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고속증식로 몬주의 현 상황 에너지_자원

 

고속증식로 몬주의 현 상황 

현재 방사능을 뿜어내고 있는 후쿠시마 원전이 화제가 되고 있습니다만, 일본 넷상에서는 '잠재적 위협'인 몬주사고에 대한 글이 퍼지고 있습니다. 몬주 사고에 대해 이해할 수 있도록 정리해봤습니다.

일단 sonnet님의 고속증식로 개발의 명암을 먼저 읽으시면 기본배경 이해에 도움이 되리라 생각합니다.

1. 사고의 개요

일본의 고속증식원형로 몬주
에서 2010년 8월 26일 사고가 일어났습니다. 직경 46cm, 길이 12m, 무게 3.3톤의 '로내중계장치(IVTM)(이하 중계장치)'를 끌어올리는 작업 도중 중계장치(中繼裝置)가 낙하한 것입니다.


<그림 1> 원자로 내의 연료교환과 이송.

 

'중계장치'는 연료봉을 원자로 외부에서 원자로 안으로 전달하기 위한 장치입니다. 중계장치에 삽입된 연료봉은 일단 이송포트까지 옮겨진 뒤, <그림 1>의 제일 오른쪽에 있는 연료교환장치에 달린 집게(클리퍼)가 연료봉을 뽑아 노심에 적재하게 됩니다.(연료봉의 제거는 역순)
이 장치는 몬주에만 채용된 독특한 장치로 원자로의 내부와 외부를 연결하는 주 통로입니다.


<그림2> 중계장치낙하사고의 추정도

 

<그림2>의 왼쪽 아래 네모부분이 크레인이 정상적으로 중계장치를 물었을 때의 그림입니다. 건설 당시의 설계 미스로 인해 크레인의 나사가 헐거워져서 제대로 중계장치에 물리지 못했고, 그 때문에 기울어진 크레인이 통로에 접촉, 낙하한 것으로 추정되고 있습니다.


<그림3> 중계장치의 변형 이미지

 

-빨간 십자가로 표시된 중계장치의 접합부위가 낙하 충격으로 인해 <그림3>의 왼쪽 아래와 같이 변형되고 맙니다. 그로 인해 중계장치를 끌어올리려고 해도 저 변형부위가 입구에 걸려서 끌어올릴 수 없는 상황이 된 거죠.


2. 왜 중계장치 적출작업이 힘든가?
몬주의 냉각에는 액체나트륨을 사용하고 있습니다. 이 나트륨은 무척 다루기가 까다로워서 물,공기,금속과 반응할 경우 폭발에 가까운 반응을 일으킵니다. 이로 인해 증식로 내부작업은 상당한 위험성을 지니고 있습니다.

증식로 내부가 얼마나 손상을 입었는지 확인하고 싶어도 300도 온도의 불투명 액체나트륨에 뒤덮여 있어 육안으로는 불가능합니다. 평소에는 카메라로 확인했지만, 그 카메라도 고장나 있다는게 판명되었습니다.
중계장치를 꺼내기 위해 원자로의 뚜껑을 열면 공기와 나트륨이 반응합니다.
중계장치가 걸린 부분을 깎아내서 끌어올리려 해도, 제거과정에서 비산한 금속가루가 나트륨과 반응할 수 있습니다.
이 문제를 해결하러 액체 나트륨을 제거하면 노심의 온도 상승을 막을 수 없습니다.
온도 상승을 막기 위해 연료봉을 제거하려고 해도, 지금 문제가 되고 있는게 그 연료봉 제거용장치입니다.
몬주 건설당시에는 몰랐지만, 몬주 밑에 활단층 지진대가 두 개나 있다는 사실이 건설 후에 판명되었습니다.
동일본 대지진 이후 일본 각지에서 지진이 빈발하고 있는 상황인지라 낙하한 중계장치가 지진으로 인해 흔들리면
적재된 연료봉이 파손될 수도 있습니다. 중계장치 제거작업 도중 지진이 일어나서 재낙하가 일어날 수도 있습니다.

지금까지 24회 중계장치 회수를 시도했지만 전부 실패했고, 이로 인해 몬주는 작년 8월부터 연료봉을 교환하지 못하고 있습니다. 중계장치를 적출하지 못하고 방치할 경우, 현재 원자로 안에 들어있는 플루토늄이 다 소모되는것을 기다리는데는 몇 년이 걸릴지 모르며 그 동안은 계속 액체나트륨을 주입해서 냉각해야 되는 상황입니다.
몬주는 운전하지 않는 상태라도 유지비만 하루에 5500만엔이 든다고 하니, 일본으로서는 어떻게든 중계장치를 끄집어내야 하죠.

