경수로 격납용기 안전성

본 자료는 한국전력국제원자력대학원 양재영 교수의 기고문을 편집한 것입니다.

격납용기의 구조적 안전성

미국 샌디아국립연구소는 30년 가까이 원자로건물 안전성을 연구하면서 원자로건물이 압력이 높아져 폭발할 수 있는지 실험했다. 결과는 공기로는 폭발이 불가능하다는 것이 밝혀졌다.

그림 1. 미국 샌디아국립연구소의 격납용기 시험설비 건설(좌) 및 팬텀기 충돌실험 (우) 전경

격납용기내 압력이 높아지면 관통부 밀폐체가 찢기면서 공기 누설이 증가하기 때문이다. 칙칙 증기를 뿜는 압력솥이 폭발하지 않는 것과 같다. 이 실험 후 연구소는 시험설비를 완전히 밀폐시키고 모형의 97%를 물로 채워 파괴될 때까지 압력을 높였다. 약 15기압에서 파괴는 되었지만 이 실험 조건이 실제 원자로건물에서는 만들어질 수 없으니 ‘폭발 불가능’은 바뀔 수 없다.

또한, 팬텀 전투기 충돌에도 격납용기의 구조적 건전성은 문제가가 되지 않음이 실제 충돌 실험을 통하여 입증되었다.

격납건물 구조에 위협을 줄수 있는 사건은 수소가 모여 농축되고 그것이 폭발하는 경우이다. 그러나 이것 또한 수소가 모여 위험수준의 농도에 이르기전에 격납건물내 설치된 수소제거기가 이를 제거하기 때문에 문제가 되지 않는다. 수소제거기는 수소가 폭발 가능한 농도에 이르면 전기로 점화시켜 국부적으로 수소를 태워 없애는 수소발화기와 촉매를 사용한 피동형수소제거기가 있다. 발화기는 우리나라 원전 건설 초기부터 사용해왔고 피동형수소제거기는 정전이 되어도 수소 제거가 가능하며 신고리1,2호기부터 신규원전에 설치되기 시작했다. 가동원전의 경우 2010년 고리1호기로 부터 2014년까지 추가 완료되었다. 신고리5,6호기에는 30대의 피동형 수소제거기와 10대의 발화기가 설치되어 있어 수소가 폭발할 가능성은 없다.

그림 2. 미국 쓰리마일(TMI) 원전
(왼쪽 2호기는 사고로 폐쇄되었지만
오른쪽 1호기는 오늘도 운전 중)

격납용기의 밀폐성능

상업용 원전에서 최초로 원자로가 녹는 중대사고는 1979년 미국 쓰리마일(TMI) 2호기에서 발생했다. 원자로의 절반 이상이 녹고 원자로건물 내 방사능준위는 평소의 1,000배 이상으로 치솟았지만 인근 주민의 방사선 영향은 거의 없었다. TMI 원전은 우리 원전과 같은 가압경수형 원전으로 후쿠시마 격납용기보다 5배 이상 부피를 가지며 고장력 철근콘크리트로 견고하게 만들어져 방사능물질이 격납용기 외부로의 누출을 완벽하게 막아냈기 때문이다. 그림 2에서 보듯이 바로 옆의 1호기는 오늘도 안전하게 운전되고 있다.

원전 격납용기는 비상 상황 발생시 방사능이 원전 외부 환경으로 누출되는 것을 막는 중요한 차단 방벽이기 때문에 격납용기의 구조적 건전성과 기밀성은 주기적인 종합 누설률 시험을 통하여 그 성능이 유지되도록 엄격하게 관리된다.

이 자료의 최초 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr