Пожар на АЭС

В марте 1975 года на атомной электростанции Браунс-Ферри в Алабаме произошел несчастный случай, связанный с пожаром в помещении для укладки кабеля. Это помещение находится непосредственно под диспетчерской реакторов 1-го и 2-го энергоблоков.Электрические кабели от выключателей, манометров и сигнализаций на панелях управления проложены через пол в помещение для разводки кабелей, где они расходятся к оборудованию по всему заводу. Огонь горел более шести часов, уничтожив тысячи электрических кабелей. Все системы аварийного охлаждения активной зоны реактора энергоблока 1 были отключены, а большинство этих систем безопасности было отключено реактора энергоблока 2. Только героические действия рабочих предотвратили расплавление активной зоны в тот роковой день.

Пожар представляет собой серьезную опасность на атомных электростанциях, потому что он может, как это произошло на Браунс-Ферри, вывести из строя основные системы безопасности и их резервные копии. Хотя ни один пожар не был так близок к катастрофе, как пожар в Браунс-Ферри, было множество пожаров и предвестников, которые предполагают, что опасность пожара все еще существует. У NRC есть веб-страница, посвященная пожарам, и она выпускает периодические обновления. В самое последнее обновление NRC включил эту диаграмму пожаров (рис. 1) на атомных электростанциях США ежегодно в период с 1987 по 2011 год.

Рис. 1 Количество пожаров (Источник: NRC)

Поле в правом верхнем углу указывает на источник информации о пожаре. LER означает «Отчет о событии лицензиата», а EN — «Уведомление о событии». Оба эти уведомления должны направляться владельцами электростанций в NRC. NPRD/EPIX — это база данных, поддерживаемая Институтом эксплуатации атомных электростанций для обмена информацией между владельцами станций. А NEIL обеспечивает страховую защиту атомных станций. Эти данные показывают, что ежегодно на атомных электростанциях США происходит от 3 до 14 пожаров.

NRC также занесла в таблицу места и причины пожаров в период с 1987 по 2011 год (рис. 2). (Работникам атомной отрасли рекомендуется не выполнять другую работу в другом месте — это может привести к самовозгоранию.) Данные показывают многочисленные пожары в критических местах, таких как диспетчерские, распределительные устройства и здания дизель-генераторов.

Рис. 2 Места и причины пожаров (Источник: NRC)

Инжир.3 показано, как были обнаружены пожары в период с 1987 по 2011 год в локациях. Кажется необычным, что устройства обнаружения пожара, предусмотренные правилами NRC, обнаруживают так мало возгораний. Поскольку это их единственная цель, данные свидетельствуют о том, что пожарные извещатели могут не выполнять ожидаемую роль в противопожарной защите.

Рис. 3 Обнаружение пожаров (Источник: NRC)

Большинство пожаров на атомных электростанциях в период с 1987 по 2011 г. были потушены в течение 15 минут (рис. 4). Немногие пожары продолжались более часа, а те, которые продолжались так долго, как правило, возникали в менее критических местах, таких как здание турбины и распределительное устройство. Пожары в этих местах представляют меньший риск повреждения топлива, чем пожары в помещениях распределительных устройств, диспетчерских или помещениях для прокладки кабелей.

Рис. 4 Продолжительность пожаров (Источник: NRC)

На рис. 5 показано, как тушили пожары в период с 1987 по 2011 год. Тот факт, что пожаров было потушено больше, чем было потушено с помощью систем пожаротушения, кажется серьезным обвинением последних. Системы пожаротушения, требуемые правилами техники безопасности, могли бы потушить больше пожаров, чем ничего не делать и ждать, пока огонь погаснет, но ничегонеделание, кажется, выигрывает в этом соревновании.

Рис. 5 Как тушили пожары (Источник: NRC)

Сводки о пожарах

В следующих кратких описаниях описываются лишь некоторые из многочисленных пожаров на атомных электростанциях США.

Browns Ferry Unit 1 (Алабама): Fission Stories #195 рассказал о непрекращающемся пожаре, который бушевал в течение многих дней после перезапуска реактора после планового отключения на перегрузку в ноябре 2014 года. Во время запуска операторы наблюдали повышение температуры внутри одного из шести корпусов угольных поглотителей. Каждый сосуд наполнен тоннами древесного угля. Реакторы с кипящей водой, такие как Browns Ferry, во время работы постоянно выделяют газ в атмосферу. Газ проходит через слои древесного угля, чтобы уменьшить количество радиоактивности, выходящей из выхлопной трубы.Рабочие подозревали, что скопление газообразного водорода в системе сдетонировало и вызвало возгорание древесного угля в одном из шести судов. 8 ноября рабочие манипулировали клапанами, чтобы поток газа обходил сосуды поглотителя древесного угля и подавал газообразный азот в сосуды для тушения очевидного возгорания древесного угля. 14 ноября рабочие прекратили продувку азотом и восстановили подачу газа через корпуса угольных абсорберов. Когда температура начала повышаться, рабочие снова пустили поток газа в обход сосудов и снова включили поток продувки азотом. Рабочие попытались вернуться к нормальным путям потока 22 ноября, но повышение температуры вынудило их вернуться к байпасу и выравниванию продувки 25 ноября.

