3.11부터 시작된 기나긴 싸움: 후쿠시마 제1 원전 사고와 폐로까지의 여정
2011년 3월 11일 발생한 동일본 대지진과 그에 따른 쓰나미로 인해 후쿠시마 제1 원자력 발전소에서 심각한 원자력 사고가 발생했습니다. 이 사고는 1986년 체르노빌 원자력 발전소 사고 이후 가장 심각한 원자력 사고가 되었습니다. 후쿠시마 제1 원자력 발전소는 지진 발생 약 50분 후 큰 쓰나미에 직격되어 원자로 냉각에 필요한 전원 및 설비가 손상되었습니다. 원자로 내부의 연료가 용융되고 수소 폭발 등이 발생하여 방사성 물질이 대기 중이나 토양, 해양으로 방출되었습니다. 이 사고로 인해 후쿠시마현 내 일부 지역은 피난 대상 지역이 되었고, 귀환 곤란 지역도 설정되었습니다. 현재는 폐로 작업이 진행 중이며, 완료 예정은 2041년에서 2051년경입니다.
【기록 영상】 쓰나미가 덮친 후쿠시마 제1 원전 (2011년 3월 11일)
【기록 영상】 폭발한 후쿠시마 제1 원전
【실시간 영상】 후쿠시마 제1 원전 복구 공사
도쿄전력이 설치한 후쿠시마 제1 원전 1호기・4호기⇒실시간 영상
후쿠시마 제1 원전에서 배출되는 처리수로 사육되는 광어⇒최신 라이브 영상
【연표】 후쿠시마 제1 원자력 발전소 1호기의 수소 폭발
지진 발생 ~ 긴급 정지
2011년 3월 11일 14시 46분, 동일본 대지진 발생.
1호기는 설계대로 지진 발생과 동시에 제어봉이 삽입되어 원자로는 자동 긴급 정지.
쓰나미 내습 ~ 전원 상실
지진으로 외부 전원 상실. 비상용 디젤 발전기가 자동 기동하고 비상용 복수기로 노심 냉각 시작. 약 50분 후 쓰나미 내습. 비상용 디젤 발전기, 배터리, 전원반 등이 침수되어 전원 완전 상실. 이로 인해 비상용 복수기, 고압 주수 계통 등 모든 냉각 기능 상실. 감시 및 계측 기능도 상실되어 원자로 상태 확인 불가능.
노심 손상 ~ 수소 폭발
전원 상실 약 4시간 후, 냉각 기능 정지로 압력 용기 내부의 물이 증발하며 연료봉이 수면에서 노출. 노심 손상 시작. 노출된 연료봉의 온도가 상승하고 수증기와 반응하여 다량의 수소 발생. 수소는 격납 용기 손상 부분에서 원자로 건물 내부로 누출되어 상부에 축적, 3월 12일 15시 36분, 모종의 원인으로 인화하여 수소 폭발 발생.
용융 노심 낙하
용융된 노심은 압력 용기 바닥을 관통하여 격납 용기 바닥의 콘크리트 침식.
사고 원인
가장 큰 원인은 쓰나미로 인한 침수. 예상을 훨씬 뛰어넘는 쓰나미로 인해 전원 설비 및 냉각 설비 침수, 기능 상실에 빠진 것이 사고의 근본적인 원인. 특히 비상용 디젤 발전기 위치가 낮고 쓰나미에 대한 대책이 불충분했던 점이 전원 완전 상실로 이어짐. 또한 수소 폭발을 막기 위한 대책도 불충분하여 폭발로 건물이 손상되고 이후 대응이 어려워짐.
【연표】 후쿠시마 제1 원자력 발전소 2호기의 방사성 물질 방출
지진 발생 ~ 긴급 정지
2011년 3월 11일 14시 46분, 동일본 대지진 발생. 2호기는 설계대로 지진 발생과 동시에 제어봉이 삽입되어 원자로는 자동 긴급 정지.
쓰나미 내습 ~ 전원 상실
지진으로 외부 전원 상실. 비상용 디젤 발전기가 자동 기동하고 원자로 격리 시 냉각 계통도 기동. 약 50분 후 쓰나미 내습. 비상용 디젤 발전기, 배터리, 전원반 등이 침수되어 전원 완전 상실. 그러나 쓰나미 내습 전부터 가동 중이던 원자로 격리 시 냉각 계통이 기능을 유지하여 약 3일간 주수를 계속.
