Hendelser på Fukushima Daiichi 1-3 & 4
Det ser ut til at det ikke ble gjort alvorlig skade på reaktorene av jordskjelvet, og driftsenhetene 1-3 ble automatisk stengt som svar på det, som designet. Samtidig gikk alle seks eksterne strømforsyningskilder tapt på grunn av jordskjelvskader, så de nøddieselgeneratorene som ligger i kjellere i turbinbygningene startet opp. Opprinnelig ville kjøling blitt opprettholdt gjennom hoveddampkretsen som omgår turbinen og gikk gjennom kondensatorene.
Så 41 minutter senere, klokka 15.42, hitet den første tsunami -bølgen, etterfulgt av et sekund 8 minutter senere. Disse nedsenket og skadet sjøvannspumpene for både de viktigste kondensatorkretsene og de hjelpesvingende kjølekretsene, spesielt den gjenværende varmefjernings (RHR) kjølesystemet. De druknet også dieselgeneratorene og oversvømmet den elektriske bryterutstyret og batteriene, som alle ble plassert i kjellere i turbinbygningene (den som overlevde luftkjølte generatoren var serveringsenheter 5 og 6). Så det var en stasjons blackout, og reaktorene ble isolert fra deres ultimate kjøleribbe. Tsunamiene skadet og hindret også veier, noe som gjør tilgangen til tilgangen vanskelig.
Alt dette satte reaktorer 1-3 i en alvorlig situasjon og førte til at myndighetene bestiller, og deretter utvidet en evakuering mens ingeniører jobbet for å gjenopprette strøm og kjøling. 125-volt DC-sikkerhetskopieringsbatteriene for enhetene 1 og 2 ble oversvømmet og mislyktes, og etterlot dem uten instrumentering, kontroll eller belysning. Enhet 3 hadde batterikraft i omtrent 30 timer.
Klokka 19.03 fredag 11. mars ble det erklært en kjernefysisk nødsituasjon, og klokka 20.50 ga Fukushima Prefecture en evakueringsordre for personer innen 2 km fra anlegget. Klokka 21:23 utvidet statsministeren dette til 3 km, og klokken 05:44 den 12. mars utvidet han den til 10 km. Han besøkte anlegget like etter. Senere lørdag 12. mars utvidet han evakueringssonen til 20 km.
Inne i Fukushima Daiichi -reaktorene
Fukushima Daiichi -reaktorene var GE -kokende vannreaktorer (BWRS) fra en tidlig (1960 -tallet) design levert av GE, Toshiba og Hitachi, med det som er kjent som et Mark I -inneslutning. Reactors 1-3 kom i kommersiell operasjon 1971-75. Reaktorkapasiteten var 460 MWE for enhet 1, 784 MWE for enheter 2-5 og 1100 MWE for enhet 6.
Da strømmen mislyktes klokka 15.42, omtrent en time etter nedleggelse av fisjonereaksjonene, ville reaktorkjernene fortsatt ha produsert omtrent 1,5% av deres nominelle termiske kraft, fra fisjon Produktforfall – omtrent 22 MW i enhet 1 og 33 MW i enheter 2 og 3. Uten varmefjerning ved sirkulasjon til en utvendig varmeveksler ga dette mye damp i reaktortrykkfartøyene (RPV) som huser kjernene, og dette ble frigjort i den tørre primære inneslutningen (PCV) gjennom sikkerhetsventiler. Senere ble dette ledsaget av hydrogen, produsert av samspillet mellom drivstoffets veldig varme zirkoniumkledning med damp etter at vannstanden falt.
Da trykket begynte å stige her, ble dampen rettet inn i undertrykkelseskammeret/Wetwell under reaktoren, innenfor inneslutningen, men den indre temperaturen og trykket steg likevel ganske raskt. Vanninnsprøytning startet ved å bruke de forskjellige systemene for dette og til slutt Emergency Core kjølesystemet (ECC). Disse systemene mislyktes gradvis over tre dager, så fra tidlig lørdag var vanninjeksjon til RPV med brannpumper, men dette krevde at det indre trykket først ble lettet ved å lufte inn i undertrykkelseskammeret/Wetwell. Sjøvannsinjeksjon i enhet 1 begynte klokken 19.00 lørdag 12, til enhet 3 på søndag 13 og enhet 2 mandag 14. TEPCO -ledelsen ignorerte en instruksjon fra statsministeren om å opphøre sjøvannsinjeksjonen i enhet 1, og denne instruksjonen var trukket tilbake kort tid etter.
