후쿠시마 원전사고 10년 후 (1) "피할 수 있었던 재앙"

편집국 기자 / 기사승인 : 2021-03-13 22:54:48
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(3분 30초 읽기)
- 발전소의 심각한 안전 결함 및 Tepco 운영자의 잘못된 결정과 결합된 자연적 사건
- 체르노빌에 이어 두 번째로 최악의 핵 재해로 역사상 기록
- 강도 10에 대비하는 설계 수준을 당국이 무시. 10미터 높이의 방어벽도 5.7미터로 건설
- 원자로 노심 냉각을 위한 해수 이용 결정도 당국의 오판으로 너무 늦게 조처

후쿠시마 원전사고 10 년 후, 원자력 재해와 그 결과

2011년 3월 11일, 자연재해로 원자력 역사상 최악의 원자력 사고가 발생했다.
후쿠시마 다이이치 원자력 발전소에서 핵붕괴가 발생했으며 폭발로 다량의 방사성 핵종이 방출됐다. 그 이후로 무슨 일이 일어났을까? 

오늘날 우리는 배경에 대해 무엇을 알고 있으며 어떤 교훈을 배웠을까? 

▲ 2011년 3월 16일 여러 차례의 폭발 및 화재 이후 원자로 1-4 호기 (오른쪽에서 왼쪽)의 위성 사진. 2011년 토호쿠 대지진 및 쓰나미 뒤에 후쿠시마 원자력발전소(오른쪽에서 왼쪽으로 1호기에서 4호기)


한 가지는 분명하다. 

후쿠시마 재난의 결과는 원자력 발전소 자체나 피해를 입은 사람들 모두 극복하기에는 아직 먼 길이다. 원자로에서 용융된 핵연료는 여전히 엄청난 양의 붕괴 열을 발산하고 원자로 노심을 방사형 죽음의 영역으로 바꾼다. 시스템으로 부터의 누출은 반복적으로 바다, 지하수 및 토양의 방사능 오염을 초래한다.

원자로 폐허가 해체되고 저장 구역의 오염이 제거되기까지는 수십 년이 걸릴 것이다.
고 방사성 폐기물이 어디로 갈지는 불분명하다. 현재 발전소 부지 탱크에 있는 1백만 톤의 오염된 물에 대해 여전히 논란이 되고 있다. 

그리고 후쿠시마 인근의 주민들에게는 고향으로 돌아갈지 여부와 시기에 대한 의문이 제기된다.

피할 수 있었던 재난,  "후쿠시마의 핵 재앙은 어떻게 발생했는가?"

2011년 3월 11일 일본은 세 가지 재난을 경험했다.
먼저 진도 9.0의 지진과 쓰나미가 혼슈 북동쪽 해안의 많은 지역을 황폐화시켰고, 후쿠시마 제1원자력 발전소도 영향을 받았다는 것이 분명해졌다. 발전소의 심각한 안전 결함 및 Tepco 운영자의 잘못된 결정과 결합된 자연적 사건은 원자로 재난을 유발했다. 

체르노빌에 이어 두 번째로 최악의 핵 재해로 역사상 기록될 것이다.

후쿠시마 다이이치에서 중요한 몇 분과 몇 시간 동안 일어나는 일과 이것이 원자로 노심과 낙진에 어떤 영향을 미치는지 몇 년 후까지 밝혀지지 않은 경우도 있다. 

▲ 2011년 3월 11일 이전의 후쿠시마 다이 이치 원자력 발전소. © Tepco

지진과 쓰나미

분명한 것은 원자로 1-3호기가 계획대로 비상 정지로 지진에 초기에 대응했다는 것이다.
그러나 30분 뒤에 해안을 강타한 15m 높이의 쓰나미는 발전소의 보호벽을 침수시키고 원자로 건물, 통제 센터 및 지하에 있는 13개의 비상 디젤 발전기 중 12개도 물에 잠기게 했다.
외부의 다른 발전기에 연결된 선이 잘렸다.

결과적으로 원자로 및 냉각 회로에 대한 전원 공급이 중단되고 제어실의 전체 전자 장치가 고장났다. 발전소 직원은 더이상 원자로에서 일어나는 일에 대한 통찰력이나 통제권이 발휘할 수가 없었다.


