러시아의 우크라이나 원자력 발전소 포격: 제2의 체르노빌과 후쿠시마 원전 사고 위험?

* 역자 주: 러시아 군대는 우크라이나 전력의 25%를 공급하는 자포리치아 원자력 발전소를 장악하기 위해 포격을 가해 화재가 발생했다. 다행히 화재는 훈련시설에서 발생해 본 발전 시설에는 큰 타격이 없는 것으로 알려졌다. 하지만 이번 포격은 1986년 체르노빌 원자력 발전소 사고의 악몽을 떠올리기에 충분했다. 자포리치아 발전소는 원자력 잠수함에 사용되는 유형인 가압경수로(Pressurised Water Reactor, PWR)가 설치되어 안전성에 문제가 있었던 체르노빌 발전소 RBMK형과 다르다. 또한 자포리치아의 PWR 원자로는 방사능 방출을 막기 위한 원자로 주변에 거대한 콘크리트 격납고로 둘러 쌓여 있으며 배전망이 끊길 경우 전력을 자체적으로 공급하는 시스템을 가지고 있어서 체르노빌과 같은 사고가 날 가능성은 높지 않다. 이 글은 호주국립대학교 원자로 및 핵연료주기 방문 학자인 Tony Irwin의 The Conversation 3월 4일 자 기고 Russian shelling caused a fire at a Ukrainian nuclear power plant – how close did we actually come to disaster? 의 번역으로 러시아가 포격을 가한 자포리치아 원자력 발전소 원자로의 구조, 안전성, 사고 가능성을 체르노빌이나 스리마일 아일랜드, 후쿠시마 원전과 비교해 분석하고 있다.

러시아의 포격으로 우크라이나 원자력 발전소에 화재가 발생했다. 우리는 실제로 재난에 얼마나 가까워졌나?

자포리치아 원자력 발전소에서 폭발 사고 발생. 사진: AP

악몽이 현실이 되는 것 같다. 러시아의 우크라이나 침공의 일환으로 군사 공세를 펼치던 중 남부 도시 에네르호다르(Enerhodar)에 있는 유럽 최대의 원자력 발전소인 자포리치아(Zaporizhzhia) 발전소에서 화재가 발생했다.

우리의 상황에 대한 이해에 따르면, 러시아군은 우크라이나 전력의 25%를 공급하는 시설을 통제하기 위한 전투에서 해당 지역을 포격하고 있었다.

발전소에는 1980년에서 1986년 사이에 건설된 6개의 대형 950 메가와트 원자로가 있다.

화재는 분명히 다층 훈련 건물에서 발생했지만 이후 진화된 것으로 알려졌다.

핵 오염의 실제 위험이 있었나?

그 사건은 충분히 1986년 체르노빌 참사의 망령을 불러일으켰다. 하지만 이 두 개가 다른 종류의 원자로라는 것을 기억하는 것이 중요하다. 체르노빌은 RBMK형 원자로를 사용했는데, RBMK형 원자로는 1970년대 소련이 설계한 것으로, 본래의 안전 결함 때문에 서구에서 건설된 적이 없다.

자포리치아 발전소는 러시아에서 설계한 VVER 원자로를 특징으로 하며, 이는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 원자로 설계이자 원자력 잠수함에 사용되는 유형인 가압경수로(Pressurised Water Reactor, PWR)와 거의 동일한 설계를 사용한다.

PWR은 원자로 노심으로부터 증기 발생기로 열을 전달하기 위한 자체적인 일차 냉각수 시스템을 가지고 있다. 이 시스템은 물이 끓지 않도록 압력을 유지하므로 그 이름이 붙은 것이다. 두 번째, 분리된 물 루프는 증기 발생기에서 생성된 증기를 전기를 생산하는 터빈으로 전달한다.

가압경수로(Pressurised Water Reactor, PWR) 전기생산 방식. 이미지: The Conversation

체르노빌과 또 다른 중요한 대조를 이루는 것은 VVER와 PWR 원자로가 방사능 방출을 막기 위해 원자로 주변에 거대한 콘크리트 격납고를 가지고 있다는 사실이다. 이것은 원자로와 증기 발생기를 완전히 둘러싸서 방사능에 노출될 가능성이 있는 모든 물이 원자로 건물 안에 있도록 보장한다.

이 격납건물은 일반적으로 강철선을 넣어 압축 응력을 받은 콘크리트로 구성된다. 대조적으로, 체르노빌 형 원자로는 물리적으로 매우 커서 그 시스템을 에워싸기 위한 유사한 격납 장치가 매우 비쌌을 것이다.

일반 냉각 시스템 외에도 VVER 원자로에는 4개의 "수축압기"(hydroaccumulator)로 구성된 비상 노심 냉각 시스템이 있다. 전력을 필요로 하는 펌프가 아니라 물을 주입하기 위해 가스 압력에만 의존하기 때문에 이러한 시스템을 "수동" 시스템이라고 한다.

그들은 또한 예를 들어 전력 손실의 결과로 정상적인 냉각 시스템을 사용할 수 없는 경우 노심 용융을 방지하기 위해 펌프를 사용하여 원자로에 물을 주입하는 여러 시스템을 갖추고 있다.

배전망 연결이 끊기면 예비 디젤 발전기가 필수 발전소에 전기 공급을 할 수 있다. 이 백업 플랜트에는 "트레인"(trains)이 있다. 이것은 물리적으로 분리되고 똑같은 안전 기능을 수행하는 동일하고 독립적인 플랜트 세트이다. 예를 들어, 이 VVER에는 세 개의 고압 물 분사 트레인과 세 개의 저압 분사 트레인이 있다.

수동 수축압기의 4개 트레인은 디젤 공급이 필요하지 않으며 여전히 필요한 냉각을 제공할 것이다.

자포리치아 발전소는 다중 봉쇄 및 냉각 시스템을 갖추고 있다. 사진: AP

이전 재해

1979년에 미국 펜실베이니아주 스리마일 아일랜드(Three Mile Island)에 있는 PWR 중 하나가 노심 용융을 겪었지만 콘크리트 격납 시스템으로 인해 환경으로의 방사성 방출은 거의 없었다.

2011년 일본 후쿠시마 재해 이후, 우크라이나 원자력 규제당국은 모든 원자력 발전소가 이러한 상황에 더 잘 대처할 수 있도록 극한 상황을 견딜 수 있는 원자력 발전소의 능력을 조사했다. 이것은 비상시에 물을 공급하기 위해 원자로의 냉각 시스템에 연결될 수 있는 이동식 디젤 구동 펌프의 설치로 이어졌다.

자포리치아 발전소는 우크라이나 전력의 25%를 공급하고 있으며 러시아는 전력 공급을 통제하기 위해 이 발전소를 통제하기를 원했을 것이다.

원자력 발전소 근처에서 싸우는 무모함이 분명함에도 불구하고, 방사능 방출을 일으키는 것은 러시아의 이익에 도움이 되지 않을 것이다. 왜냐하면 이것은 그 근처의 군대 요원들에게 즉시 영향을 미칠 것이고, 또한 잠재적으로 방사능 구름이 러시아 서부와 특히 발전소 바로 남쪽의 크림 반도 합병 지역에 퍼지게 할 것이기 때문이다.