1. Глава 3 Анализ причин событий аварии и выявление проблем...................................................................1
3.1 Последовательное протекание событий аварии.................................................................................1
3.2 Выявление существа проблем на основании развития событий аварии ..........................................5
3.2.1 Анализ причин исходя из протекания событий аварии (дерева событий)...................................5
3.3 Систематизация подтвержденных проблем с функциональной точки зрения ................................14
3.3.1 Причинный анализ аварии на блоках 1-3 и управление проблемами ........................................14
3.4 Причинный анализ аварии на блоке 4 и управление проблемами .................................................30
3.5 Управление событиями на блоках 5 и 6.............................................................................................32
3.6 Сравнение протекания аварии на атомной электростанции Фукусима-Дайичи с развитием
событий на других станциях .......................................................................................................................36
3.7 Анализ причин......................................................................................................................................40
Глава 3 Анализ причин событий аварии и выявление проблем
Проблемами данной аварии являются повреждение активных зон и выброс
радиоактивности в окружающую среду. Мы проанализировали аварию с целью
выявления её причин с помощью дерева событий и нашли проблемы, позволяющие
объяснить, что именно способствовало нарастанию и спаду аварии.
Кроме того, чтобы обеспечить полное выявление проблем, мы провели анализ,
сфокусированный на функциональных аспектах «остановки», «расхолаживания» и
«удержания».
3.1 Последовательное протекание событий аварии
На Рис. 3.1-1 показано дерево событий, демонстрирующее развитие событий на
каждом реакторе. Это дерево событий подготовлено таким образом, который
позволяет показать, как функции энергоснабжения (источники постоянного тока,
внешнее энергоснабжение и аварийные дизель-генераторы) были потеряны при
исходном событии (землетрясении) и последующем цунами, отражает краткосрочные
операции охлаждения активной зоны (системами, не зависящими от
электроснабжения переменным током, такими как конденсатор для изолированного
состояния (IC), система удаления остаточного тепла (RCIC) и др.) и операции по
переводу в состояние холодного останова (сброс давления в реакторе, подача воды в
реактор, вентиляция гермооболочки и др.) или успех либо неуспех мер ослабления
(охлаждение поврежденной активной зоны и контроль гермооболочки и реакторного
здания). Кроме того, оно позволяет четко проследить действия в случае, когда
энергоснабжение восстанавливается, и могут быть восстановлены функции систем
(существующее и установленное управление тяжелыми авариями), равно как и в
случае, подобном произошедшему, когда восстановление энергоснабжения
невозможно, и восстановить функции систем затруднительно.
В случае реактора №1: помимо потери внешнего энергоснабжения из-за
землетрясения, потеря аварийного ДГ из-за цунами привела к ситуации с отсутствием
всех источников переменного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжение
постоянным током. Было подтверждено, что конденсатор IC работал до момента
удара цунами по электростанции. Предполагается, что активная зона была
повреждена после прибытия цунами. Далее, предполагается, что произошла утечка
водорода, наработанного в активной зоне, из гермооболочки в здание реактора,
вызвавшая взрыв водорода, в результате чего произошел выброс радиоактивности в
окружающую среду.
В случае реактора №2: по причине потери внешнего энергоснабжения из-за
землетрясения и потери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источники
переменного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током.
3-1

2. Охлаждение активной зоны обеспечивалось системой RCIC, которая начала работать
до момента потери энергоснабжения постоянным током и проработала меньше трех
суток, примерно до 13:30 14 марта. Однако предполагается, что активная зона была
повреждена, поскольку потребовалось время на то, чтобы организовать
альтернативную подачу воды после прекращения работы системы RCIC, и объемы
подаваемой воды были недостаточными.
В случае реактора № 3: по причине потери внешнего энергоснабжения из-за
землетрясения и потери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источники
переменного тока. Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током.
