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스리마일 섬 원자력 발전소 사고

last modified: 2015-02-10 14:13:41 by Contributors

(ɔ) United States Department of Energy from

TMI 원자력 발전소 전경, 1979년

Three Mile Island Accident, 걍 줄여서 TMI 사고라고 부르기도 한다.

1979년 3월 28일 미국 펜실베이니아 주 미들타운에서 일어난 멜트다운 사고. 국제 원자력 사고 척도로는 시설외까지 위험을 수반한 사고(레벨 5)로, 윈드스케일 화재와 같은 등급이다.

한국에서도 가동중인 종류의 기종인 가압수형 원자로가 일으킨 역대 최악의 사고

당시 스리마일 섬에는 총 2개의 원자로가 건설되어 있었고 원자로의 유형은 가압수형 원자로였다. 가압수형 원자로의 경우 압력을 가한 을 원자로 냉각재 및 중성자 감속재로 사용하기 때문에 이 물이 끊임없이 순화되도록 유지하여 끓지 않게 만드는 것이 중요하다. 스리마일 섬 사고의 경우 가장 중요한 급수 시스템에서 문제가 생겼던 것이 원인이다.

사고를 발생시킨 최초원인의 경우에는 뚜렷하게 이거다라고 밝혀지지 않았지만 일단 자정무렵 발전소 1호기의 핵연료 재충전을 위해 차단조치를 내렸고 여기서부터 꼬이기 시작한 것으로 추정하고 있다. 어쨌든 이 조치로 발전소 2호기만 가동중이었고 가동 내내 큰 문제가 없었는데 새벽 4시 무렵 주 급수 펌프가 뻗는 사고가 발생했다. 가압수형 원자로의 경우 물 공급이 중요하기 때문에 주 급수 시스템이 뻗으면 보조장치가 바로 작동하여 위험한 사태를 피할 수 있게 설계되어 있었는데 최초 보조급수계통 밸브가 닫혀있었다. 정상시 보조급수계통이 개방된 채로 가동되어야 하지만 당시 운전원이 개방이 되었는지 닫혀있었는지 알지못했었다. 그 이유는 MCR내부 보조급수기가 닫혀있는지 열려있는지를 표시해주는 표시등이 표지판 같은 Tag에 가려져 운전원이 확인하지 못했다. 그 결과 열려야 할 보조급수계통 벨브가 몇 개는 닫혀있고 열리지 말아야할 가압기 압력 방출밸브가 개방된 상태는 아니었고 미세한 누출이 있었는데 수치상 그정도 누출은 무관하다고 판단한 상태로 통제실 콘솔표시등에는 수치가 정상수치 범위에 내로 표시되고 있었다. 그리고 이런 상황 속에서 ECCS, 비상노심 냉각시스템이 가동되어 원자로를 식히고 있었는데 이걸 정상이라고 판단한 운전원은 ECCS를 꺼버리게 된다.

당시 상황은 원자로 내 냉각수는 실제로는 줄어들고 있는데 계측에는 냉각수 수위가 올라가는 것으로 표기가 되고 있었다. 하지만 실제로는 정상상태에서 고압인 원자로 내 압력이 가압기 압력방출벨브의 미세 누설로 압력이 빠지고 있었고, 압력이 떨어진 액체상태의 물은 기체상태로 변하는 현상이 발생하므로 냉각수가 끓어오르고 있었다. 즉 액체와 기체 혼합물, 쉽게 말해 거품이 위로 부글부글 끓어오르고 있었는데 당시에 설치되어 있던 노심수위 계측기는 이 거품을 판단할 방법이 없었다. 그 결과 압력을 떨어지는데도 수위는 올라간 것으로 계측되었고. 운전원의 관점에서는 냉각수의 수위가 상승하고 있는 상황에서 비상 냉각수를 공급하면 안되므로 당연히 ECCS를 끌 수밖에 없었던 상황이었다. 당시 운전원 교육에서는 가압내 내의 냉각수 수위는 절반을 유지하도록 메뉴얼에 지정되어있으며 해당 수위가 가득차게 운전하지 않도록 교육했다.

