[영광원전] 후쿠시마 원전과 한국 원전 안전
[영광원전] 후쿠시마 원전과 한국 원전 안전
  • 광주in
  • 승인 2011.03.29 14:32
  • 댓글 0
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아래 글은 광주환경운동연합이 주최한 '광주전남원전은 안전한가' 토론회 발제문 전문입니다.
 

후쿠시마 원전과 우리나라 원전안정

- 김숭평(조선대학교 원자력공학과 교수)

 

 

Ⅰ. 후쿠시마 원전 사고 경위 및 현황

1. 사건 개요

❒ 발생일시 : 2011. 3. 11(금) 14:46

❒ 지진규모 : 9.0

❒ 진앙 : 일본 도호쿠(東北)지방 부근 해저

(동경 북동쪽 370km 거리)

❒ 원전 관련 사항 : 10기 원전 가동정지

○ 후쿠시마 다이이치 1,2,3, 후쿠시마 다이니 1,2,3,4, 오나가와 1,2,3

2. 원전 현황

[일본에서 운영중인 54기 원전 중 진앙지 인접 원전은 총 13기]

❒ 후쿠시마 다이이치 (제1발전소)

호기

#1

#2

#3

#4

#5

#6

발전소 전경

용량(MWe)

460

784

784

784

784

1,100

 

상업운전일

’71.3

’74.7

’76.3

’78.10

’78.4

’79.10

현황

운전중 자동정지

정기점검 중

☞ 진앙거리/내진설계값(g) : 220km / 0.37g(지진규모 7.1)

❒ 후쿠시마 다이니 (제2발전소)

호기

#1

#2

#3

#4

발전소 전경

용량(MWe)

1,100

1,100

1,100

1,100

 

상업운전일

’82.4

’83.2

’85.6

’87.8

현황

운전중 자동정지

☞ 진앙거리/내진설계값(g) : 250km / 0.37g(지진규모 7.1)

❒ 오나가와 발전소

호기

#1

#2

#3

발전소 전경

용량(MWe)

524

825

825

 

상업운전일

’83.11

’94.12

’01.5

현황

운전중 자동정지

☞ 진앙거리/내진설계값(g) : 120km / 0.38g(지진규모 7.2)

3. 사고 원전별 현황

[근거 : 일본 NSC, METI, NISA, EEPCO, JAIF, 언론 발표자료]

3.1 후쿠시마 1원전 1호기

1호기 현황

특이사항

비고

노심노출상태(-1.65m)

(@ 3.25 10:00)

▪원자로건물상부폭발(@ 3.12 15:36)

▪외부송전선연결, 부하측 건전성 점검중

(MCR 조명복구 @3.24 11:30)

▪격납용기 압력 295kPa[설계압력427kPa]

감소, 원자력압력 유지 450kPa

(@3.25 10:00)

핵연료손상,

격납용기 건전

해수주입량

증가하여 냉각 중

 

3.2 후쿠시마 1원전 2호기

2호기 현황

특이사항

비고

노심노출상태(-1.20m)

(@ 3.25 10:00)

▪원자로건물내 폭발(@ 3.15 06:10)

▪외부송전선연결, 부하측 건전성 점검중

(@ 3.20~)

▪사용후연료저장조 냉각(@ 3.25 12:19)

핵연료손상,

격납용기 손상

(추정)

해수주입 냉각 중

 

3.3 후쿠시마 1원전 3호기

3호기 현황

특이사항

비고

노심노출상태(-1.90m)

(@ 3.25 10:00)

▪원자로건물 상부폭발(@ 3.14 11:01)

▪외부전원복구중(MCR 조명복구

@3.22 22:43)

▪사용후연료저장조 해수 간헐적 주입

(@ 3.23)

핵연료손상,

격납용기 손상

(추정)

해수주입 냉각 중

3.4 후쿠시마 1원전 4호기

4호기 현황

특이사항

비고

사용후연료 저장조

온도 상승

[1331개 사용후연료

보관]

(100.0℃@ 3.24 02:40)

▪원자로건물내 수소연소화재(2회)로 건물

일부 손상(@ 3.15 11:30, 3.16 05:45)

▪콘크리트펌프차(50t/h)로 방수

(3.22 17:00~)

▪외부송전선연결, 부하측 건전성 점검중

(@ 3.22~)

▪사용후연료저장조 냉각(@ 3.25 10:20)

원자로내 핵연료 없음

해수주입 냉각 중

지진발생전 정지

(정기검사중,

10.11.30~)

 