이런 상황에서 중계장치의 복구작업을 맡고 있던 직원이 자살합니다.

산케이 신문 2011. 2. 22자 기사
http://sankei.jp.msn.com/affairs/news/110222/crm11022211260009-n1.htm

일본 원자력연구개발기구의 고속증식로 '몬주'(후쿠이 현 츠루가 시 소재)에서 작년 8월에 원자로 용기 안의  로내중계장치가 낙하하여 뺄 수 없게 된 문제에 대해, 복구작업을 담당하던 연료환경과의 남성과장(57세)이  자살했다는 사실이 22일 밝혀졌다.

관계자에 의하면 과장은 2월 14일, 동 시내의 산중에서 시신이 발견되었다. 현장 부근에서 유서 등이 발견된  것을 볼 때 자살로 추정된다고 한다. 2월 중순에 행방불명되어, 가족들이 후쿠이현경찰 츠루가서에 수색의뢰를 낸 상황이었다.

연료환경과는 연료교환 등을 담당하는 부서로, 작년 여름부터 실시된 '40% 출력시험을 위한 노심확인시험' 전후에 트러블이 다발하고 있었다. 관계자에 의하면 이 부서는 국가에 의한 탐문 등을 받는 일이 많아 가장 바쁜 부서로, 이 과장은 이 부서에 오랜 기간 재직했다고 한다.

유서의 내용에 대해 밝힌 기사를 찾을 수 없으므로, 이 자살이 복구작업의 스트레스로 인한 것이라고 단정할 수는 없습니다.
하지만 중계장치 제거작업이 난항을 거듭하고 있다는 것은 일본 원자력 개발기구 츠루가 본부의 몬주 사고상황에 대한 보도자료 페이지에서도 확인할 수 있습니다.
1개월 이상 '준비작업하고 있습니다. 대책을 검토하고 있습니다.'라는 내용이 마치 복사 후 붙여넣기한 것처럼 반복되고 있습니다.


3. 만약 제거작업이 잘못되어 누출이 일어난다면?
몬주의 경우 상정할 수 있는 최악의 상황은 위에 적었듯 나트륨 폭발로 인한 증식로의 파괴와 플루토늄의 확산입니다. 몬주에 실린 플루토늄 양은 나가사키 원폭의 100배이며, 누출시에는 반경 300킬로미터가 방사능의 영향권에 들어간다고 합니다.

우리 입장에서 가장 큰 문제는 몬주가 일본의 서해안 즉, 한국 동해와 맞닿은 위치에 있다는 것입니다. 누출시 쓰시마 난류를 타고 북상한 방사능물질이 오호츠크해에서 내려오는 한류를 타고 동해로 직접 유입될 가능성이 높습니다. 편서풍 덕에 방사능 물질의 직접 비산 영향을 받지 않는다고 해도, 동해의 오염이 우려됩니다. 운 좋게 동해 쪽으로는 방사능이 전혀 누출되지 않고, 일본 내부로만 그 영향이 미치는 경우를 생각한다 해도 그 영향권은 아래 그림과 같습니다.


<그림4> 몬주 사고시의 방사능 흐름. (스톱 더 몬주)

 

-오사카와 교토의 수원인 비파호의 오염은 확실시되며, 세토내해 및 태평양도 오염될 수 있습니다. 일본 중부 및 도쿄에도 영향이 미치겠죠. 플루토늄이 인체에 들어온다고 해도 빠르게 배출되기에 인체에 대한 영향은 크지 않다는 견해도 있습니다만, 고농도의 방사선을 내뿜는 물질이란 것은 분명한 사실입니다.


4.현재의 제거 작업 공정.
일본 원자력연구개발기구가 고심끝에 시도하고 있는 중계장치 제거 작업과정은 다음과 같습니다.


<그림5> 중계장치 제거작업 공정


 

- 일단 중계장치 출입공을 특수설계한 뚜껑으로 감싼 뒤 나트륨과 반응하지 않는 아르곤 가스를 주입합니다. <그림3>의 중계장치 변형부분과 걸려서 문제 되고 있는 슬리브와 함께 통채로 중계장치를 뽑아냅니다. 그리고 뚜껑을 덮는다는 계획입니다.


<그림 6> 원 안의 녹색이 슬리브 부분

 

-이 슬리브는 이론상 제거가 가능합니다. 하지만 몬주 건설 이후 지금까지 한 번도 제거한 적이 없으며, 이번이 첫 시도라고 합니다. 고속증식로내에서 이런 사고가 일어난 것도 사상 처음이지요.
아이러니한 것은 크레인의 설계미스로 인해 이 사고의 원인을 만든 도시바가 이 제거작업을 맡고 있으며, 약 10억엔으로 추산되는 제거작업비용도 일본정부가 부담한다는 사실입니다.

