원자력안전과대책 ( 울진원전민간환경감시위원회 ) 2007. 8. 30 배구현한국원자력안전기술원
목차 1. 원자력의이용과부담 - 핵실험 -체르노빌원전사고 2. 원자력발전소의안전계통 3. 안전과대책
1. 원자력의이용과부담 원자력은과학기술의결과지만이용과부담이공존 안정적인전력공급등에너지분야의활용 의료, 산업, 농업분야등의동위원소이용 전력강화목적으로핵무기개발등 고집적에너지이므로안전이선행확보 문제발생시피해가광범위하고심각 한번의큰규모사고는국가재난 국가를초월한환경영향과영향의장기화
핵연료의주기 저준위방사성폐기물 채광 농축공장 농축 6 불화우라늄 가공공장 우라늄광석 6 불화우라늄 정련공장 옐로우케이크 변환공장 플루토늄 핵연료집합체 고준위방사성폐기물 회수우라늄 재처리공장 사용후핵연료 원자력발전소
핵분열성물질의반응 우라늄 238 99.3% 우라늄 235 0.7% 우라늄 238 약 97% 우라늄 235 약 3% 농축방법기체확산법원심분리법노즐법전자장분리법 ( 맨하탄 ) 레이저법 천연우라늄 저농축우라늄 핵분열가능원자핵 : 우라늄 -233, 235 플루토늄 -239 열중성자 열에너지 핵분열이일어날때에는많은에너지와함께 2~3 개의중성자를생산 고속중성자 연쇄반응의조절제어봉등중성자흡수물질의사용붕산수의사용 연쇄반응 우라늄 -235 원자핵 우라늄 -235 가중성자를흡수하면원자핵이 2 개로쪼개집니다. - 감속재를통과 - 열중성자화 우라늄 -235 1 그램이완전핵분열할경우에는 8.2 10 10 J 의에너지가방출. 이에너지는석탄 3 톤 (300 만배 ) 을태울때내는열량과같음.
핵실험 ( 지상 ) 한국원자력안전기술원
핵실험 ( 지상 ) 한국원자력안전기술원
핵실험 ( 공-해상 -공) 한국원자력안전기술원
핵실험 ( 해상 ) 한국원자력안전기술원
핵실험 ( 대기 ) 한국원자력안전기술원
Grable May 25, 1953, 15 kt, 280 mm 포사격
Sedan July 6, 1962, 104 kt 지하 190 m
Bravo 28 February 1954, 15 mt, Bikini Island, 최대규모 한국원자력안전기술원
지하핵실험실패로방사성물질의대기로방출 (NTS) 한국원자력안전기술원
Sedan Crater 깊이 96 m, 직경 380 m
미국핵실험 Site ( 네바다 )
각국의핵실험실시횟수 국가 미국 러시아 영국 프랑스 중국 인도 파키스탄 합계 대기권 217 165 21 48 23 0 0 474 지하 719 466 23 144 13 6 6 1,377 합계 936 631 44 192 36 6 6 1,851 통상적인핵실험은핵무기의성능확인과새로운무기개발을위한설계자료를확보하기위해실시 최초핵실험 45 년 7 월미국에서실시 (22kt), 2 차대전이후러시아, 영국, 프랑스, 중국순으로실시 방사성낙진등에의한환경오염비난으로 1963 년부분핵실험금지조약 ( 미 - 소 ) 발효, 중국은 1980 년까지대기핵실험을실시 현재는핵실험완전금지조약이발효준비중
체르노빌원자력사고요약 1986 년 4월 26 일우크라이나의체르노빌원전 4호기원자로에서방사능이누출되었던세계최대의참사. 사고개요 계획정비를위한원자로정지전에터빈관성에의한소내비상전원확보가능성유무를시험하던도중, 운전원에의해비상노심냉각계통과원자로보호계통이차단된상태에서설계특성에대한원자로운전미흡등에기인한원자로출력폭주가발생하여상업용원자로가파괴된세계최초의대형사고이며많은사상자와환경에영향을준사고임 원자로터빈정지시터빈관성으로 40~50 초간발전을계속하여외부전원상실시에도비상전력원확보가능여부를확인하기위한목적의시험을실시중. ( 상부의지시 : 비원자력전문가
사고주변환경및발전소개요 위치 : 수도키예프북방 90Km, 벨라루스공화국접경지역프리피야트 : 원전근무자를위한신흥계획도시 (83 년도에완공 ) 발전소로부터 3Km,49,000 명거주, 반경 30Km 내 12 만명거주 RBMK-1000 원자로 4 기운전중, 2 기건설중 ( 소련내 16 기운전중 )
타원전과설계비교 원자로격납용기없음 ( 간단한구조 ) 연료검사및제어가용이함 운전중핵연료교체 ( 이용율높음 ) 원자로열출력의증가를위한설계가용이 증기기포에대한반응도 : 정 (positive- 위험이높다 ) 대량의흑연및철구조물이원자로정지후에도열원 원자로노심순환수계통의증기부피가큼 ( 사고시압력감소지연 ) 높은출력 : 핵연료도플러효과 > 기포증가에의한반응도 ( 냉각재밀도 ) 낮은출력 : 핵연료도플러효과 < 기포증가에의한반응도 ( 냉각재밀도 ) 낮은출력에서출력급상승의위험내재
체르노빌원전계통 한국원자력안전기술원