무시된 위험

쓰나미 홍수는 예측할 수 없는 것도 피할 수 없는 일도 아니었다.
2015년 국제원자력기구(International Atomic Energy Agency)의 보고서는 “원전이 너무 안전해서 이 정도 규모의 원전 사고는 상상할 수 없을 것 같다는 일본의 광범위한 믿음이 사고의 원인 중 하나였다. 시스템-Tepco 운영자와 당국 모두의 책임이다"고 주장했다.

"토론이 있었지만 조치가 취해지지 않았다"라고 세계 핵 협회는 보고했다.
일찍이 2008년에 발전소 운영자 Tepco의 과학자들은 이 지역에서 최대 10미터의 쓰나미 높이가 예상되도록 건설돼야 하는 연구를 발표했다. 이 기간 다른 보고서에서도 원자력 발전소 근처의 보호벽 및 기타 안전 조치가 최소 10미터 수준으로 설계되어야 한다는 결론에 도달했다.

당국은 시선을 다른 방향으로 

이웃한 후쿠시마 다이니 원자력 발전소를 포함한 다른 발전소가 그에 따라 건설되거나 개조되는 동안, 후쿠시마 다이이치는 변함이 없었다. 

대신 Tepco는 2010년에 최대 쓰나미 높이를 5.7미터로 가정한 내부 대응 보고서를 발표했다. 이것은 수백 개의 문서를 평가한 결과 공개되었으며 일부는 내부 문서다. 홍수 위험에 처한 시설 지하에 디젤 발전기의 배치와 물 보호 캡슐화 부족은 반대하거나 변경하지 않았다.

Southern California 대학의 코스타스 시놀라키스(Costas Synolakis)와 그의 팀은 "후쿠시마 재난은 내부 표준을 따르고, 국제적인 검토가 있었으며, 기존의 지질학적 및 유체 역학적 사실을 평가하는 데 상식이 사용되었다면 예방할 수 있었을 것이다"고 말했다. 2015 년 연구.

그 결과는 2011년 3월 11일에 볼 수 있었다.
후쿠시마 다이니는 지진과 쓰나미에 거의 다치지 않고 살아남았지만 후쿠시마 다이이치에서 재앙이 발생했다.

연료봉이 녹고 수소 폭발

원자로 블록 1의 냉각수 수준은 지진 발생 후 3시간 만에 전원 공급이 중단되어 연료봉 수준까지 떨어졌다는 사실이 알려졌다. 지진이 발생한 지 4 간 후 원자로 노심의 온도가 2,800도에 이르렀고 지르코늄 코팅이된 이산화 우라늄 펠릿으로 만든 연료봉이 녹기 시작했다.
지르코늄은 차폐 효과를 잃었을 뿐만 아니라 수증기와 반응하여 수소를 생성했다.
이로 인해 원자로 용기의 압력이 계속 상승했다.

현지 시각으로 3월 12일 오후 3시 36분경 첫 번째 수소 폭발이 발생해 1번 원자로의 지붕과
상부에서 폭발하여 방사성 붕괴 생성물이 방출됐다. 그동안 원자로 노심 깊숙한 곳에서 뜨거운 연료 덩어리가 압력 용기 바닥을 통해 연소되어 2.60m 두께의 콘크리트 기초에 약 65cm 가라앉았다.
원자로 블록 2와 3에서는 남은 디젤 발전기와 배터리 덕분에 냉각이 실패하고 과열이 발생하기 전까지 각각 70시간과 36시간 동안 냉각이 더 오래 지속됐다. 이러한 원자로 노심에서 과열, 수소 폭발 및 노심 붕괴도 발생했다. 

▲ 2011년 3월 15일 3호기 폭발 직후. © Tepco


이러한 상승은 원자로에 바닷물을 즉시 범람시킴으로써 예방할 수 있었다.
그러나 발전소 운영자 Tepco는 이 조치가 발전소의 회복 불가능한 종말을 의미했기 때문에 이것을 연기하고 있었다.

 

바닷물을 이용한 냉각은 일본 당국의 압력하에서만 이루어지며 너무 늦었다. 

원자로 블록 1에서 해수 유입은 지진 후 28시간 (핵이 녹기 시작한 지 4시간 후와 첫 번째 수소 폭발 후)까지 시작되지 않았다. 다른 블록도 너무 늦게 침수됐다.  (계속)

[더사이언스플러스]

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