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체르노빌원전사고(Chernobyl nuclear accident )

1986년 4월 26일 우크라이나 공화국 수도 키예프시 남방 130km 지점에 있는 체르노빌 원자력 발전소의 제4호 원자로에서 발생한 20세기 최대 · 최악의 대사고. 사고 당시 31명이 죽고 피폭(被曝) 등의 원인으로 1991년 4월까지 5년 동안에 7,000여명이 사망했고 70여 만 명이 치료를 받았다.


이 사고로 방출된 방사능의 총량은 1억 Ci에 이르는 것으로 추정되었으며, 기상의 변화에 따라 유럽 전역에 확산되었고 그 일부가 아시아권의 국가들에까지 도달했다.


체르노빌 원자력발전소는 RBMK-1000형이라는 흑연감속 비등경수(沸騰輕水) 냉각방식의 전기출력 100만 kW의 원자로 6기의 건설 계획 가운데 4호기까지 완성, 운전중이었다.


RBMK형은 1954년 운전을 개시한 오브닌스크 원자력발전소에 설치된 원자로와 같은 계열의 소련 특유의 방식에 의한 원자로로 압력용기 · 증기발생기 대선 압력관이라는 금속파이프 속에 핵연료체(核燃料體)를 넣고, 이것을 흑연 파일 속에 관통시켜 노심(爐心)을 구성한 것이다.


노(爐)를 정지시키지 않고도 연료를 교환할 수 있고, 수증기의 핵과열(核過熱)이 가능하다는 장점도 있으나, 원자로 반응도의 온도계수가 양(陽)의 수가 되기 쉽고, 열응력(熱應力)이 금속구조물 · 연료요소 · 흑연에 축적되기 쉬우며, 압력관의 수가 매우 많고 노심 부피가 커서 아주 복잡한 제어 시스템이 요구되는 등의 단점도 있다.


〔사고의 원인〕 국제원자력기구(IAEA)가 주최한 전문가회의(1986. 8. 25~29, 빈)에 소련 국가원자력 이용위원회가 제출한 보고서에 따르면, 터빈발전기의 관성력을 이용하는 실험을 하기 위해 원자로출력을 1/3 정도로 낮출 계획이었는데, 실수로 거의 정지상태에 이를 정도로 낮추었기 때문에 재기동(再起動)이 곤란하게 되었다.


그런데도 무리하게 출력을 높이려고 제어봉(制御棒)을 지나치게 올렸기 때문에 RBMK로(爐) 특유의 양(陽)의 반응도(反應度) 계수영역에 까지 출력이 올라가 긴급 정지 조작할 틈도 없이 원자로의 폭주(暴走 ; 반응도 부가사고)에까지 이르렀다는 것이다.


더욱이 실험을 위해 터빈트립계(系), 긴급노심냉각계 등의 안전 시스템과 컴퓨터에 의한 자동제어 시스템도 단절되어 있었는데, 복잡한 시스템을 수동조작으로 수습하려고 시도한 것도 폭주를 발생시킨 원인으로 작용했다고 한다.


급격한 반응도 증가결과, 핵연료가 순간적으로 파열하고 냉각수는 급격히 기화한 동시에 일부는 지르코늄(Zr)-수(水)반응 결과로 수소화해 압력관을 파괴하고 원자로 구조물 상층으로 분출하면서 수소폭발을 일으켰다.


파열 · 과열된 핵연료의 파편이 사방으로 튀면서 30여 개소에서 동시에 화재가 발생하고, 이로 인해 연료교환용의 200t의 크레인이 낙하에 노심 상부를 파괴했다.


더욱이 고온화한 흑연과 물이 반응. 가연성 가스를 발생시켜 폭발했다.


수차에 걸친 수소 · 화학폭발로 원자로 구조물 상부는 날아갔고, 이 때문에 방사능을 함유한 분연(噴煙)은 높이 800~1,000m까지 치솟아 광범위한 지역에 방사능 물질이 낙하했다.


〔원자로의 매장〕 사고원자로에 붕소화합물 · 돌로마이트(백운석) · 모래 · 점토 · 납 등을 5,000t이나 투하했다.


노심 하부의 냉각수 풀(pool)의 물이 전부 빠져나감과 동시에 구조물 기초 및 밑에 콘크리트로 인공적 수평 방열층을 축조했다.


이로써 사고원자로는 각종 센서(온도 · 압력 · 방사능차원에서)를 갖춘 콘크리트 구조물로 덮여 「매장」되었다.


인접해 있던 3호 원자로를 비롯한 모든 기기와 발전소 내부에 대한 제염(除染)작업이 진행되었고, 반지름 30km 지역의 방사선감시 및 제염작업도 추진되었다.


수계(水系)에 대한 오염방지를 위해 침투방지벽의 설치, 제방의 축조 등 대규모적인 공사가 이루어졌다.


〔방사능의 확산〕 사고발생이 1,500km나 떨어진 스웨덴의 원자력발전소에서 가장 먼저 감지되었다는 사실로도 알 수 있듯이, 방사능의 방출이 5월 중순까지 계속되었기 때문에 기상조건, 특히 풍향을 따라 방사능은 동유럽 천역으로 확산되었다.


폴란드 · 독일 · 네덜란드 등에서는 우유의 판매 · 음용제한, 채소의 섭취금지조치 등이 취해졌다.


방출방사능 중에서 2,000만 Ci(퀴리)는 주변 30km 지대에 강하한 것으로 추정되었다.


이것은 히로시마, 나가사키 네바다 등의 대량피폭과 비교되며, 후발적 암발생률의 증가, 유전적 장애의 증가가 불가피한 것으로 보인다.




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