Inne i enheten 1 er det forstått at vannstanden falt til toppen av drivstoffet omtrent tre timer etter scramen (omtrent 18:00) og bunnen av drivstoffet 1,5 timer senere (19:30). Temperaturen på det utsatte drivstoffet steg til rundt 2800 ° C, slik at den sentrale delen begynte å smelte etter noen timer og innen 16 timer etter at Scram (07:00 lørdag) hadde det meste av det falt i vannet i bunnen av RPV. Etter det reduserte RPV -temperaturene jevnlig.
Da det ble gjort trykk, ble det gjort forsøk på å lufte inneslutningen, og da ekstern kraft og trykkluftkilder ble utnyttet, var dette vellykket, omtrent klokka 14.30 lørdag, selv om det tilsynelatende ble oppnådd noe manuell ventilasjon omtrent klokka 10:17. Ventilasjonen ble designet for å være gjennom en ekstern stabel, men i fravær av kraft som er tilsynelatende tilbakestrømmet til servicegulvet på toppen av reaktorbygningen, og representerer en alvorlig fiasko i dette systemet (selv om en annen mulighet er lekkasje fra Drywell ). Den ventilerte dampen, edle gasser og aerosoler ble ledsaget av hydrogen. Kl. 15:36 lørdag 12 var det en hydrogeneksplosjon på servicegulvet i bygningen over enhet 1 reaktorinneslutning, blåste av taket og kledning på den øverste delen av bygningen, etter hydrogenet blandet med luft og antent. (Oksidasjon av zirkoniumkledningen ved høye temperaturer i nærvær av damp produserer hydrogen eksotermisk, med dette forverrer drivstoffforfallsvarmen.)
I enhet 1 ble mesteparten av kjernen – som korium, sammensatt av smeltede drivstoff- og kontrollstenger – antatt å være i bunnen av RPV, men senere så det ut til at den stort sett hadde gått gjennom bunnen av RPV og erodert omtrent 65 cm inn i Drywell -betongen nedenfor (som er 2,6 m tykk). Dette reduserte intensiteten på varmen og gjorde det mulig for massen å stivne.
Mye av drivstoffet i enhetene 2 og 3 smeltet tilsynelatende også til en viss grad, men i mindre grad enn i enhet 1, og en dag eller to senere. I midten av mai 2011 ville enhet 1-kjernen fortsatt ha produsert 1,8 MW varme, og enhetene 2 og 3 ca 3,0 MW hver.
I midten av 2013 bekreftet Nuclear Regulation Authority (NRA) at jordskjelvet i seg selv ikke hadde forårsaket noen skade på enhet 1.
I enhet 2 mislyktes vanninjeksjon ved bruk av det dampdrevne back-up vanninjeksjonssystemet mandag 14, og det var omtrent seks timer før en brannpumpe begynte å injisere sjøvann i RPV. Før brannpumpen kunne brukes, måtte RPV -trykk lettes via Wetwell, som krevde kraft og nitrogen, derav forsinkelsen. I mellomtiden falt reaktoren vannstanden raskt etter at avkjøling av sikkerhetskopier Scramen. Presset ble ventilert søndag 13 og igjen tirsdag 15, og i mellomtiden ble utblåsningspanelet nær toppen av bygningen åpnet for å unngå en repetisjon av hydrogeneksplosjonen ved enheten 1. syntes å sprekke, muligens på grunn av en hydrogeneksplosjon der, og Drywell -inneslutningstrykket inni falt. Etterfølgende inspeksjon av undertrykkelseskammeret støttet imidlertid ikke bruddstolkningen. Senere analyse antydet at en lekkasje av den primære inneslutningen utviklet seg tirsdag 15. De fleste av de radioaktive utgivelsene fra nettstedet så ut til å komme fra enhet 2.
