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중대사고 시에 용융된 연료의 형태와 특성

전문가 제언: ○ 후쿠시마 제일 원자력발전소에서는 원자로 노심의 냉각이 불가능하여 노심온도가 상승하고, 연료가 용융되는 중대사고가 발생하였다. 사고의 진전을 해석하여 용융된 연료의 상태와 분포를 추정하기 위해, 또 핵연료의 인출작업에 활용하기 위해, 용융하여 다른 노심재료와 혼합된 연료의 특성에 관한 지식이 필요하다.

○ 1979년에 발생한 TMI-2 경수로는 냉각하는 긴급노심냉각장치(ECCS)의 오조작으로 작동을 멈추게 하면서 통제 불능한 상태가 되었다. 결국 열 교환기에서 냉각수 온도를 낮추지 못하자 냉각수가 증발되면서 증기 압력이 높아져 파이프가 파괴되었고, 마침내 터빈과 원자로가 자동으로 정지되었다. 원자로의 1차 계통이 파괴되어 냉각수가 유출되었으며 온도가 5,000℃ 이상 올라갔다. 원자로는 온도가 급상승하여 핵 연료봉이 용융되고 급기야 원자로 용기까지도 파괴되었다.

○ TMI-2 핵연료에는 핵분열생성물(FP)이 상당량 함유되어 있었고, 사고 시에 연료로부터 방출되는 세슘(Cs)은 휘발성이 높고, 또 반감기가 비교적 짧아 수율이 높고 환경으로의 영향이 크기 때문에 중대사고 시의 거동이 주목을 받았다.

○ 한국에서 현재 가동 중에 있는 원자력발전소들의 대부분은 가압경수형(PWR) 원자로이고, TMI-2 원자로의 형태와 비슷하다. 따라서 TMI-2 중대사고 시의 노심용융 진전을 평가하기 위한 용융된 핵연료의 형태와 특성의 연구결과를 참고로 하여 미래에 대처할 필요가 있다.

저자: Nagase, F.
자료유형: 학술정보