이 사고에 대한 관계자들의 태도도 문제가 되고 있습니다. 위에 언급했듯이 현재 증식로 내부 구조물이 어떤 피해를 입었는지 정확히 파악이 되지 않고 있습니다. 그러므로 복구작업이 무사히 끝난 뒤에는 일단 연료봉을 전부 제거하고 나트륨도 빼낸 뒤에 철저한 안전검사를 하는 것이 당연한 수순입니다만,

후쿠이신문 2010년 11월 17일 기사
http://www.fukuishimbun.co.jp/localnews/nuclearpowermonjuresume/24812.html
(전략)
츠지쿠라 본부장은 동 장치를 제거한 뒤, 원자로 내에 손상이 없는지를 확인할 필요가 없다는 인식을 표명한 뒤  "(수속절차 등을 고려한다 해도) 40%출력시험의 2011년도내의 개시는 가능"하다고 강조했다.
(후략)

사고 손상 확인도 안 한 채 다시 가동할 생각이란 겁니다. 이번 후쿠시마 원전 사태로 인해 입장이 바뀌었는지 아닌지는 확인 못했습니다만, 원전 관계자들의 인식을 알 수 있는 기사라 하겠습니다.


5.결론
이 몬주 이야기는 일본 내에서도 그리 널리 알려지지 않았습니다. 지난해 8월의 사고와 그 대처현황이 지금 화제로 떠오르는 것은, 일본인들 사이에서 후쿠시마 원전으로 인해 방사능 누출의 위험성에 대한 경각심이 일어난 탓이라 할 수 있습니다.
'공포의 재생산'으로 반핵운동을 촉발시키려는 NGO들의 데마고그라고 치부할 수도 있습니다만, 후쿠시마 원전사고 및 지금까지 일본내 많은 원전사고들에서 보여진 '원자력 마피아들의 정보은폐'를 생각하면, 몬주의 작년 사고에 대해서도 실존하는 위험성을 은폐해온 것이 아닌가 하는 의심 또한 듭니다.

어디까지나 몬주의 중계장치 사고는 앞으로의 대처과정에서 '최악의 상황'이 일어날 경우에만, 인접국인 한국에 위험이 미치는 사고입니다. (일본 넷상에는 '북반구 전멸'같은 자극적인 문구가 유행하고 있습니다만.)
부디 한국을 위해서도 후쿠시마 원전사고의 빠른 수습과, 몬주의 중계장치 제거작업이 무사히 종료되길 바랍니다.


*) 가장 큰 이슈인 제거작업 도중의 '나트륨 폭발'의 가능성과 위험성에 대해서는 전문지식의 부족으로 인해 조사가 부족합니다. 폭발 가능성 부분은 대부분 2ch에서 전재한 것입니다. 터무니없는 부분이 있거나 한다면 지적 부탁드립니다. 저도 불안을 덜고 싶은 건 마찬가지입니다.

*) 세 줄 요약.
고속증식로 몬주가 진퇴양난의 상황.
만약 방사능 누출이 일어난다면 국제적 문제.
'사고수습이 완벽하게 되기만 한다면' 걱정할 필요는 없음. (일본원자력기구의 사고 대처능력을 믿읍시다...)


덧글

  • bada 2011/05/24 13:54 # 삭제 답글

    후쿠시마 원전의 경우 멜트다운시 폭발의 위험에 대한 루머가 많았는데요. 실제론 폭발 자체는 없는것 같은데요.

    몬주원전의 경우 실제 폭발의 위험이 있는건가요? 나트륨 냉각제가 폭발한다면 정말 핵폭발처럼 터지게 될까요? 또한 주변에 원전이 꽤 있다던데 유폭될 가능성이 있을까요?
  • ㅋㅋㅋ 2011/05/25 00:52 # 삭제 답글

    문제가 뭐냐면요.
    나트륨 자체가 워낙 반응성이 큰 물질이라 폭발하면 원자로 붕괴는 99%고,
    그 경우 내부 핵 연료봉의 플루토늄이 당연히 반응, 폭발 - 일본 및 주변 국가 절멸 시나리오로
    간다는 거에요. 후쿠시마 원전의 경우 정말 폭발한다고 해도 거긴 순수 우라늄 원전인데 반해
    몬주는 애당초 설계 자체가 우라늄을 반응 시켜 플루토늄으로 증식(폐연료화)하고 이걸 다시
    꺼내 재처리 혹은 폐기가 아니라 재반응 시켜 플루토늄을 발전 원료로 사용한다는 개념이거든요.