Каллауэй (Миссури): Fission Stories #160 описывает пожар 26 июля 2013 года, вызванный тем, что рабочие заменили вентиляторы охлаждения изофазного шинопровода на трансформатор. Главный генератор вырабатывал три фазы переменного тока. Электрический ток подавался по трем параллельным шинам из сплошных металлических пластин к трансформатору. Каждая шина заключена в цилиндр. Вентиляторы продували воздух через цилиндры для отвода тепла, исходящего от металлических пластин, нагретых проходящим через них электрическим током. Рабочие не знали, что металлические лопасти заслонки шинопровода (например, тонкие жалюзи в решетке пола или потолка) оторвались. Новый вентилятор ударил металлической лопастью по автобусу, находящемуся под напряжением, что привело к короткому замыканию. Вскоре горючее масло, используемое для охлаждения трансформатора, воспламенилось. Последовавшая за этим потеря главного трансформатора вызвала автоматическое отключение генератора, что, в свою очередь, вызвало автоматическое отключение реактора.

Форт Калхун (Небраска): Fission Stories #110 объяснил, как отказ электрического выключателя 7 июня 2011 года привел к пожару. Дым и сажа от пожара позволили электричеству пробиться через разомкнутый выключатель, что вызвало колебания напряжения в электрических цепях.Проблемы с электричеством прокатились по заводу до тех пор, пока не отключилось питание обоих насосов охлаждения бассейна выдержки. (В то время реактор был остановлен, а все его топливо выгружено в бассейн выдержки.) Рабочим потребовалось 90 минут, чтобы восстановить систему охлаждения бассейна выдержки.

Форт Сент-Врейн (Колорадо)Fission Stories #39 описывает, как завод получил лицензию на эксплуатацию в 1973 году, когда поблизости не было газопроводов. Но вскоре это изменилось, когда поблизости были пробурены скважины для природного газа (одна скважина в пределах 1524 футов от здания реактора) и проложены газопроводы (одна в пределах 500 футов от распределительной станции). NRC написал резкий отчет (по стандартам NRC) в 1991 году, критикуя владельца завода за то, что он не оценил должным образом потенциал этих внешних опасностей, которые могут негативно повлиять на безопасную эксплуатацию объекта. Верны они или нет, но «действия» NRC были слишком запоздалыми — завод был окончательно остановлен в августе 1989 года.

Люковая установка 2 (Грузия): Fission Stories # 22 описывалось, как газообразный водород, впрыскиваемый в водопроводные трубы системы конденсата для замедления коррозии, просачивался в машинное отделение. Концентрация водорода 14 процентов — значительно выше четырехпроцентной концентрации, необходимой для взрыва, — была указана до того, как проблема была устранена.

Х. Б. Робинсон (Южная Каролина): Fission Stories #22 описывалось, как рабочие, проводившие испытания основного электрического генератора, по ошибке подключили подачу водорода к прибору и трубопроводу системы служебного воздуха. Водород закачивался в несколько зданий на станции, при этом концентрация водорода составляла шесть процентов, измеренная в защитной оболочке, вспомогательном здании и машинном зале.

Millstone Unit 1 (Коннектикут)Fission Stories #66 рассказывает о двух водородных взрывах, которые сотрясли заводскую площадку 13 декабря 1977 года. Первый произошел в 9:30 утра в трубопроводе системы отходящих газов.Система отходящих газов в этом реакторе с кипящей водой (BWR) вытягивает неконденсирующиеся продукты (например, воздух и другие газы) вместе с некоторым количеством пара из главного конденсатора. Пар, образующийся при прохождении воды через активную зону BWR, проходит через турбину в главный конденсатор. Этот поток также включает кислород и водородные газы, образующиеся в результате диссоциации, когда молекулы воды проходят через ядро. Концентрация водорода в трубопроводе системы отвода газов превысила уровень 4% и произошла детонация. Этот первый взрыв разбил стеклянную поверхность манометра, вышел из строя разрывной диск и выбило воду из нескольких контурных уплотнений в дренажных линиях системы отвода газов. Заполненные водой петлевые уплотнения похожи на S в стоках для унитазов, которые предотвращают проникновение запахов канализационных линий в дома. Пустые петлевые уплотнения позволяли газообразному водороду поступать в двухуровневое здание у основания высокой трубы, используемой для отвода потока из системы отходящих газов в атмосферу. В 13:00 газообразный водород внутри этого здания взорвал дверь на расстоянии 200 футов, выбил 2-тонные заглушки в полу и треснул бетонный блок.

