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원자력발전의 안전성

원자력발전의 안전성

가. 원자력발전소의 안전 목표

  • 원자력발전소에서는 핵분열 반응으로 발생하는 방사성물질이 환경으로 누출되지 않도록 여러 겹의 방벽을 설치하고 있음. 안전설계에도 불구하고 기기 고장이나 조작상의 실수 등 여러 가지 원인으로 방사성물질이 외부로 누출될 가능성이 있음. 이러한 사고를 예방하는 것이 원자력 안전관리임
  • 원자력 안전에서는 물리적인 측면에서 얼마나 안전한가 하는 문제는 기본이고, 일반 국민이 얼마나 안전하다고 느끼고 있느냐가 중요함. 일반 국민은 원자력발전소의 사고 가능성이 다른 발전 방식보다 훨씬 낮아야 한다고 생각하고 있음
    원전의 안전개념
  • 원자력 시설이 안전하다는 사회적 인식이 형성되기 위해서는 방사성물질의 누출 가능성이 매우 낮아야 함은 물론, 방사성물질의 누출을 방지하고, 수용할 수 있는 수준으로 리스크를 줄이는 것을 원자력시설 안전관리의 목표로 삼아야 함
  • 안전 설계 개념: 원전은 다양한 상황에서도 사고가 발생하지 않도록 설계함. 여유있는 안전설계, 자동안전보호장치, 이상 조기검출장치, 원자로 자동정지장치 등을 적용함. 만약 사고가 발생하더라도 사고가 확산되어 주변 환경에 방사성물질이 누출되지 않도록 설계함
    원자력발전소의 5중 방호벽
  • 5중 방호벽을 설계하여 방사선, 방사성물질이 누출되지 않도록 함. 연료 펠릿→ 특수합금 연료봉→ 원자로(25cm 강철)→ 원자로건물 내부(6mm 철판)→ 차폐벽(120cm 콘크리트)

나. 건설, 운영상의 안전관리

  • 안전 설계에 따라 원전이 건설.가동되도록 사업자와 정부 및 규제전문기관이 기능별, 단계별 역할 분담에 따라 안전성을 종합 확인

다. 원자력발전소 사고, 고장

  • 1956년 세계 최초의 원전 가동 후 현재 총 443기가 가동중임. 지금까지 상업용 원전에서 발생한 대형 사고는 3건임
  • 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마 제1 원전 사고는 지진해일로 인한 전원공급 상실로 원자로 냉각에 실패하여 핵연료가 손상되고 수소가 발생하여 원자로 건물이 폭발함. 4개 호기에서 방사성물질이 누출되고 약 14만명이 소개됨(평가등급 7등급)
  • 1986년 구소련 체르노빌사고는 원자로건물이 없어 방사성물질이 외부로 누출됨. 인명 피해 및 대규모 환경피해 발생(평가등급 7등급)
  • 1979년 TMI 원전사고는 격납건물에 의해 방사성물질이 차단되어 인명 및 환경피해없음(평가등급 5등급)
  • 우리나라는 1978년 고리 1호기 최초 가동 후 2017년 8월까지 총 496건의 고장이 발생하였으며, 방사성물질 누출이 없는 단순 고장임

라. 일본 후쿠시마 제1원전 사고

[사건개요]

  • 2011년 3월 11일, 14m 이상의 지진해일이 후쿠시마 제1 원전을 덮침. 이로 인해 운전 중이던 1~3호기의 비상디젤발전기 등이 침수되어 전원이 차단되고 주요 설비가 침수됨에 따라 원자로를 냉각시킬 수 있는 수단이 상실됨
  • 원자로 압력용기에 물을 공급할 수 없게 되자 압력용기 안의 물이 고갈되어 연료가 노출, 온도가 상승하면서 수소가 대량으로 발생함. 이어 핵연료 용융 → 압력용기 손상 → 격납용기 손상 → 수소 및 방사성물질 누출 → 원자로건물 수소 폭발 → 방사성물질 누출에 이름. 전원과 냉각 기능을 잃은 시각은 달랐지만 사고 경과는 1, 2, 3호기 모두 같음. 4호기는 3호기에서 누설된 수소로 인해 격납용기가 폭발함
    사고 당시의 후쿠시마 제1원전 사고 경과

[현재 상황]