    몬주 증식로를 외부에서 보는 시선이 곱지 않았던게, 전적으로 우라늄을 발전 원료로 쓰는 게 아니라
    플라토늄 증식의 도구로 사용하고, 그 과정에서 일어나는 반응 에너지는 부수적으로 발전에 이용한다는
    개념이라 이렇게 증식된 농축 플루토늄을 주기적 원료봉 교체 과정에서 뭔가 부정적(핵무기 원료로.;;)으로
    사용하진 않을까 하는 우려였는데, 그렇게 원료봉 교체를 하는 도구가 고장난 상황이니 플루토늄의
    핵무기 전용은 고사하고, 거기에 엎친데 덥친격으로 지진 위험성이 있는 곳에 건설된게 뒤늦게 판명되어
    후쿠시마 원전 사고로 촉발된 원전의 지진 피해 위험성에 대한 경각심으로 몬주 사고를 보니 이건
    인류 절멸의 대재앙을 촉발할 시작이 아닌가 하는거에요.

    정리를 하자면요.

    1. 냉각 용매인 액체 나트륨이 너무 위험한 물질
    2. 연료봉 교체가 제대로 된다 해도 해외 각국은 이때 생산되는 플루토늄의 전용을 의심했음
    3. 연료봉 교체 장비가 파손되어 연료봉 교체가 안됨
    4. 수리는 고사하고 연료봉의 우라늄이 플루토늄으로 변환되고 이 플루토늄마저 다 소모될때까지의
    시간이 너무 긴데다 그동안은 하루 5500만엔의 운영비가 듬
    5. 그렇게 비용을 들이더라도 수명이 다할때까지 버티기만 하면 차라리 괜찮은데 뒤늦게 몬주 증식로
    건설 위치가 지진 위험 지역이라는 게 발각됨.
    6. 쉬쉬하며 24회 수리 시도를 했는데 실패, 담당자 자살
    7. 그 와중에 후쿠시마 원전 사고로 인해 원전의 지진 피해 위험성 재조명으로 몬주 증식로 위험 발각

  • ㅋㅋㅋ 2011/05/25 01:00 # 삭제 답글

    젤 좆같은 점은, 이게 95년 시운전시 이미 나트륨 유출 사고가 발생해서요.
    이때 원전 반대론자들에 의해 위험성을 문제로 한 소송이 걸려서 지금까지 정지되었던 상태였어요.
    근데 대법원까지 가서 재개 판결이 나고 재시동 하고 바로 연료봉 교체 장비 파손 사고가 발생한거죠.
    지금까진 쉬쉬하며 24차례 수리 시도를 했는데 다 실패했고요.

    자업자득이라고 보기엔 이게 터질 경우 동북아 절멸 상황이라 비웃기만도 힘든 상황입니다.
    이건 전적으로 수리 성공하고 가동 중단 시켜야 하는데,
    어처구니 없게도 수리성공하면 점검 없이 바로 재시동한다는 발표가 난 상황이에요.
    후쿠시마 원전 사고로 인해 관심이 집중되니 도리어 원전의 안전성을 강조하기 위해 그런 발표를 한 듯
    한데 옆에 사는 우리 입장에선 무슨 좆같은 상황인지..................
  • ㅋㅋㅋ 2011/05/25 01:16 # 삭제 답글

    간단한 참고 지식을 정리해드리죠.

    일반적 원전은 경수로라고 해서 물을 냉매로 사용하고 우라늄을 핵분열시켜 상대적으로 비중이 미미한
    우라늄 235의 반응으로 전력을 생산해요.

    고속 증식로라는 것은 이때 대부분을 차지하는 나머지 우라늄 238(99.7%)에 중성자를 쏘여 반응시켜
    플루토늄 239로 만들어 이를 재반응 시켜 발전 원료로 사용하는 거에요. 이때 우라늄 238을 반응시키는데
    운동하는 중성자가 고속이고, 원래 초기반응 원료로 투입하는 플루토늄보다 반응과정에서
    발생하는 플루토늄239(초기 원료 우라늄 + 플루토늄을 순수 우라늄 238 반응 시킨것보다)의 양이 커서
    1을 넣으면 1.16이 나오는 결과를 보고 증식로라고 하는거에요.

    그리고 문제되는 것은 2가지.

    1. 경수로의 물이 아닌 증식로의 냉매로 사용되는 액체금속인 나트륨이 상온 활성물질이라
    폭발 위험성이 너무 높다는 점.

    2. 주 반응 체계가 플루토늄239 중심이라 폭발시 초래될 재앙이 상상을 초월한다는 거죠.
  • 2011/05/29 15:17 # 삭제 답글 비공개

    비공개 덧글입니다.
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