원자로 격리 시 냉각 계통 정지 ~ 노심 손상
3월 14일, 원자로 격리 시 냉각 계통 정지. 전원 상실 후 침수를 면한 전원반에 전원차를 연결하여 다른 냉각 계통으로 주수 준비를 진행했지만, 1호기의 수소 폭발(3월 12일) 영향으로 케이블이 손상되어 전원차 사용 불가. 또한 3호기의 수소 폭발(3월 14일)로 인해 준비했던 소방차와 호스도 손상되어 사용 불가. 원자로 격리 시 냉각 계통 정지 후 저압 주수 계통으로 전환하기 위해 감압을 시도했지만 시간이 걸리는 사이 압력 용기 내부 수위가 저하되어 노심 손상 발생. 동시에 수소도 발생.
수소 폭발 회피 및 방사성 물질 방출
노심 손상 후 압력 용기 및 격납 용기 손상으로 수소와 방사성 물질이 원자로 건물 내부로 누출.
그러나 2호기는 1호기 수소 폭발 충격으로 원자로 건물 상부 측면 패널이 열려 있었기 때문에 수소가 외부로 배출되어 원자로 건물 폭발 회피. 한편, 벤트(격납 용기 내부 압력을 낮추는 조작)에 실패하여 격납 용기에서 직접 방사성 물질을 포함한 기체가 누출되어 1~3호기 중 가장 많은 방사성 물질이 방출된 것으로 추정.
사고 원인
2호기도 쓰나미로 인한 침수가 가장 큰 원인. 예상을 뛰어넘는 쓰나미로 인해 전원 설비 및 냉각 설비 침수, 기능 상실. 원자로 격리 시 냉각 계통은 약 3일간 기능했지만 전원 복구가 늦어진 것이 노심 손상으로 이어짐. 1호기와 3호기 수소 폭발 영향으로 2호기에 대한 대응이 늦어진 것도 피해 확대 원인 중 하나.
【연표】 후쿠시마 제1 원자력 발전소 3호기의 수소 폭발
지진 발생 ~ 긴급 정지
2011년 3월 11일 14시 46분, 동일본 대지진 발생. 3호기는 설계대로 지진 발생과 동시에 제어봉이 삽입되어 원자로는 자동 긴급 정지.
쓰나미 내습 ~ 교류 전원 상실
지진으로 외부 전원 상실. 비상용 디젤 발전기가 자동 기동하고 원자로 격리 시 냉각 계통도 기동.
약 50분 후 쓰나미 내습. 비상용 디젤 발전기는 침수되어 교류 전원은 모두 상실. 그러나 직류 전원 설비는 1, 2호기보다 높은 위치에 설치되어 침수를 면하고 기능 유지. 이로 인해 원자로 격리 시 냉각 계통과 고압 주수 계통은 작동 계속. 계측기로 원자로 상태 감시도 계속 가능.
고압 주수 계통 정지
약 1일 반 후, 저압 주수 계통으로 전환하기 위해 고압 주수 계통 정지.
그러나 감압 조작에 시간이 걸리는 사이 압력 용기 내부 수위가 저하되어 노심 손상 발생. 동시에 수소도 발생.
수소 폭발
감압 확인 후 소방차로 주수를 시작했지만, 격납 용기에서 누출된 수소로 인해 3월 14일 11시 01분, 원자로 건물에서 수소 폭발 발생.
사고 원인
3호기도 쓰나미로 인한 침수가 가장 큰 원인. 비상용 디젤 발전기가 침수되어 교류 전원을 상실한 것이 사고의 시발점. 직류 전원이 확보된 점은 1, 2호기와 다르지만, 고압 주수 계통 정지 후 감압 조작에 시간이 걸린 것이 노심 손상으로 이어짐.
【연표】 후쿠시마 제1 원자력 발전소 4호기의 수소 폭발
지진 발생 당시 4호기는 정기 검사 중으로 운전을 정지하고 있었으며, 원자로 연료는 모두 사용 후 연료 풀에 꺼내져 있었습니다. 쓰나미로 인한 전원 완전 상실로 사용 후 연료 풀의 냉각 기능과 주수 기능도 상실되어 증발로 인한 사용 후 연료 풀의 수위 저하가 우려되었습니다. 또한 3월 14일 오전 4시 8분 단계에서 사용 후 연료 풀의 수온이 84도임을 확인하고 연료 상단까지 수위가 저하되는 것은 3월 하순이라고 예상했습니다. 따라서 대응에는 어느 정도 시간적 여유가 있다고 확인했지만, 3월 15일 오전 6시 14분경 4호기 원자로 건물에서 수소 폭발이 일어났습니다. 이 원인은 3호기 격납 용기 벤트와 함께 수소를 포함한 벤트 가스가 배기관을 통해 4호기로 유입되었기 때문이라고 추정하고 있습니다.
