원자력 발전소와 사고들

[Ming]

원자력 발전소(原子力 發電所)는 원자로의 핵에너지를 이용해 만든 열을 가지고 발전을 하는 발전양식이다. 원자력 발전소는 다른 발전소보다 더 많은 전력을 생산할 수 있으며, 이산화탄소를 거의 배출하지 않는다. 원자력 발전소의 응용원리는 화력발전소와 같으나, 연료가 다르다. 원자력은 우라늄 235를 분열시켜 열을 얻고 그 열로 증기를 만들어 터빈발전기를 돌린다. 이에 비해 화력발전소는 석탄이나 기름을 사용한다는 것이 다르다. 연료로는 우라늄 235를 농축시킨 농축 우라늄과, 천연 우라늄(CANDU, 가스 냉각형 원자로(마그녹스), RBMK형 원자로)을 사용한다. 현재는 플루토늄을 우라늄과 같이 혼합한 MOX 연료가 시험중에 있다.

대한민국에서는 1978년 4월 최초의 상업 원자력 발전소인 고리원자력발전소 1호기가 초임계에 도달하였다. 현재 대한민국에는 부산광역시에 5기, 영광군에 6기, 경주시에 4기, 울진군에 6기등 총 21기의 원자로가 가동되고 있으며 신고리 2호기 등 7기가 추가로 건설되고 있다. (출처: 위키 피디아 )

사고

체르노빌(Chernobyl) 원자력 발전소 사고 (1986년 구소련, 7등급)

1986년 4월 26일에 구소련(현재 우크라이나)의 체르노빌 원자력 발전소에서 발생한 폭발에 의한 방사능 누출 사고이다. 현재까지 발생한 원자력 사고 중 최악의 사고이다. 발전소에서 원자로의 가동중단에 대비한 실험을 진행하다가 증기 폭발이 일어나 원자로의 콘크리트 천장이 파괴되어 대량의 방사성 물질이 대기 중으로 누출되었다. 56명이 사망하고, 20만 명 이상이 방사선에 피폭되어 25,000명 이상이 사망하였다. 누출된 방사성 물질은 우크라이나, 벨라루스, 러시아 등으로 떨어져 심각한 방사능 오염을 초래했다. 낙진의 80%가 떨어진 벨라루스는 전 국토의 1/4이 출입금지 구역이 되었다. 이 사고를 수습하기 위해 소련이 투입한 비용도 천문학적인 액수여서 결과적으로 소련이 붕괴되는 한 원인으로 작용하였다. 20여 년이 지난 오늘날 프리피야트는 텅 빈 아파트와 빌딩들 사이로 수목과 잡초가 무성할 뿐이다. 현재 프리피야트는 접근이 가능하지만 장기간 체류 시에는 매우 위험하다. 또 시내 곳곳에는 체르노빌 사고 당시 떨어져 내린 낙진들을 모아서 묻어놓은 곳이 많아서 가이거 계수기 없이 함부로 돌아다니면 안 된다.  앞으로도 위험한 방사성 원소가 충분히 감소하려면 900년은 걸릴 것으로 예상된다.

키시팀(Кышты́м) 사고 (1957년 구소련, 6등급)

