid ei olnud teadlikud.

Üks tõrgetest oli seotud kahe sekundaarsüsteemi varujahutussüsteemi sulgeva siibriga, mida tavaliselt kasutatakse hooldustööde tegemisel. Need siibrid peavad olema jaama töötamise ajal avatud ning ainult üks neist tohib olla lühikest aega kinni. Ometi olid mõlemad siibrid jäetud eeskirjavastaselt ja hooletuse tõttu suletud asendisse. Ilmselt juhtus see hooldustööde ajal kaks päeva enne õnnetust. Sellest tingituna seiskus jahutusvee vool sekundaarsüsteemis täielikult, mistõttu aurugeneraatoris olev vesi kahe minutiga täielikult aurustus.

Teine tõrge oli primaarsüsteemi rõhualandusventiilis, mis oleks pidanud pärast avanemist 10–15 sekundi pärast uuesti sulguma, ent jäi avatuks. See tähendas primaarsüsteemi leket, s.o reaktori tuuma jahutusvee pidevat vähenemist. Kontrollruumi indikaator näitas, et sulgemissignaal on elektrimootoriga juhitavasse ventiili saadetud ning see pani operaatorid ekslikult arvama, et sulgemine kulges edukalt. Teave ventiili tegeliku asendi kohta puudus.

Et siibrid on suletud asendisse jäänud, avastati kaheksa minutiga, ent see, et rõhualandusventiil on avatud asendisse jäänud, alles kaks ja pool tundi hiljem. Siis ta kohe ka suleti.

Kuna rõhk primaarsüsteemis avatud ventiili tõttu langes, rakendus reaktori tuuma automaatne varujahutussüsteem (Emergency Core Cooling System, ECCS), et seda jahutada nii, nagu ette nähtud. Operaatorid arvasid, et primaarsüsteemis on liiga palju vett, tegelikult oli asi vastupidi. Seetõttu lubasid nad varujahutusel töötada vaid mõne minuti ning sulgesid jahutusvee pealevoolu. Siin tehtigi saatuslik viga, mis ennekõike oli tingitud puudulikust kontrollnäidikusüsteemist ja operaatorite ebapiisavast ettevalmistusest avariiolukorraks.

Tagajärjed

Reaktori tuum jäi mitmeks tunniks piisava jahutuseta, mis põhjustas selle ulatusliku sulamise. Suur hulk radioaktiivseid osakesi levis läbi avatud rõhualandusventiili koos jahutusvee ja auruga reaktorihoonesse ning sealt edasi abihoonetesse. Väliskeskkonda jõudis küll ainult väike osa radioaktiivseid gaase, mis andsid ümberkaudsetele elanikele keskmiselt 0,01 mSv suuruse lisa-kiiritusdoosi. Võrdluseks olgu öeldud, et looduslik taustdoos on keskmiselt 2–5 mSv aastas, seega said ümberkaudsed elanikud avarii tagajärjel keskmiselt 0,2–0,5 % aastasest looduslikust doosist.

Avariile järgnenud päevad olid elanike jaoks stressirohked ja segadust tekitavad. Juhtunu ja veelgi juhtuda võiva kohta levis mitmeid versioone. Maad võttis hirm, inimestel ei olnud toimuvast selget ülevaadet. Suurel määral oli see tingitud puudulikust teavitamisest ning valitsusametite ja meedia möödarääkimistest. Tekkis paanika, mis viis massilise linnast lahkumiseni. Evakuatsiooni kavas ei olnud, pigem tingisid selle meedia ja avaliku sektori oletused ning toimunust selguse puudumine.

Mõjud

Three Mile Islandi avarii oli ootamatu ja šokeeriv tagasilöök maailma ja ennekõike USA tuumaenergeetikale. Sellest hoolimata olid sellel ka omad head küljed. TMI-2 avariist sai tõsine pöördepunkt tuumaturvalisuse arengus. Saadi aru, et midagi oli kahe silma vahele jäetud ning et reaktorituuma sulamine polegi nii ebatõenäoline, kui seda oli arvatud. Mõisteti, et inimteguril on sama suur roll kui tehnilistel asjaoludel. Muutus palju. Üha suuremat tähelepanu hakati pöörama operaatorite koolitamisele ja avariiolukorras tegutsemise kavadele. Muutus ohutuskorraldus ning kehtestati ranged eeskirjad ka kõige väiksemate protseduuride kohta. Pidevalt täiustati protsessi juhtimis- ja seiresüsteeme ning, mis kõige olulisem, üritati minimeerida inimtegurit, s.o vähendada inimese sekkumise vajadust avariiolukorras. Selle tulemusena on praeguseks jõutud nii kaugele, et ajakohased III+ ja IV põlvkonna reaktorid ei vaja operaatorite sekkumist isegi kuni seitsme päeva jooksul isegi kõige suuremate õnnetuste korral.

USA-s asutati INPO (Institute of Nuclear Power Operations), et tagada tuumajaamade opereerimisel kõrge turvalisus, usaldusväärsus ja kvaliteet. Kehtestati palju uusi reegleid, standardeid, seadusi ja piiranguid, mis kõik kasvasid välja Three Mile Islandi õppetundidest ning mis on muutnud praeguse tuumatööstuse endisest tunduvalt turvalisemaks ja usaldusväärsemaks. Kui 1985. aastal oli USA tuumaenergia kasutamise järelevalvekomisjoni Nuclear Regulatory Commission andmeil tõsiseid vahejuhtumeid reaktori kohta 2,38, siis aastal 1997 vaid 0,10. See näitab tõsist edasiminekut tuumajaamade opereerimisel.

Autorist. Henri Ormus on sooritanud magistrantuuri Rootsi Kuninglikus Tehnoloogiainstituudis tuumaenergeetika erialal (2009). Ta on töötanud külalisinsenerina IRIS-nimelise IV põlvkonna reaktori turvaanalüüside alal Ameerika Ühendriikide ühe suurima tuumajaamatootja ja -arendaja Westinghouse Electric Company ridades sealsamas Pennsylvania osariigis, kus artiklis kirjeldatud õnnetus juhtus.

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 1/2010, lk 18–19

Esifoto: JL Johnson / Wikimedia Commons CC SA-BY 2.0