Тем не менее, система RCIC и система впрыска высокого давления (HPCI) работали и
обеспечивали охлаждение активной зоны в течение полутора суток до того момента,
когда примерно в 2:40 13 марта иссяк источник постоянного тока. Однако
предполагается, что активная зона была повреждена, поскольку потребовалось время
на то, чтобы организовать альтернативную подачу воды после прекращения работы
системы RCIC, а объемы воды, подаваемой системой HPCI и альтернативной
системой, были недостаточными. После этого, как предполагается, произошла утечка
водорода, наработанного в активной зоне, в гермооболочку и в здание реактора,
вызвавшая взрыв водорода, в результате чего произошел выброс радиоактивности в
окружающую среду.
В случае реактора № 4 (остановленного для проведения периодической
инспекции): по причине потери внешнего энергоснабжения из-за землетрясения и
потери аварийного ДГ из-за цунами были потеряны все источники переменного тока.
Кроме того, было потеряно и энергоснабжение постоянным током. В бассейне
выдержки отработавшего ядерного топлива находилось топливо со сравнительно
высоким уровнем остаточного тепловыделения, извлеченное из активной зоны
незадолго до событий, однако охлаждение воды в бассейне с помощью системы
охлаждения и фильтрации БВ ОЯТ (FPC) оказалось невозможным из-за потери
энергоснабжения. Как следствие, 5-й этаж здания реактора №4 был поврежден в
результате взрыва водорода. После этого в бассейн выдержки отработавшего
ядерного топлива осуществлялась подача воды при помощи мобильной
бетононасосной установки.
В случае реактора № 5 (остановленного для проведения периодической
инспекции): топливо находилось в реакторе, и в момент землетрясения проводилось
испытание на удержание давления и герметичность корпуса реактора, при этом
управляющие стержни были полностью введены. Несмотря на то, что все источники
переменного тока были потеряны из-за землетрясения и цунами, энергоснабжение
переменным током обеспечивалось от реактора №6. Насосы морской воды в линии
системы удаления остаточного тепла (RHR) были повреждены цунами, но для
обеспечения работы системы RHR были задействованы импровизированные насосы
морской воды, и таким образом по линии RHR обеспечивалось охлаждение бассейна
выдержки отработавшего ядерного топлива и реакторного колодца. Этими мерами
реактор был переведен в состояние холодного останова.
Реактор № 6 (остановленный для проведения периодической инспекции):
находился в состоянии холодного останова, при этом всё топливо находилась в
реакторе, и верхняя крышка реактора была закрыта. Поскольку внешнее
энергоснабжение было потеряно из-за землетрясения, произошел автоматический
запуск трех аварийных ДГ, однако после удара цунами два из них оказались
неработоспособными из-за потери функций насоса морской воды и
распределительного щита. Энергоснабжение переменным током обеспечивалось
единственной оставшейся установкой (имевшей воздушное охлаждение); за счет
которой осуществлялось электроснабжение систем реактора, охлаждения бассейна
3-2

3. выдержки отработавшего ядерного топлива, а также реактора №5. Насосы морской
воды в линии RHR были повреждены цунами, но для системы RHR были
задействованы импровизированные насосы морской воды, и таким образом по линии
RHR обеспечивалось охлаждение реакторного колодца. Этими мерами реактор был
возвращен в состояние холодного останова.