결국 최후의 보루인 ECCS마저 꺼져버리자 증기압력이 증가하여 파이프가 파손되고 원자로의 냉각수가 유출되기 시작했다. 게다가 원자로 온도가 치솟아 원자로 노심이 녹기 시작하면서 방사능 수치가 급상승하였다. 관계자들이 원인 파악을 못하고 우왕좌왕하는 사이 원자로 방호장비가 녹아 최악의 상황 직전까지 갔으나 16시간 만에 간신히 사고의 원인을 파악할 수 있었다. 천만다행으로 교대하는 운전원이 가압기 압력방출벨브의 미세누설을 발견하고 보조급수펌프의 자동기동으로 변경하면서 최악의 사태는 모면할 수 있었던 셈. 결국 수동으로 조작하여 밸브를 닫고 냉각펌프를 작동시킨 후에야 간신히 사태를 진정시킬 수 있었다.

원인 파악이 늦어지는 바람에 노심의 절반 이상이 녹았다. 하지만 원자로가 파괴되거나 붕괴되는 사태는 모면하여 인명피해도 없었고 미국 본토에 방사능 낙진이 떨어지는 최악의 상황은 피할 수 있었지만 발전소 하나를 시원하게 말아먹었다. 더불어 당시 1호기는 고장이 없었는데 2호기에서 사고가 나는 바람에 나란히 가동중지 조치가 내려졌으며 2호기의 경우 1980년대 말까지 정화작업을 해야만 했다.

2010년 1월에 1호기는 재운전을 시작했으며, 같은 달에 2호기의 발전기는 해체되어 노스 캐롤라이나 주에 있는 시런 해리스(Shearon Harris) 원자력 발전소로 옮겨 설치되었다.

발전소에서 사고가 발생했다는 사실이 알려진 직후 주 정부에서는 인근 지역에 대피령을 내렸고 주민들은 충격과 공포에 휩싸여 미친듯이 탈출하였다. 다행히 누출된 방사능 수준이 자연방사선량에 못 미쳐 민간인들의 피폭피해는 없었다. 하지만 미국 내에서 원자력 발전에 대한 불신감이 팽배하여 반원전운동이 발생하였고 이에 오일 쇼크로 국면전환을 꾀하던 지미 카터 대통령은 더 이상의 원자력 발전소 건설은 없을 것이라 선언하여 70여 개에 달하던 원전 건설계획이 싸그리 휴지통으로 직행했다. 하지만 카터는 재선도 실패했다

이후 원전 건설은 정치권의 금기처럼 치부되다가 버락 후세인 오바마 대통령이 30년~40년 만에 원전 건설 재개를 선언하였는데, 하필 후쿠시마 원자력 발전소 사고가 일어나면서 반대가 격심해졌다. 일단 오바마 대통령은 원자력 발전소 건설을 계속하겠다는 입장을 밝혔었다.

그리고 2012년 2월, 조지아 주 보그틀(Vogtle) 원자력 발전소에 원자로 2기 증설이 최종 승인되었다. 건설될 원자로는 도시바의 웨스팅하우스 AP1000이며, 기존의 원자로 1, 2호기는 2040년까지 2009년도에 수명연장되었다. 카터 동네네

이후 원자로 겉에 붕소-10을 가득넣은 냉각수를 채우는 형태의 극히 안전한 원자로 설계가 나왔으나 도입비가 너무 비싸서 아무도 안 쓰고 있다. 더불어 이 사건을 악화시킨 수위 계측문제를 해결하기 위해 가압수형 원자로에는 냉각수의 실제 수위를 표시하는 계측장비 설치가 의무화됐다.
또한 MCR룸의 인체공학적 설계를 하여 운전수가 MCR의 계측 표시기를 모두 확인할 수 있도록 설계를 변경하였다.

그리고 마침 사고 몇 주전에 나왔던 영화 《차이나 신드롬》이 이 사고로 인하여서 대박을 터뜨렸다고 한다. 그리고 소련에서는 양키들은 원자력 발전소 발로 돌리나요 ㅋㅋㅋ 하다가 몇년 후, 초대형 병크를 치는 바람에 버로우한 전적이 있다. 근데 굳이 그 병크가 나기 전에도 불곰 니들도 발로 돌렸었잖아? 어쨌든 이 사고로 인해서 운전원 교육을 철저하게 시키는 등의 발전이 있었다. 사실 격납용기라도 있어서 다행이었지, 격납용기 없었다면 체르노빌꼴 났다.(...)또한 하필이면 사고가 테리 프래쳇이 영국에서 원자력 발전소 공보관으로 재직하기 얼마전에 일어났다. 처음엔 그냥 웃었지만…….

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