Chemistry/생활 속 화학

핵화학 | 원자로의 안전도

곰뚱 2021. 3. 21.

구 소련의 체르노빌 원자력 발전소에서 일하던 기술자들과 그 인근에 살던 수많은 사람들은 이 발전소의 사고로 인하여 불행한 일을 당하였다. 당시의 상황은 다음과 같이 설명할 수 있다. 냉각수의 흐름이 중단되었고 반응로의 온도는 급격히 올라갔다. 불행하게도 기술자들은 빠르게 진행되는 원자로의 반응속도를 조절할 수 없었다. 흑연은 중성자의 속도를 늦추는 감속제로 사용되었는데 불이 붙었고 화학 폭발이 잇달아 일어났다. 폭발은 반응로를 덮고 있던 1,000톤의 강철판을 날려보냈고 방사성 물질은 넓은 지역으로 퍼져나갔다.

원자 폭발은 아니었지만 이 사고의 영향으로 주위의 온도가 아주 높아졌고, 화학물질의 화재와 폭발이 일어났으며, 발전소의 중요 부분이 파괴되었고, 방대한 양의 방사능이 누출되었다. 그 사고의 직접적인 피해로 30명 이상이 죽었고 수천 명이 그들의 생명을 단축시킬 수 있는 수준의 다양한 방사선에 노출되었다. 얼마나 많은 사람들이 체르노빌 재난의 간접적인 피해로 죽었는지 정확히 알 수 없다. 1995년 우크라이나 보건부의 Andrei Serdyuk는 희생자를 125,000명으로 추정하였다.

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원자력 발전소로부터 60㎞ 이내에 살고 있었던 100,000명 이상의 주민들이 사고 직후에 영구히 그곳을 떠나버렸다. 우크라이나 정부는 이곳을 가스 발전소로 대체하는데 필요한 관련 경비로 40억 달러가 소요된다고 추산하였다. 지금까지 서방 국가들은 그 계획안을 위해 약 200억 달러의 기금을 조성해왔다. 미국은 체르노빌 근처에 국제 핵 안전과 환경 연구센터를 설립하기 위하여 재정적 지원과 기술적 지원을 제공하고 있다. 소련 경제학자들의 최근 연구에 의하면 체르노빌의 복구에 필요한 전체 비용은 3,580억 달러라고 추산하였다. 그런데 이 비용은 정화에 드는 비용과 농산품 손실로 인한 비용만을 추산한 것이다.

미국이 겪은 핵 재난 사고는 1979년 3월 Pennsylvania, Harrisburg 근처의 Three Mile Island 발전소에서 일어났다. 이때 이 발전소는 냉각수를 상실하여 부분 용융이 일어났지만 심각한 방사능 누출은 없었고 또한 치명적 인명 피해도 없었다. 최초의 실수에도 불구하고 시스템은 곧 정상적으로 유지되었고 피해를 최소화하는데 성공하였다.

그 후 미국 정부는 원자력 발전소의 설계와 안전에 대한 꾸준한 개선 노력을 해온 결과 현재는 자국의 모든 원자력 발전소의 안정성을 크게 높이는 성과를 거두었다. 기술자들은 미국 내에 있는 모든 상업적인 핵 반응로는 체르노빌과 같은 재난을 일으킬 수 있는 설계상의 결점을 갖고 있지 않다는 것에 동의한다.

예를 들면 미국의 Seabrook 원자력 발전소는 다중 안전 장치가 설치되어 있어 공학적 기술 수준의 본보기라는 평가를 듣고 있다. 발전소의 에너지 중심부는 400톤의 반응 용기로 되어 있고 높이가 44피트인 반응로의 벽은 8인치의 탄소강으로 만들어졌으며 돔 형태의 봉쇄 건물로 둘러싸여 있다. 이 돔 형태의 건물은 체르노빌 발전소에는 없었으나 Seabrook 발전소에는 있다. 이름이 의미하듯이 이 구조물은 자연이나 인류에 의한 사고를 견딜 수 있게 지어졌고 방사능 물질의 누출을 방지하도록 만들어졌다. 빌딩 내벽의 두께는 4.5피트이며 스틸이 보강된 콘크리트로 만들어졌다. 외벽은 두께가 15인치이다. Seabrook 발전소를 관리하는 회사인 North Atlantic Energy Service Corporation이 제공한 정보는 봉쇄 건물이 허리케인 같은 태풍, 지진, 360-mph의 강풍 그리고 미 공군 FB-111 전폭기의 직접적인 폭격에도 견디도록 건설되었다고 설명한다.