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노심용해란? 무엇이 폭발한 것인가? – [일본지진] 후쿠시마 원전

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일본 동북부 연안의 대규모 지진에 의해 후쿠시마 원전이 가동정지 되었다.
하지만 외부 전원 두절, 비상 발전장치 고장으로 냉각수가 제대로 공급되지 못했다. 핵산업계가 자랑하는 비상노심냉각장치조차도 물에 젖어서 가동이 되지 않았다.

후쿠시마 원전 폭발은 무엇이 폭발한 것인가.
결국 핵연료봉이 공기에 1.7m 정도 노출되었는데, 전체 길이가 4~5m 정도인 것으로 보아 전체 핵연료봉의 1/3이 공기에 노출되었다. 

핵연료봉이 냉각수로 식혀지지 않고 공기에 노출되면 온도가 1,000~2,000도씨까지 올라가면서 핵연료봉를 둘러싸고 있는 피복재를 비롯해서 핵연료봉 자체가 녹아내리기 시작한다. 핵연료봉이 녹아내리는 것을 노심용융 또는 노심용해(melt down) 이라고 한다.
엄청난 열로 인해 냉각수는 고온고압의 증기로 바뀌고 냉각수가 계속 공급되지 못하면 핵연료봉을 포함한 원자로 자체가 폭발에 이를 수 있다. 구소련의 체르노빌 핵발전소는 이 원자로가 폭발한 사고이고 미국의 쓰리마일 핵발전소 사고는 노심 용융이 진행되다가 멈춘 사고다. 




http://www.nucleartourist.com/images/bwr-cycle.gif


위 그림은 이번에 사고가 발생한 일본 후쿠시마 원전인 BWR(Boiled Water Reactor)의 개념도다. 증기발생기와 원자로가 일체형인데, 외부 격납건물 안에 원자로를 싸고 있는 격납용기가 하나 더 있는 것인 우리나라의 PWR(Pressurized Water Reactor)과 다르다.
이번 사고에서 격납용기를 빠져나간 방사성물질과 수증기가 격납건물 안에 고여있다가 수소, 산소 반응으로 인해 폭발했다.

폭발과 함께 방사능 수치가 급격히 올라간 이유는 격납용기를 빠져나온 방사성물질들이 격납건물 안에 모여 있다가 격납건물이 폭발하면서 일시적으로 대기 중으로 방출되었기 때문이다.
따라서 폭발 이후에 방사능 수치가 낮아졌다고 해서 격납용기 안의 핵연료봉이 안전하게 냉각되고 있는 지에 대해서 확신하기 어렵다.  
더구나 그정도의 폭발이라면 격납용기에 어떤 식으로든 물리적인 충격이 갔을 것으로 보인다. 처음에 한국의 모 핵전문가는 터빈 건물이 폭발했고 원자로는 아무 문제가 없다고 애써 안심시키려 했는데 국민을 안심시키는 것도 중요하지만 사실을 정확히 보고 발생할 수 있는 모든 상황을 대비하는 것이 중요하다.

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