1957년 9월 29일에 구소련의 마야크(Маяк) 핵연료 재처리 공장에서 일어난 사고이다. 이 공장은 오조르스크(Озёрск) 시에 있었지만 오조르스크는 여행이나 거주가 제한된 폐쇄도시여서 가까운 이웃 도시인 키시팀(Кышты́м, Kyshtym) 시의 이름을 따서 키시팀 사고라 불린다. 사고는 70~80톤의 방사성 폐기물을 모아둔 저장탱크가 냉각장치 이상으로 온도가 올라가 폭발하여 발생했다. 이 폭발로 방사성폐기물을 모아둔 콘크리트 뚜껑이 날아가 방사성 물질이 대기 중으로 유출되었다. 하지만 이 공장은 비밀시설이어서 사고를 숨기고 있다가 사고발생 1주일 후에야 이유를 설명하지 않고 주변 지역의 주민 10,000명에게 대피령을 내렸다. 그 결과 47만 명이 방사능에 피폭되어 최소한 200명 이상이 사망한 것으로 추정된다. 방사성 물질은 바람을 타고 퍼져 800km²에 달하는 넓은 지역을 오염시켰다. 소련은 오염된 지역을 자연보호구역으로 위장하고 주민들의 출입을 금지시켰다. 이 오염지역은 ‘동우랄 방사능 흔적(EURT, East Urals Radioactive Trace)’이라 불린다. 이 사고는 조레스 메드베데프(Zhores Medvedev)가 <네이처>지에 폭로하여 서방세계에 알려졌으며 체르노빌 사고가 일어나기 전 최악의 사고로 기록되었다.

스리마일 섬 원자력 발전소 사고 (1979년 미국, 5등급)

1979년 3월 28일 미국 펜실베이니아주 미들타운의 스리마일 섬(Three Mile Island) 원자력발전소에서 일어난 노심 용해 사고이다. 이 발전소에는 2대의 가압수형 원자로가 있었는데, 가압수형 원자로는 압력을 가한 물을 원자로의 냉각재 및 중성자 감속재로 사용한다. 따라서 가압수형 원자로는 압력을 가한 물을 끊임없이 순환시켜서 물이 끓지 않도록 하는 것이 중요하다. 사고는 이 급수시스템에 문제가 생겨서 발생했다. 하지만 관리자들이 사고 원인을 찾지 못하는 동안 노심의 절반 이상이 녹아내리는 대형사고로 발전했다. 주 정부는 만약의 경우에 대비해 인근 지역 주민들에게 대피령을 내렸고 주민들은 충격과 공포에 질려 정신없이 탈출하기에 이르렀다. 다행히 사고 발생 16시간 만에 사고원인이 파악되어 원자로가 파괴되거나 붕괴되는 사태는 모면하였다. 또 외부로 누출된 방사선량도 자연방사선량에 못 미쳐 민간인들의 피폭피해는 없었다. 하지만 이 사고는 미국 내에서 반핵여론을 불러일으켜서 카터 대통령은 미국에서는 더 이상의 원자력 발전소를 건설하지 않는다고 선언하게 되었다. 이로 인해 70여 개 원전 건설계획이 백지화되고 30년 동안 원전건설이 중단되기에 이르렀다.

윈드스케일 원자로 사고 (1957년 영국, 5등급)

1957년 10월 10일 영국의 윈드스케일(Windscale)이라고 불리던 원자력 단지에서 발생한 방사능 누출사고이다. 현재는 그 원자력 단지를 셀라필드(Sellafield)라 부른다. 사고는 원자로 내에서 중성자 감속재로 쓰이는 흑연에 쌓인 위그너 에너지(Wigner Energy)를 줄이기 위해 흑연을 가열하는 과정에서 발생했다. 흑연을 가열하는 동안 과열되어 원자로의 온도가 높아지는 사고가 발생하였다. 이틀 후 원자로의 온도는 다시 낮아졌으나 감시 모니터 상에는 계속 온도가 상승하는 것으로 나타나 냉각팬을 가동시켜 공기를 집어넣어서 방사성 물질이 외부로 퍼져 나가는 사고가 발생하였다. 이 사고로 인명피해는 없었으나 방사성 동위원소를 머금은 지역 주변에서 생산한 우유와 기타 작물들을 폐기처분하였다. 셀라필드 원자력 단지는 영국의 주요 핵시설 중 하나로 여러 공장과 원자력 발전소가 같이 붙어 있는데, 이 원자력 단지에서는 이 사건 외에도 1955년도부터 1979년까지 수차례나 4등급의 원자력 사고가 발생하기도 했다.