3-3

4. Сигнал аварийного останова Останов реактораИсточники переменного токаИсточники постоянного токаОхлаждение активной зоныВосстановление энергоснабженияОбеспечение
долговременного холодного остановленного состоянияСостояние активной зоныОхлаждение поврежденной активной зоныКонтроль сооружения гермооболочкиРеакторное
зданиеКонечное состояниеСильное землетрясениеАварийный останов реактораВнешний источникАварийный ДГЭнергоснабжение пост.током IC, турбо-приводные системы подачи
теплоносителя (RCIC,HPCI) , не требующие переменного токаВнешние энергоисточники, аварийный ДГ, обменное энергоснабжениеСброс давления в корпусе реактора (включая
альтернативные источники)Подача воды в реактор (включая альтернативные источники)RHRВосстановление RHRВентиляция гермооболочки (до повреждения активной
зоны)Холодный останов, Повреждение активной зоны, Повреждение гермооболочки и т.пПонижение давления в реактореПодача воды в реакторПодача воды в ГОВентиляция
Холодный
ГОКонтроль водорода (вытеснение азотом и др.)SGTS, др. возможности вентиляцииХолодный останов, Повреждение активной зоны, Повреждение гермооболочки и т.п
останов
Холодный
останов
Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение)
Повреждение ГО (Избыточное давление)
аналогично (A)
аналогично (A)
RCIС / HPCI I
Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев)
Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение)
Временно
(Успешно) собранная Радиоактивный выброс (течь из ГО (Перегрев))
аккумуляторная
батарея (Продолжена)
Повреждение ГО (Избыточное давление)
Ф-1, блок 3 Повреждение ГО (Взрыв водорода)
Аварийная цепочка,
Землетрясение предполагаемая
Восстановление невозможно (Не осуществлена) для бл.3 Ф-1
((Продолжено) Повреждение ГО (Избыточное давление)
[Цунами] Повреждение активной зоны
(Количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) Повреждение ГО (MCCI и пр.)
Повреждение активной зоны
Повреждение ГО (DCH и пр.) Аварийная цепочка,
предполагаемая
для бл.2 Ф-1
Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев)
аналогично (A)
Течь из ГО (Перегрев) и Воспламенение водорода
Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение)
(Продолжена)
Временно )
собранная Повреждение ГО (Избыточное давление) Повреждение ГО (Взрыв водорода)
аккумуляторная
Ф-1, бл.2 батарея (Не осуществлена)
RCIC (начало Повреждение ГО (Избыточное давление)
((Продолжено)
работы – до
Ф-1, блоки потери Восстановление невозможно Повреждение активной зоны
1и2 источников пост.
(Количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) Повреждение ГО (MCCI и пр.)
тока)
[Цунами] Повреждение активной зоны
Повреждение ГО (DCH и пр.)
аналогично (A)
Холодный останов (требуется долгосрочное охлаждение)
Ф-1, блок 1
Прочность ГО либо течь из ГО (Перегрев)
Повреждение ГО (Избыточное давление)
I
В работе до подхода цунами, операционный период после цунами не ясен) (Состояние с низким
давлением в корпусе
реактора)
Радиоактивный выброс (течь из ГО (Перегрев))
Восстановление невозможно Повреждение активной зоны Повреждение ГО (Взрыв водорода) Аварийная цепочка,
предполагаемая для
(Задержка подачи воды либо количество реально подаваемой в реактор воды меньше необходимого) бл.1 Ф-1
(Не осуществлена)
(Состояние с низким давлением в корпусе реактора
Повреждение ГО (Избыточное давление)
Повреждение активной зоны
Повреждение ГО (MCCI и пр.)
Рис. 3.1-1 Дерево событий, демонстрирующее развитие событий на энергоблоках 1-3 АЭС Фукусима-1
3-4

5. 3.2 Выявление существа проблем на основании развития событий аварии
3.2.1 Анализ причин исходя из протекания событий аварии (дерева событий)
Исходя из протекания событий аварии (дерева событий), были определены следующие три темы в качестве основных факторов повреждения
активной зоны и выброса радиоактивности в окружающую среду.
1)Отсутствие всех источников энергоснабжения переменным током
2)Невозможность отвода тепла от ядерного реактора
3)Утечка водорода в здание и взрыв водорода
Для отыскания существа проблем был выполнен анализ причин вышеуказанных трех факторов.
Кроме того, в процессе анализа причин был выявлен один общий фактор, препятствовавший выполнению работ. Все эти факторы были
проанализированы с целью отыскания существа проблем.
(1) Отсутствие всех источников энергоснабжения переменным током
На Рис. 3.2.1-1 показаны результаты анализа причин того, что энергоснабжение переменным током оказалось невозможным.