3.5 후쿠시마 1원전 5,6호기

5,6호기 현황

특이사항

비고

사용후연료 저장조

온도 #5/#6

: 39.5℃/19.5℃

@ 3.25 10:00

▪기동용변압기까지 수전(@ 3.20 19:52)

▪전원공급을 6호기 비상발전기에서 소외

전원으로 전환 운전중(3.21~)

지진발생전 정지

(정기검사중)

저온정지상태

 

※ 1발 1,2,3,4호기에 대해 외부송전선 연결, 부하 건전성 점검후 전원공급예정(1,3호기 주제어실 조명전원 공급), 5,호기는 외부송전선으로부터 정상전력공급중(@ 3.22 19:17~)

※ 1발 1,2,3,4호기는 냉각기능상실로 핵연료의 상당한 손상이 추정됨. 1호기 격납용기 압력은 감소추세, 압력용기 압력은 감소 추세, 온도는 약간 감소(약 197.8℃). 해수주입 지속 중

 

3.6 후쿠시마 2원전

현 황

1,2,3,4 호기 지진으로 자동정지 된 후 저온정지 상태에서 안전상태 유지중

소외전원 확보 상태

 

3.7 특이사항

☞ 3.26 06:20 현재 1,2,4호기에서 지속적으로 백색 연기 방출이 확인됨.(METI)

☞ 3호기 터빈건물에서 피폭(@ 3.24일)된 작업자 3명(2명 다리피부 오염)이 접촉한 물에 대한 조사결과 물표면 선량률 약 400 m㏜/h, 감마선 핵종 분석결과 시료농도는 각 핵종 합계 약 3.9×106 ㏃/㎤임.(METI)

☞ 3호기 현장 물 시료분석 결과로 원자로에서 방사성물질이 누출 가능성이 높음.(NHK)

☞ 3.25 15:40부터 1호기 담수 주입 시작(해수로 인한 원자로기기 영향 우려). 일본 경제신문)

후쿠시마 원전 1호기 방사성물질 누출 과정

원자로 내부 증기 배출 시나리오


Ⅱ. PWR / BWR 원전의 설계 특성

 

1. 설계특성

구 분

PWR

BWR

설계 특성

증기발생기에서 증기발생

원자로 내에서 증기 발생

 

 

 

 

 

원자로측 폐쇄회로 형성, 원자로에서 발생된 열은 증기발생기에서 열교환되어 터빈·발전기를 구동시켜 전기생산

 

원자로측과 터빈측이 분리되어 있지 않으므로(증기발생기, 가압기 없음) 원자로에서 발생된 증기가 터빈·발전기를 구동시켜 전기생산

노심내 비등을 허용하지 않음

(별도의 증기발생기 설치)

* 노심내 잔열제거는 증기발생기와 비상노심냉각계통을 이용

노심내 비등 허용

(원자로 자체가 증기발생기 기능)

* 안전밸브를 통해 압력을 외부로 유출

2. 안전성 특성

안전성 특성

PWR

BWR

구조적 안전성 확보

원자로에 물이 가득차 있으므로 연료봉 온도가 천천히 상승함.

제어봉이 원자로 위쪽에 설치되어 있어 전력상실 시 중력에 의해 동작 수행.

격납용기가 크므로 사고 발생시 대처 시간이 충분함

원자로는 물과 수증기가 함께 있어 사고 발생 시 연료온도의 급격한 상승 초래

제어봉이 아래쪽에 있어 사고시 연료 용융시 동작 불능

격납용기가 작아 내부압력이 급격히 올라가므로 사고 발생에 따른 대처시간 부족

2차계통 사고시 방사능누출 가능성

1차계통이 원자로와 증기발생기가 분리되어 있어, 증기발생기에서 발생한 수증기에는 방사능물질이 포함되지 않으므로, 2차계통 사고시 방사능유출 가능성이 거의 없음

원자로에서 발생한 증기가 터빈에 공급되므로 2차계통 사고시에도 방사선누출 가능성이 높음

 

 

 

전원상실시

노심냉각

증기발생기를 이용하여 자연순환냉각을 통해 노심냉각

자연순환 냉각기능 없음

수소 제거

격납용기내 백금촉매를 이용한

수소 제거

원자로 건물로 방출 조화설비를 거쳐 굴뚝으로 방출되도록 설계 원자로 건물내 수조집적 가능

Ⅲ. 국내 원전의 지진, 해일 환경 영향

[지진]

❒ 국내 모든 원전은 지반가속도 0.2g로 내진설계 되어 있는 바, 진앙지와 가장 가까운 울진 원전(1,164㎞)에서 계측된 지반가속도는 0.0006g수준으로 국내원전의 안전에 영향은 전혀 없었음