고이아니아(Goiânia) 방사능 물질 누출 사고 (1987년 브라질, 5등급)

1987년 9월 13일 브라질의 고이아니아(Goiânia) 시에서 발생한 방사능 물질 누출사고이다. 고이아니아는 고이아스 주의 주도이며 2006년 현재 인구가 160만인 대도시이다. 이 사고는 방사능 물질 관리를 잘못하면 어떤 재앙이 닥칠 수 있는지를 보여주는 사례가 되었다. 발단은 이 도시에 있던 암 전문 의료원이 이전을 하면서 건물주와의 법적분쟁으로 방사선치료기를 이전하지 못해 발생했다. 법원에서는 경비원을 배치하여 지키게 하였으나 경비원이 무단결근 한 날 도둑이 들어 방사선치료기를 훔쳐갔다. 사고는 도둑들이 그 기기가 무엇인지 모르고 그 안에 있던 방사성 물질인 염화세슘가루를 꺼내어 고물상에 팔았고, 그 후 염화세슘가루는 여러 사람의 손에 들어가게 되었다. 보름 후, 주변 사람들이 동시에 아프기 시작하면서 가루의 정체가 판명되었다. 삽시간에 도시 전체가 방사능 공포에 휩싸여서 10만 명이 넘는 사람이 방사능 오염 검진을 받았다. 체르노빌 사고가 일어난 지 1년밖에 되지 않았기 때문이다. 조사결과 8개 지역에서 250여 명이 방사선 피폭되었음이 밝혀졌다. 4명이 사망하였고, 20명이 입원 치료를 받았다. 캡슐을 파손한 도둑은  한 쪽 팔을 절단해야 했다. 해당 지역은 각종 약품과 진공청소기, 기타 장비로 수거되어 오염물질은 방사능 폐기물 처분장으로 옮겨졌다.

도카이 촌 방사능 누출사고 (1999년 일본, 4등급)

1999년 9월 30일 일본 도카이촌(東海村)의 핵연료 재처리 회사(JCO)의 핵연료 가공시설에서 일어난 임계사고이다. 사고는 이 회사에서 통상적으로 하던 불순물 제거 작업에서 비롯되었다. 이 작업은 이산화우라늄 분말을 초산에 녹여서 별도의 용기에서 잘 섞은 다음 조금씩 침전조에 넣도록 되어 있었다. 하지만 이 작업을 하던 3명의 인부들은 지시된 작업수칙을 무시하고 초산에 이산화우라늄 분말을 녹인 후 그냥 침전조에 붇는 식으로 작업을 계속하였다. 마침내 우라늄의 양이 임계질량을 넘어서서 원자핵연쇄반응이 시작되었다. 작업자들은 방사선 과다노출로 쓰러졌고 이들을 구하기 위해 출동한 소방관들도 방사능 사고임을 인지하지 못해 피폭되었다. 사고 발생 한 시간 후 임계사고로 보고가 되었으나 4시간 30분이 지난 후에야 주변 거주민들의 대피가 시작되었다. 연쇄반응을 멈추게 하려면 침전조의 냉각수를 빼내어 중성자의 감속을 막아야 했다. 하지만 방사선이 강했기 때문에 방호복을 입고도 몇 분밖에 일할 수 없었지만 마침내 해머로 파이프를 부수고 침전조에 가스를 주입하여 냉각수를 빼내고 붕산수를 주입하여 연쇄반응을 멎게 하였다. 이 사고로 2명의 인부가 사망했고 수십 명의 피폭자가 발생했다. 공장은 폐쇄되었고 회사도 문을 닫았다.

K-431 원자력 잠수함 폭발 사고 (1985년 구소련)

1985년 8월 10일 러시아의 블라디보스토크(Vladivostok) 챠즈흐마만(Chazhma Bay)에 정박 중이던 원자력 잠수함 폭발사건이다. 사고를 일으킨 원자력잠수함은 에코 II급인 K-431 원자력 잠수함으로 연료 재공급 중 폭발하여 방사능 가스구름을 대기 중으로 유출시켰다. 이 사고로 10명의 승무원이 사망하였고, 49명의 사람들이 방사능에 피폭당하였다.