До землетрясения было обеспечено энергоснабжение переменным током от внешнего источника, а после землетрясения оно осуществлялось от
аварийных дизель-генераторов – до удара волн. С точки зрения оборудования и операций причинами того, что энергоснабжение переменным током не
было обеспечено, являются: отсутствие энергоснабжения из внешнего источника, отсутствие энергоснабжения от аварийных ДГ, невозможность
совместного использования энергоисточников и невозможность восстановления энергоснабжения на ранней стадии.
3-5

6. Анализ факторов
Фаза исполнения Вопросы для исследования
[Блоки 1 - 4]
Срабатывание защитного
устройства по контакту линии
передачи и опоры
[Блоки 1, 2]
Невозможность Устойчивость Внешнего
Повреждение выключателя источника энергоснабжения
энергоснабжения
из внешнего приёмной цепи, Разъединителя (подстанция, линия
источника электропередачи, ОРУ) к
ОРУ
землетрясениям и цунами
[Блоки 3, 4]
ОРУ залито водой Допущение о затоплении
ОРУ при цунами
Цепь Внешнего источника
энергоснабжения
сосредоточена в одном месте
[Блоки1-4 (Кроме дизель-генератора с воздушным охлаждением на блоках 2,4)
Прерывание
энергоснабжения Невозможность
перем. током из энергоснабжения Аварийный дизель-генератор Допущение о затоплении
альтернативного от аварийного ДГ дизель-генераторной при
источника (Полное залит водой из-за цунами
цунами
обесточение станции)
Затопление зоны установки
оборудования аварийного ДГ
Анализ факторов,
относящихся к п.(1):
[Обесточение
станции], см. эти
Затопление водой здания через пункты
проёмы, проходки
Потеря функции охлаждения Анализ фактора см. (6)
вспомогательной системы на диаграмме 3.2.1-2
(насосы морской воды)
[Дизель-генератор с воздушным охлаждением на блоках 2,4]
Распределительный щит залит Допущение о затоплении при
цунами здания, в котором
водой из-за цунами находится аварийный
распределительный щит
высокого напряжения
Затопление зоны установки
оборудования аварийного
распределительного щита
высокого напряжения Анализ факторов,
относящихся к п.(2):
[Распределительный
щит залит водой из-за
Затопление водой здания цунами] см.
через проёмы, проходки в следующие пункты
здании
Обменное Невозможность поддержания Распределительный щит
энергоснабжение альтернативного источника соседней установки был залит
было невозможно питания на соседней установке водой
Раннее
Трудности с Трудности с доставкой из-за
восстановление развертыванием
энергоснабжения источника питания повреждения дорог,
было невозможно (Противоаварийное плотности движения по ним
мероприятие)
Распределительный щит не Распределительный Анализ фактора см. (2) выше
щит был залит водой
подлежит восстановлению
Резервирование средств
Неуспех доступа из-за
тяжелой механизации для
повреждения путей, плавучих обеспечения доступа к
предметов объектам
Операции по прокладке кабеля Множественные маршруты
оказались затруднены (вес, внутри помещений
расстояние, окружающие
условия работы)
Резервирование материалов и
Трудности выполнения операций, оборудования для обеспечения
связанные с окружающими работ в ночное время, условий
условиями работы работы внутри помещений,
■ операции в ночное время Обеспечение процедур и
■ работы вне помещений при подготовки персонала
предупреждении о подходе
массивных волн
Потеря средств Потеря питания Анализ фактора см.
коммуникации коммуникационной вышеупомянутый п.(1)
системы
Организация защиты
Потеря питания системы коммуникаций
альтернативных средств (средства коммуникации, их
коммуникации количество) и
энергоснабжения
Количество
альтернативных Анализ факторов,
средств относящихся к п. (4):
коммуникации [Потеря средств
коммуникации] см.
следующие пункты
Коммуникационная
система была залита Коммуникационная
водой система была затоплена
Повреждение временного
кабеля из-за взрыва в
соседнем здании
Анализ факторов,
относящихся к п.(3):
Поддержание нужной Обеспечение наличия [Невозможность быстрого
Трудности работы в
(после численности персонала, персонала радиационного восстановления
условиях высоких доз
ведущего радиационный контроля во время энергоснабжения] см.
