克林顿电站:更多的电力问题

2018年9月10日上午6点
戴夫·洛赫鲍姆
前的贡献者

克林顿发电站位于伊利诺斯州布卢明顿东南23英里处,有一个通用电气的沸水反应堆,该反应堆于1987年开始运行,采用Mark III安全壳。

2017年12月,美国核管理委员会(NRC)派遣了一个特别检查组前往核电站,调查导致操作人员手动关闭反应堆的变压器故障。那个事件几乎复制了一个变压器故障/手动停机事件这发生在2013年12月的克林顿。

在NRC的特别检查中,墨水还没干报告当时克林顿又遇到了电力问题。已经取得了一些进展——这一次没有涉及变压器故障导致反应堆关闭。这一次,当电力问题开始出现时,反应堆已经关闭。这一次,几名工作人员在几天时间里没有按照几个程序关闭应急电源。这一次和过去一样,核管理委员会派出了一个特别检查小组来查明哪里出了问题。

进入加油中断

运营商于2018年4月30日关闭了克林顿反应堆,在此期间反应堆将被加油。当反应堆运行时,除了短时间外,几乎整个应急设备阵列都必须可操作。在加油期间,需要保持可操作的应急设备清单缩短了,为必要时对部件进行测试、检查和维修提供了机会。

4月30日,作为反应堆关闭过程的一部分,操作人员启动了主发电机。当发电机上线时,它产生的电力通过主变压器到345千伏的开关站,在那里,输电线将其提供给场外电网。发电机的输出也通过机组辅助变压器提供工厂内的电力需求。如图1所示,当主发电机离线时,对工厂内负载的供应不可用。

图一(来源:NRC, UCS彩色标注)

5月5日,工人们为图1左侧所示的应急备用辅助变压器(ERAT)断电,以支持计划的维护。厂内负荷的电力通过备用辅助变压器(RAT)来自345千伏的开关站。

5月9日晚上9点36分,工人们关闭了断路器,将RAT的电力恢复到4.16千伏的1B1总线。1B1总线已经停止服务,以便对其进行维护,设备由其供电。应急柴油发电机1B (EDG 1B)在主发电机和场外电网断电的情况下为1B1总线提供备用电源。在1B1公交计划停运期间,EDG 1B被故意禁用,以防止它启动。如果EDG 1B意外启动,该措施可防止工人接触带电设备。

在公交车1B1不可用期间,公交车1A1仍在服务。总线1A1还由RAT提供场外电源,EDG 1A处于待机状态,以在需要时提供备用电源。由1A1总线供电的安全设备冷却了反应堆核心,并在必要时提供补充水。

进入不安全状态

当总线1B1的电源恢复后,程序要求其备用电源edg 1b恢复服务。一名工人被派去将EDG 1B重新投入使用。应急柴油发电机通常处于待机状态。如果来自场外电网的电力或发生事故,edg的设计可以启动,达到速度,并开始为各自的总线提供电力,只需十秒钟多一点。为了使大型柴油发动机能够执行如此快速的壮举,edg配备了支持系统。一个支撑系统维持润滑油的温度。启动空气系统提供压缩空气,以帮助发动机轴开始旋转。另一个支持系统提供冷却水,以保护运行的柴油发动机免受偷听造成的损坏。

由于EDG 1B的冷却水系统尚未恢复工作,主管指示工人保持启动空气阀关闭。恢复程序要求打开这些阀门,然后检查以确保它们是打开的。但是主管担心EDG 1B的无意启动可能会因为过热而损坏它。EDG 1B于5月9日部分恢复服务。

5月10日深夜,第二名主管指示第二名工人对EDG 1B进行另一次部分修复。润滑油系统的保险丝已经被拔掉了。工人重新插入保险丝,使EDG 1B的润滑油系统恢复运行。

在第二个工人完成指定的部分修复之前,第二个主管将职责移交给第三个主管。由于沟通失误,第三主管认为EDG 1B的恢复任务已经全部完成。EDG 1B于5月11日凌晨2时30分宣布恢复服务。

EDG 1B可能已经宣布服役,但它不能运行,因为它的两个启动空气阀都关闭了。在那一刻,它没有牺牲安全,因为EDG 1A和它提供的安全设备仍然可用,这是所有规定所要求的。

5月13日晚上11点28分,由1A1总线提供的反应堆堆芯冷却泵停止工作,由1B1总线提供的反应堆堆芯冷却泵投入运行,安全受到影响。总线1B1通过RAT提供场外电源。但如果变压器故障或场外电网中断,被禁用的EDG 1B将无法介入挽救局面。