❒ 지진감시체계

○ 지진감시 설비 운영 : 발전소별 격납건물 10개소, 보조건물 3개소의 지진가속도계 설치

- 별도로 원전 주변지역에 총 13개소의 정밀 지진관측망 운영

☞ 관측결과는 기상청, KINS, KEARI, 한국지질자원연구원과 상호공유

※ 4개원전 본부 인근지역 지진관측망 운영

- 고리 4개소, 영광 4개소, 월성 2개소, 울진 2개소, 삼랑진 1개소

☞ KINS 4개소, 지질자원연구원 6개소 기상청 2개소 포함시 총 25개소

❒ 지진 발생시 대응 및 복구 조치

○ 발전소 안정화 조치

- 운전 정지기준(중력가속도0.1g, 규모 6.0) 초과 시 발전소 수동정지

- 관련 절차서(비정상, 비상운전)에 따라 안정화 조치

- 방사선 비상계획서에 따라 비상발령 및 비상조직 가동, 사고 수습

○ 방사선 비상계획서에 따른 조치

구 분

발 령 기 준

조 치 사 항

백색

비상

0.1g, 규모 6.0 초과

○ 발전소 비상대응조직 가동

- 안전관련 설비점검, 비상대응 및 복구활동

청색

비상

0.2g, 규모 6.5 초과

○ 통합 비상대응조직 가동

(중앙정부+지자체+한수원+유관기관)

- 비상대응활동 수행 및 주민소개 검토

적색

비상

노심손상 또는 방사선 영향이 부지 밖으로 확대 시

○ 통합 비상대응 조직 가동 계속

- 사고완화 및 복구조치, 주민소개 등 보호조치

○ 손상된 설비, 시설 복구 조치

- 비상대응 매뉴얼 및 절차서에 따른 점검 수행

- 발전소 손상설비 긴급 복구

- 중앙정부/지자체 및 유관기관 간 긴급 협조체제 유지

․인력, 장비, 물자 등 복구자원 동원

※ 국내원전의 단계별 지진 안전성 확보

부지조사

원전 설치 예상지점을 중심으로 320km 이내 역사지진과 계기지진, 단층을 조사하여 부지 선정

내진설계

국내 원전은 지질 및 지진조사 등을 통해 원자로에 영향을 미칠 수 있는 최대 지진을 고려하고 이에 여유도를 더해 설계

⇒ 0.2g(규모 약 6.5)의 강진이 발생해도 견딜 수 있도록 설계․건설함

사후관리

중요 기기 및 설비에 지진감시설비 설치 운영

○ 0.01g 이상 : 지진감지 경보발령, 주요 설비 점검

○ 0.1g 이상 : 비상발령 및 원자로 정지, 안전관련 설비 정밀점검 및 비상계획에 따라 조치

[지진 해일]

❒ 국내원전은 원전 부지에 발생할 수 있는 가능최대 지진 해일에(부지별로 ± 0.3 ~ 3.0m 의 해수면 상승 및 하강 영향) 대해 부지 및 시설이 안전하게 방호되도록 설계되어 있음

❒ 최고 해수위시에 안전관련 설비의 침수 가능성이 없도록 부지 표고를 결정하였고, 최저 해수위에도 1차 기기냉각해수의 취수가 가능하도록 설계함으로써 발전소 안전성을 확보하였음

❒ 지진에 의한 해일 발생시 운전지침 수행

 

[환경 방사능]

❒ 전국에 70개소에 설치․운영중인 ‘국가 환경방사능 감시망’을 통해 관측되는 방사선 준위로 평가

❒ 국내의 환경방사능 변화 예측

○ 바람 방향이 발전소에서 태평양 쪽으로 향하고 있어 방사능의 영향이 국내에는 없을 것으로 예상함

○ 환경방사능 감시 현황 : 15분 → 5분 단축 감시(KINS)

○ 한수원(주)는 발전소 주변 환경방사능 모니터 감시 강화 중

                            국가 환경방사능 감시망(70개소)

Ⅳ. 안전성 확보 방안

 

■ 지진에 의한 구조물 안전성

■ 지진해일, 태풍해일 대비 구조물 설계 적정성

■ 지진해일, 태풍해일 대비 방파제 설계 적정성

■ 지진에 의한 전원 상실시 복구방안

■ 침수시 비상전원 복구대책

■ 침수시 사용후 연료 저장조 냉각기능

■ 전원상실 및 냉각수 고갈시 대처방안

- 원자로 냉각방안

- 사용후 연료 저장조 냉각방안

■ 지진, 해일 대비 비상계획

- 비상대응체계

- 비상대응조직

- 유관기관 협력체계

■ 환경감시계획



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