  • 1호기: 사용후핵연료 저장조에 들어있는 연료를 꺼내기 위한 사전작업으로 비산방지대책을 강구하면서 잔해물을 철거하고 있다. 핵연료집합체는 총 392개를 보관중임
  • 2호기: 연료 등을 꺼내기 위해 건물 상부를 전부 해체할 예정이며, 현재 건물 측면부터 내부조사 중임. 핵연료집합체는 총 615개를 보관하고 있음. 수소폭발이 발생하지 않아 건물은 건전한 상태임. 작업공간 등 건물 내에 방사성물질이 남아있어 상세조사와 비산억제대책 등을 마련한 뒤 건물 상부를 해체할 예정임
  • 3호기: 잔해물 제거와 제염, 차폐를 완료하고 돔 지붕 등 연료 꺼냄용 설비를 설치하고 있음. 핵연료집합체는 총 566개를 보관중임. 수소폭발로 원자로건물 지붕이 파괴되고 많은 잔해물이 작업공간, 사용후핵연료 저장조에 떨어졌음. 이들 잔해를 철거하고 제염 및 차폐 등을 통해 선량을 저감했고, 현재 연료 꺼냄용 설비를 설치하고 있음
  • 4호기: 공용저장조에 사용후핵연료를 이송 완료하여 안전하게 저장, 관리하고 있음. 핵연료집합체는 총 1,535개로 2014년 12월 꺼냄 작업을 완료하였음
  • 5․6호기: 사고 당시 비상용 전원이 상실되지 않았기 때문에 노심 손상을 피했음. 현재 연료는 사용후핵연료 저장조로 이송, 안전하게 저장, 관리하고 있음
  • 오염수는 현재까지 매일 발생하고 있으며, 지하수 유입 및 바다로의 유출을 막기 위해 2015년 10월 차수벽 설치작업을 완료하여 방사성 물질의 해양유출량을 줄이고 있음
    • 강관제 해양측 차수벽소

      강관제 해양측 차수벽소

  • 4호기의 핵연료는 2014년 12월에 공용 저장조로 이송완료 하였고, 현재 2호기는 건물 상부 해체를 위해 공사를 진행중임. 3호기는 2017년 1월부터 연료 추출 장치 설치 작업을 진행중임

[항후 계획]

  • 일본 정부는 후쿠시마 원전 폐로 로드맵을 수립, 시행하고 있음
    중장기 로드맵(‘15.6.12 개정) 개요
    중장기 로드맵

[방사성물질 누출]

  • 후쿠시마 원전 사고로 대기 중에 누출된 방사성물질 양은 500~900PBq로 체르노빌 원전 사고 시의 10% 정도임
  • 일본 문부과학성과 미국 에너지부에서 2011년 5월 6일, 후쿠시마 원전 반경 80km권 내의 지표면의 세슘–137과 세슘–134의 방사선량을 발표함. 세슘–137의 농도가 가장 높은 곳은 1m2당 3,000kBq로 인체 영향으로 환산하면 긴급 시 일반인의 제한값인 연간 20mSv 이상임. 사고 직후 후쿠시마 원전에서 20km 권내가 피난 범위로 지정되었고 현 전체에서 약 14만 명이 피난함

[현재의 방사선량]

  • 초당 3.8마이크로Sv 정도임. 이는 실내에 있는 시간 등을 가정한 상태에서 연간 20mSv 정도임(자연적으로 연간 평균 2.4mSv 받음). 후쿠시마 원전 에서 20km 권내 및 사고 후 1년간 피폭선량이 20mSv 이상으로 추정되는 후쿠시마 현 동부의 11개 시정촌(市町村)의 일부를 제염특별지역으로 지정하여 제염하고 있음. 공간선량률이 시간당 0.23마이크로Sv 이상인 지역은 오염상황 중점 조사지역으로 분류하여 제염계획을 추진중임

[우리나라 대기 및 해양에 미친 영향]

  • 대기 부유진 및 빗물에 대한 방사성물질 분석 결과 2011년 4월까지는 미량이 검출됨. 대기 부유진의 경우 2011년 4월 6일 군산에서 최고 3.12Bq/L (I–31), 빗물은 2011년 4월 7일 제주에서 최고 2.81Bq/L(I–31)가 검출됨. 2011년 5월부터는 거의 검출되지 않음. 해수 및 수산물은 방사성물질이 전혀 검출되지 않거나 평상시 수준 이내로 검출됨. 이는 동태평양 방향으로 진행하는 일본 동북해역 해류의 특성에 따른 것으로 평가됨
  • 원자력안전위원회에서는 우리나라 환경방사능을 자동 실시간 공간감마 선량, 전 국토 환경방사능, 해양 환경방사능 등 크게 3가지로 나누어 측정하고 있음
  • 2014년 2월 13일 현재 환경방사능 감시 현황과 감시 결과를 보면, 육상 및 대기의 환경방사선량은 2014년 1월 1일~2월 13일 기간 중 전국 123개소 환경방사선 감시기를 통한 측정 결과 평상 수준으로 유지되고 있음. 평상시 수준은 시간당 50~300mSv 범위임. 대기의 경우 공기 부유진을 분석한 결과 인공 방사성핵종은 검출되지 않음. 해양의 경우 2013년 12월까지 해수시료에 대한 환경방사능 분석 결과 과거 5년간 변동 범위 이내임
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