I enhet 3 mislyktes det viktigste sikkerhetskopieringsvannsinjeksjonssystemet omtrent klokka 11.00 på lørdag 12, og tidlig på søndag 13 var vanninjeksjonen ved bruk av høytrykkssystemet også , og vannstandene falt dramatisk. RPV -trykket ble redusert ved å lufte dampen inn i Wetwell, slik at injeksjon av sjøvann ved bruk av en brannpumpe rett før middag. Tidlig på søndag ble det å lufte undertrykkskammeret og inneslutningen gjennomført. Det er nå forstått at kjerneskader startet omtrent klokken 05:30 og mye eller alt drivstoffet smeltet om morgenen søndag 13 og falt i bunnen av RPV, med noen som sannsynligvis gikk gjennom bunnen av reaktortrykkfartøyet og inn på betongen nedenfor.
Tidlig på mandag ble 14 PCV -ventilasjon gjentatt, og dette var tydeligvis tilbake til servicegulvet i bygningen, slik at klokka 11.00 blåste en veldig stor hydrogeneksplosjon her over enhet 3 reaktorinneslutning av mye av taket og veggene og revet den øverste del av bygningen. Denne eksplosjonen skapte mye rusk, og noe av det på bakken nær enhet 3 var veldig radioaktivt.
I Defuelled Unit 4 , omtrent klokka 06.00 tirsdag 15. mars, var det en eksplosjon som ødela toppen av bygningen og skadet enhet 3s overbygning videre. Dette var tilsynelatende fra hydrogen som oppsto i enhet 3 og nådde enhet 4 med tilbakestrømning i delte kanaler når de ble ventilert fra enhet 3.
Enhetene 1-3: Vann hadde blitt injisert i hver av de tre reaktorenhetene mer eller mindre kontinuerlig, og i fravær av normal varmefjerning via ekstern varmeveksler ble dette vannet koke av i noen måneder. I regjeringsrapporten til IAEA i juni ble det anslått at til slutten av mai cirka 40% av det injiserte vannet kokte av, og 60% lekket ut bunnen. I juni 2011 økte dette det forurensede vannet på stedet med omtrent 500 m 3 per dag. I januar 2013 4.5 til 5,5 m 3 /t ble lagt til hver RPV via kjernespray og fôrvannssystemer, derav 370 m 3 per dag, og temperaturene i bunnen av RPV -er var 19 ° C i enhet 1 og 32 ° C i enhetene 2 og 3, ved lite over atmosfæretrykk.
Det var en topp radioaktiv utgivelse tirsdag 15, tilsynelatende mest fra enhet 2, men den nøyaktige kilden er fortsatt usikker. På grunn av flyktige og lett luftbårne fisjonsprodukter som føres med hydrogen og damp, slo ventilasjons- og hydrogeneksplosjonene mye radioaktivt materiale i atmosfæren, spesielt jod og cesium. Nisa sa i juni at det estimerte at det hadde blitt produsert 800-1000 kg hydrogen i hver av enhetene.
Nitrogen ble injisert i PCV -ene til alle tre reaktorene for å fjerne bekymring for ytterligere hydrogeneksplosjoner, og i desember ble dette også startet for trykkfartøyene. Gassstyringssystemer som trekker ut og rengjør gassen fra PCV for å unngå lekkasje av cesium ble bestilt for alle tre enhetene.
Gjennom 2011 oppnådde injeksjon i RPV-ene i vannet gjennom det nye vannbehandlingsanlegget relativt effektivt kjøling, og temperaturene i bunnen av RPV-ene var stabile i området 60-76 ° C i slutten av oktober, og 27-54 ° C I midten av januar 2012. RPV-trykk varierte fra atmosfærisk til litt over (102-109 kPa) i januar, på grunn av vann og nitrogeninjeksjon. Siden de lekket, gjaldt ikke den normale definisjonen av «kald avslutning», og Tepco ventet på å bringe radioaktive utgivelser under kontroll før han erklærte ‘Cold Shutdown Condition’ i midten av desember, med NISAs godkjenning. Dette, med statsministerens kunngjøring om det, formelt brakt til en nær «ulykke» -fasen av hendelsene.
AC -strømforsyningen fra ekstern kilde var koblet til alle enheter innen 22. mars. Kraften ble gjenopprettet til instrumentering i alle enheter unntatt enhet 3 innen 25. mars. Strålingsnivåene inne i anlegget var imidlertid så høye at normal tilgang var umulig frem til juni.