повреждения радиации
контроль аварийной ситуации следующие пункты
активной зоны)
Проблемы с обеспеченностью Оборудование систем
дозиметрами, средствами защиты радиационного контроля
необходимого числа сотрудников, оказалось под водой
системой управления оборудованием
Трудности обеспечения
необходимой численности Взаимный обмен
персонала из-за облучения материалами и
оборудованием между
электростанциями
Доступ на участки внутри Анализ факторов,
здания оказался относящихся к п. (5):
затрудненным из-за высоких [Трудности работы
уровней мощности дозы после повреждения
реактора], см. эти
Операции по удалению обломков пункты
снаружи зданий оказались
затруднены вследствие
радиоактивного загрязнения
Диаграмма 3.2.1-1 Анализ причин прерывания энергоснабжения от альтернативного источника
3-6

7. a. Отсутствие энергоснабжения от внешнего источника
Имелась возможность внешнего энергоснабжения через новую подстанцию «Фукусима». Однако
после землетрясения этот вариант энергоснабжения был потерян вследствие вызванного землетрясением
повреждения выключателя в приёмной цепи и разъединителя станционного ОРУ и действия защитного
оборудования, вызванного контактом высоковольтной линии со стальной опорой, и др.
Следует отметить, что следы приливных волн наблюдались на ОРУ Блоков 3 и 4.
С учетом этого ниже перечисляются требующие исследования вопросы по теме поддержания
энергоснабжения от внешнего источника.
•Устойчивость внешнего источника энергоснабжения (подстанция, линия электропередачи, ОРУ) к
воздействию землетрясений и приливных волн
•Затопление ОРУ приливными волнами
•Меры в отношении сосредоточения линий внешнего источника в одном месте на подстанции
(мультиплексирование линии)
b. Отсутствие энергоснабжения от аварийных дизель-генераторов
После землетрясения энергия подавалась от аварийного ДГ. После удара приливных волн были
потеряны функции насосов морской воды везде, кроме Блока 6, а также были потеряны функции ДГ из-за
затопления помещений. Хотя аварийные ДГ с воздушным охлаждением энергоблоков 2 и 4 и не были
затоплены приливными волнами, их функции энергоснабжения были потеряны из-за затопления
высоковольтного распределительного щита. С учетом этого ниже перечисляются требующие исследования
вопросы по теме поддержания энергоснабжения от аварийных дизель-генераторов.
•Затопление зоны установки оборудования аварийного электрического генератора (ДГ и
распределительного щита)
•Затопление зданий через проемы и части зданий
•Затопление насосов системы охлаждения морской водой аварийных ДГ.
Следует отметить, что энергоснабжение переменным током могло быть обеспечено от аварийного ДГ
с воздушным охлаждением Блока 6.
c. Невозможность совместного использования энергоснабжения
Совместное использование энергоснабжения от соседнего блока, подготовленного к тяжелой аварии,
на Блоках 1-4 осуществлено не было, поскольку энергоснабжение было потеряно на всех этих блоках.
Совместное использование энергоснабжения могло бы быть реализовано, так как это было
осуществлено на Блоках 5 и 6, куда питание переменным током подавалось от аварийного ДГ Блока 6.
d. Невозможность восстановления энергоснабжения на ранней стадии (кроме Блоков 5 и 6,
энергоснабжение переменным током которых было обеспечено)
Ввиду потери энергоснабжения переменным током была предпринята попытка восстановить
энергоснабжение, собрав мобильные энергоустановки для быстрой подачи извне станции. Однако в итоге
восстановить энергоснабжение, прежде чем началось повреждение активной зоны, не удалось.
Работы по быстрому восстановлению энергоснабжения часто прерывались последующими
подземными толчками (афтершоками), и официальными объявлениями угрозы цунами. Кроме того,
ведение работ в ночное время, а также в условиях официально объявленной угрозы цунами, снижало их
эффективность.