Quad Cities Unit 2 (Иллинойс): Fission Stories #178 описывает проблемы, возникшие во время попытки перезапуска реактора 2 апреля 2014 года. При мощности реактора около 8% во время пуска сигналы тревоги в диспетчерской указывали на возгорание в машинном зале. Командир пожарной бригады, высланной на место происшествия, доложил в диспетчерскую, что дыма и огня не обнаружено, но, похоже, в здание просачивается пар. Операторы заглушили реактор и закрыли запорную арматуру, чтобы остановить поступление пара в машзал и утечку пара внутри него. Примерно через 40 минут после первоначальной пожарной тревоги рабочие сообщили о густом черном дыме в машинном зале. На место происшествия была отправлена ​​пожарная команда, но возгорания обнаружить не удалось.Примерно через час после первоначальной пожарной тревоги расплавленные плавкие вставки автоматически активируют спринклерную систему пожаротушения и тушат неуловимый огонь. Последующее расследование показало, что изоляция на 42-летнем электрическом кабеле раскололась, когда его согнули вокруг острого угла. Влажность из-за утечки пара и поврежденной изоляции кабеля позволила электричеству течь и контактировать с металлическими кабелепроводами и кабельными лотками, что привело к возгоранию. Утечка пара была связана с компенсатором, который был установлен задом наперёд несколько десятков лет назад во время строительства завода и в конце концов сломался.

Троян (Орегон)Fission Stories #40 объясняла реакцию NRC на обнаружение в апреле 1989 года резервуара для хранения легковоспламеняющегося газообразного водорода, расположенного на крыше диспетчерской. По оценкам NRC, детонация этого резервуара будет эквивалентна взрыву 217 фунтов тротила на (бывшей) крыше диспетчерской. Их тревогу усугублял тот факт, что предохранительные клапаны на резервуаре для хранения водорода были расположены рядом с воздухозаборниками системы вентиляции диспетчерской.

Вермонт Янки (Вермонт): Fission Stories #68 описывает пожар 18 июня 2004 года на главном трансформаторе. Рабочие регулярно проверяли металлические пластины, из которых состоит шина, проводящая электричество от генератора к главному трансформатору, на предмет износа, но не смотрели на гибкие соединители, соединяющие шину с трансформатором. Куски изношенного гибкого разъема оторвались и заземлили одну из трехфазных шин. Это электрическое короткое воспламененное масло используется для нормального охлаждения трансформатора (или его жарки при воспламенении).

Уотерфорд (Луизиана): Fission Stories # 17 описывает событие 10 июня 1995 года, когда нарушение электросети за пределами площадки вызвало автоматическое отключение реактора. Детекторы на заводе почувствовали, что начался пожар, и вызвали тревогу в диспетчерской.Но операторы не заметили эти пожарные тревоги среди всех других тревог, вызванных нарушением сети и остановкой реактора. Рабочий позвонил в диспетчерскую, чтобы сообщить о возгорании возле распределительного устройства, которое распределяет электричество от внешних и локальных источников к аварийному оборудованию. Пожарная команда завода безуспешно пыталась потушить огонь переносными огнетушителями. Вызвали местную пожарную часть. Начальник пожарной части завода не разрешил пожарным поливать огонь водой, опасаясь, что это приведет к короткому замыканию электрооборудования в этом районе. (Главный урок пожара в Браунс-Ферри заключался в том, чтобы использовать воду до того, как огонь повредит больше вещей, чем вода может повредить.) Наконец, руководитель пожарной команды разрешил профессиональным пожарным использовать воду, и они потушили огонь в течение четырех минут. Огонь горел почти час.

Уотерфорд (Луизиана): Fission Stories #124 рассказывает об обнаружении сотрудниками службы безопасности ящика с надписью «Взрывчатка» в здании завода. Никто не признался, что владеет ящиком, и было высказано предположение, что взрывчатка могла быть использована для проверки детектора взрывчатых веществ на входе в охраняемую зону.

Безопасность по намерению

Учитывая большой запас высоковольтного оборудования, легковоспламеняющихся жидкостей и горючих материалов на атомных электростанциях, пожары случаются. Из-за этой реальности безопасность диктует, что пожары должны быть обнаружены как можно скорее и потушены до того, как они нанесут значительный ущерб. Данные убедительно свидетельствуют о необходимости пересмотра конструкции систем обнаружения пожара и пожаротушения. Эти меры безопасности, похоже, не оправдывают ожиданий.

Серия сообщений UCS Disaster by Design/Safety by Intent предназначена для того, чтобы помочь читателям понять, как, казалось бы, несвязанный набор мелких проблем может объединиться, чтобы вызвать катастрофу, и как решение ранее существовавших проблем может привести к более эффективной глубокоэшелонированной защите. .