구소련과 러시아의 원자력 추진 잠수함들은 동력원인 원자로의 이상으로 인해 방사선 피폭이나 화재와 같은 사고들을 수십 차례 일으켰다. 그 중에서도 특히 에코 II (Echo II)급 잠수함은 여러 차례 사고를 일으켜 수많은 승조원들이 희생되었다. 이 사고는 2009년 3월 타임지가 선정한 세계 최악의 원자력 사고들 중 하나다.

네바다 유카 평원 방사능 누출 사건 (1970년 미국)

1970년 12월 18일 미국 네바다 주에 있는 유카 평원(Yucca Flat) 내 바네베리(Baneberry) 지하 핵실험장에서 대기 중에 방사능이 유출된 사건이다. 유카 평원은 미국의 네바다 주 라스베가스 북쪽 160㎞ 떨어진 곳에 있는 미국의 핵실험장이며 일반인들의 접근금지구역이다. 유카 평원은 사막에 있는 분지이며 네바다 주 안에 있는 4개의 주요 실험장(NTS, Nevada Test Site)들 중의 하나이기도 하다. 유카 평원에서는 739회의 핵실험이 이루어졌는데 NTS에서 행해진 실험의 80%가 이곳에서 이루어졌다. 바네베리 사고는 충격으로 갈라진 틈으로 방사능 연기기둥이 솟아올라 바람에 의해 3가지 다른 방향으로 흩어져 대기를 오염시킨 사건이다. 바네베리 시험 역시  2009년 3월 타임지가 선정한 세계 최악의 원자력 사고들 중 하나다.

미하마 원자력발전소 증기 누출 사건 (2004년 일본, 1등급)

2004년 8월 9일 일본 후쿠이(福井) 현에 있는 간사이전기 미하마 원자력 발전소에서 발생한 증기누출 사고이다. 이 사고는 미하마 원자력 발전소 3호기의 냉각배관 파열로 일어났으며 원자로에서 증기가 누출되었다. 이 사고로 4명이 죽고 6명이 부상을 입었다. 여러 명의 사망자가 발생한 사고이지만 인명피해의 원인이 방사능에 의한 것이 아니라 냉각계통에서 새어나온 고온고압의 냉각수가 만들어낸 증기에 의한 것이었기 때문에 가장 낮은 등급인 1등급으로 분류되었다. 이번에 사고가 난 후쿠시마 원자력 발전소에서도 2006년에 방사능 유출 사고가 발생한 바 있다.

 

후쿠시마 원자력 발전소 사고 (2011년 일본, 7등급)

2011년 3월 11일 발생한 도호쿠 대지진과 쓰나미로 인해 이튿날 후쿠시마에서 일어난 원자력 사고이다. 현재 사고가 진행 중이며 노심용융이 발생하여 세계의 관심과 우려를 낳고 있다. 사건 발생 당시에는 온도나 압력 등이 심각한 수준에 이르지는 않았지만 지진과 쓰나미 때문에 전력이 끊어지고 장비들이 망가져서 도쿄 전력이나 일본 정부의 계산과 달리 일이 잘 수습되지 않고 있다. 게다가 원자로의 수도 6개나 되어서 연속적으로 문제를 일으키고 있다. 사고 당일 사고등급은 4등급으로 발표되었지만, 사태가 악화되어 국제원자력기구(IAEA)에서 사고 등급을 공식적으로 5등급으로 상향 조정하였다. 이후 2011년 4월 12일, 일본 원자력안전보안원은 사고 등급을 최악의 단계인 7등급으로 격상할 것을 발표하였다.

출처(네이버 캐스트 오늘의 과학 http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=5026 )