Работы внутри здания (по прокладке кабеля) проводились в условиях отсутствия внутреннего
освещения вследствие потери энергоснабжения. Работы проводились с использованием электрических
фонарей и т.п. средств, имевшихся в ограниченном количестве. В дополнение ко всему, средства связи
(пейджеры и телефоны внутренней связи), за исключением некоторых аппаратов, стали непригодными для
использования из-за затопления либо потери электропитания. Постепенно стало невозможным
использование сотовых телефонов и системы цифровой сотовой связи из-за разрядки аккумулятора. Связь
с местами производства работ, ЦЩУ или пунктом первой помощи оказалась нарушенной, что затруднило
работу.
С учетом этого ниже перечисляются требующие исследования вопросы по теме восстановления
энергоснабжения на ранней стадии.
•Затопление распределительного щита.
Кроме того, ниже перечисляются вопросы, требующие повышения эффективности восстановительных
мероприятий.
•Резервирование оборудования и материалов для обеспечения рабочей обстановки в ночное время
или внутри помещений
•Резервирование средств тяжелой механизации для обеспечения возможности использования
подъездных путей
•Множественные маршруты на станции
•Оборудование связи (средства связи и их количество) и энергоснабжение средств связи, включая
батареи.
•Затопление оборудования системы связи
Более того, в качестве темы, необходимой для повышения эффективности работ, была определена
следующая: «Поддержание процедур и подготовленности персонала», хотя она не ограничена вопросами
восстановления энергоснабжения.
Работники получили травмы в результате взрыва водорода в реакторном здании. На Блоке 1 были
такие потери, как повреждение кабеля, проложенного с целью осуществления альтернативной подачи
воды, используя насос подачи борированной воды. Кроме того, время и усилия были затрачены на
удаление обломков, загрязненных радиоактивностью, и потребовалось время для выполнения наружных
работ.
3-7

8. Далее, под водой оказались индивидуальные дозиметры в значительном количестве, а также система
радиационного контроля. Следствием этого стала нехватка индивидуальных дозиметров, и ими не смогли
обеспечить часть работников.
С учетом этого ниже перечисляются вопросы, требующие исследования.
•Совместное использование производителями электроэнергии механизированного оборудования и
материалов.
•Обеспечение наличия персонала радиационного контроля во время аварийной ситуации
•Затопление системы радиационного контроля
(2) Невозможность отвода тепла от ядерного реактора (кроме Блоков 4, 5 и 6, которые были
остановлены)
На Рис. 3.2.1-2 показаны результаты анализа причин того, что отвод тепла от ядерного реактора
оказался невозможным.
Конденсатор для изолированного состояния IC (Блок 1), система впрыска высокого давления HPCI
(Блоки 1 - 3) и система изолированного охлаждения активной зоны реактора RCIC (Блоки 2 и 3) были
сооружены как теплоотводящее оборудование и как оборудование высокого давления для сброса
давления в ядерном реакторе.
Кроме этого, на Блоке 1 установлены разгрузочно-предохранительный клапан SRV (с функцией
предохранительного клапана и функцией автоматического снижения давления) для сброса давления в
ядерном реакторе и система орошения активной зоны CS, которая осуществляет впрыск в активную зону
при низком давлении. На Блоках 2 и 3 в дополнение к SRV и CS установлена система удаления
остаточного тепла RHR (в режиме впрыска при низком давлении). Далее, на Блоках 1 – 3 предусмотрено
устройство вентиляции корпуса гермооболочки для предупреждения избыточного давления в корпусе
гермооболочки и оборудование на случай тяжелой аварии.
С точки зрения оборудования и операций, причинами того, что отвод тепла от ядерного реактора не
был обеспечен, являются: неосуществление снижения давления с помощью клапана SRV,
неосуществление отвода тепла с помощью систем CS и RHR, неосуществление отвода тепла с помощью
оборудования, предусмотренного на случай тяжелой аварии (альтернативный способ заполнения водой), и
проблемы с осуществлением вентиляции корпуса гермооболочки.
3-8