체르노빌사고결과요약 공식발표 31 명사망, 주변 30Km 9 만 2 천명강제이주 소개주민의총수는 167,000 명 그후 6 년간해체작업동원노동자 5,722 명및소개된민간인 2,510 명사망, 43 만명이각종휴유증 98 년우크라이나정부발표 ( 사망자 3,500 명 ) 원자로건물을석관작업으로매몰 (86 년 11 월완료 ) 구조물이붕괴되더라도영향은 30Km 미만으로예상 95 년도서방 7 개국 (G7) 의합의에따라 31 억불원조를받고원전을 2000 년 12 월영구폐쇄 국내대응조치 86. 5. 2 : 전국방사능측정소 - 측정한계이하로검출 86. 5. 4 : 중부지방 I131 미량검출 ( 강수물에서소량 ) 86. 5. 6 ~ 5. 20 : 과기처, KINS 합동현장점검 국제기구조치 ( 국제협정체결등 ) 원자력사고조기통보에관한협약 원자력사고또는방사선비상시지원에관한협약
교훈 ( 기술내용제외 ) 전세계적으로체르노빌사고와같은규모의사고는예측된적이없어기존의방사선비상계획이나절차는사고의피해감소를위한대응에실제적인도움을거의제공하지못함 오염의확산에대한유럽각국의반응은특별한대응조치없이정상적인환경감시계획을강화하는단순한조치에서부터시장및식료품소비에대한강제적제한에이르기까지매우다양하게전개 방사선비상상황에서일반인에대한홍보나의사소통이대단히어려움을실제로경험하였는데 채소를씻어먹으라 는당국의권고는전혀불필요한것이었음에도 ( 그런권고가아니라도채소는씻어먹음 ) 이권고때문에채소매매자체가정지됨으로써일부생산자들은심각한타격을입는간접피해를입음 방사능오염준위가낮아안전하다는통보와함께방호수단들을논의함으로써시민이이해할수없게만들거나의구심을증폭
교훈계속 가장큰교훈은사고에대한비상대응과방사선방호의문제들로서이러한대형사고에거의무방비했던원자력계, 정부당국및국제사회에일대경종을울린것으로볼수있음 권한이부여된국가조직간의명쾌한업무분담을합의하여수립하지못했기때문에너무많은조직이의사결정에관여하는결과를가져왔는데이는 TMI 원전사고에서도경험한바있음 계획의효과적인이행을위해적절한상설기구를유지하여야할필요가있음이지적되고있음. 신속한통신체계, 개입팀, 모니터링팀간의네트웍등이긴요하며방사능의대기이동추적을위하여지상모니터링팀의기동성이필요 계획과관련된병참문제는복잡하고시간을많이요하기때문에사고가전개되는짧은시간동안에이행될수있도록사고전에명확히준비하여연습해둘필요
2. 원자력발전소의안전계통 원자력안전성목표 방사선방출방지 방벽 핵연료및피복재건전성 원자로냉각재계통건전성 격납용기건전성 미임계 노심냉각 열제거원 냉각재재고 냉각재건전성 격납용기건전성 필수안전기능
안전계통의설계특성 다중성 (Redundency) - 한계열기능상실시에대한대비책 - 정상운전시두계열정상동작대기상태 - 사고시한계열만으로안전기능수행가능 독립성 (Independency) - 한계열의고장또는사고가다른계열에영향을미치지않도록설계 - 계열분리 ( 물리적분리, 전기적분리 ) 고장안전성 (Fail-to to-safe) - 기기의고유기능상실시안전한방향으로작동 - 고장, 기기파손또는전원상실시에도안전하게작동되도록설계함 다양성 (Diversity) - 두가지이상의서로종류가다른기기또는측정기기를사용 시험가능성 (Testability) - 정상운전중안전계통의작동가능성시험을수행할수있게설계
원자로보호계통 Process Racks NIS Racks Reactor Trip PPS Rod Control M - G Sets Safeguards Actuation <Plant Protection system(pps)> 한국원자력안전기술원
PPS Train A Actuations M-G Sets RTB A Process NIS Field Contacts Manual Inputs Indication PPS Train B Actuations Rods RTB B <PPS Functions>
안전개념및운영범위 설계단계안전요건을기준으로설계안전해석을보수적으로적용경험자료들을요구 / 확인관련기술적자료를심사품질보증계획등부가요건제출등 운영단계안전요건을준수여부확인검사를통한기기등기능유지확인지속적인경험반영확인 원자로및냉각재계통 외부대기 핵연료 격납용기 외부로방사선누출
안전개념및운영범위 경보발생 안전계통동작 비상운전 초과시재해석또는허가취소 원자로정지동작 정상운전 비정상운전 진행방향 사고해석범위 방사성물질방출 방사선비상계획요구 사고해석범위초과중대사고
3. 안전과대책 규제와행정은합리적으로안전대책은보수적으로수립 단순경제성보다는환경을포함한경제논리가적용 안전문화는모두에게해당되는과제이며비중있게취급 방사선비상계획은실질적이여야하고심도있게논의할필요 안전문제는절대적으로관대하게취급해서는곤란 사업자에대한안전문제는지역에서도관심을가질필요 어디까지가안전한가? 는관심과이해정도에따라좌우 인적인문제를솔직하게다룰수있어야안전이확보 수평전개, 경험반영체제등제도적으로안전을취급 우리는이문제를어떻게할것인가? 내역할은무엇인가?