5月14日凌晨12点30分,1A1公共汽车断电,所有安全设备都无法使用,安全问题进一步恶化。

如果场外电网丢失或RAT故障,1B1总线及其提供的所有设备都将断电。1A1总线和它提供的所有设备都被故意断电。由edg1c支持的1C1总线通电。但由于持续维护,其主要安全组件高压核心喷涂系统无法使用。该厂处于其经营许可证规定明文禁止的脆弱状况。

图二(来源:NRC, UCS彩色标注)

恢复安全状态

5月17日下午3点03分,一名工人在进行例行轮班查房时发现EDG 1B的启动空气阀关闭,并通知了控制室操作人员。EDG恢复程序的执行是为了真正地恢复EDG 1B的服务,并符合监管要求。

NRC的发现和制裁

NRC特别检查组确定EDG 1B在机主不知情的情况下已经超过6天不能使用了。NRC小组还确定,从5月14日到5月17日,电站外电网的损失超过三天,将使电站陷入停电。

核电站停电导致福岛第一核电站的三个反应堆熔毁,NRC小组确定了工作人员应对克林顿核电站停电的三种方式,避免了这种结果。首先,他们可以发现关闭的启动空气阀,并打开它们来回收EDG 1B。其次,他们可以启动EDG 1C并交叉连接它以重新激活1B1总线。虽然EDG 1C的容量小于EDG 1B,但它有足够的能力处理加油期间所需的负载。第三,他们可能已经部署了福岛核事故后增加的FLEX设备来冷却反应堆堆芯。

美国核管理委员会的小组计算出,如果核电站发生停电,冷却系统的失效将需要大约5个小时将反应堆容器中的水加热到沸点,并且还需要大约12个小时使水蒸发,从而暴露反应堆堆芯并造成损坏。接近这一时间线有助于NRC评估工作人员成功干预和避免灾难的可能性。

NRC小组还确定了一些因素,这些因素降低了工人成功干预的信心。NRC小组报告说,5名不同的工作人员在EDG 1B被关闭期间共12次进入存放EDG 1B的房间,目的是确保一切正常。NRC小组观察到,启动空气阀位于膝盖左右的高度,并已用黑色长塑料带固定在关闭位置。NRC小组还指出,EDG 1B的两个气压计读数均为零——这清楚地表明EDG 1B没有可用的启动气压。NRC小组采访了工人,但从未了解为什么这么多负责寻找麻烦迹象的工人如此多次地忽视了这么多麻烦迹象。

NRC发布了一项绿色发现因为没有注意到edg1b启动空气阀已关闭。

美国核管理委员会还发布了一项调查结果,其重要性尚待确定,因为多次未能遵循程序,导致EDG 1B的启动空气阀一直处于关闭状态。

UCS的角度来看

管理者和工人的失败可以解释,但不能原谅。

与美国大多数核反应堆一样,克林顿反应堆通常每18或24个月关闭一次,进行换料。燃料补给中断持续了大约一个月。因此,克林顿大约有95%的时间在跑步,只有5%的时间在加油。

当反应堆运行时,像edg这样的安全设备通常会被拆除,测试和/或修复,然后重新投入使用。同样,工人们每天轮班都要巡视厂区,寻找异常情况。

在换料过程中,为了相同的目的,使用相同的恢复和发射程序,但条件明显不同。当反应堆运行时,大多数安全系统都处于服务状态,这使得更容易集中精力处理退出服务的那一小部分。而且更容易发现什么是不正常的。

在加油期间,许多安全系统同时被拆除。当支持系统尚未恢复服务时,在加油期间恢复安全系统的服务是复杂的。由于有如此多的系统和组件超出正常状态,执行查房非常复杂,因此区分可接受的异常和不正常的异常变得具有挑战性。因此,可以理解为什么训练有素、有良好意图的敬业员工会时不时地无法迎接挑战。

这一事件说明了两个重要的安全真理:(1)尽管尽了最大努力,事情还是可能出错,(2)更好地尽最大努力的方法是从险些事故中吸取教训,并实施有效的修复。

这一事件并没有涉及安全设备的任何实际电力损失或反应堆核心冷却的损失。这一事件确实增加了这些损失的可能性。

工厂的主人美国核管理委员会认真对待这种增加的潜力,并研究为什么会发生这种情况。这些检查将确定失效的障碍,并建议升级现有的障碍或额外的障碍,以减少潜在或实际事件发生的机会。

一方面,克林顿这次可以说是躲过了一劫。另一方面,业主和核管理委员会对这次险些脱险的事故进行了检查,这将有助于使克林顿——以及其他反应堆——更加防弹。