문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고 (문단 편집) === 대폭발 === 많은 사람들이 이 사고가 안전장치도 없는 구식 소련 [[원자력발전소]]가 원인이라고 생각하지만 체르노빌 원자로에도 안전장치인 [[ECCS]]가 장치되어 있었다. 하지만 실험에 이것을 꺼 버리는 절차가 들어가 있었고 실험을 지도하던 댜틀로프는 이 절차를 따라 ECCS를 모조리 해제하고 실험에 임했다. 사고가 발생한 후 [[소련 공산당]] 정권은 실험을 승인하고 이 절차를 용인했던 정권 당국에게서 현장으로 책임을 전가하기 위해 자기들은 안전수칙에 ECCS를 끄지 말라고 되어 있었으나 댜틀로프가 무단으로 꺼 버렸다며 국제 사기극을 벌였고 이 내용은 1986년 [[IAEA]] 산하 기관에서 발행한 보고서(INSAG-1)에 그대로 반영되었다. 하지만 애시당초에 ECCS와 사고는 별 관련이 없었다는 것이 밝혀지면서 1992년 이 대목을 수정한 내용(INSAG-7)이 발행되었다. 어쨌든 다시 실험을 실시했을 때 안전장치는 꺼진 상태였다. 본디 실험 조건은 3,200 MW(열출력기준) 출력으로 운행 중이던 원자로의 발전출력을 22%, 700 MW(의도적 정전 사태)까지 낮추는 것이었지만 제어 관리를 맡던 레오니트 톰투노프의 조작 실수로 원자로에 제어봉이 삽입된 직후 알 수 없는 원인으로 인해[* 이에 관해서는 사람들마다 의견이 분분하다. 물론 레오니트의 실수가 원인이라 볼 수도 있지만 여러 명이 지켜보는 과정에서 이루어진 출력 조절이 조작원의 일방적인 실수로 저렇게 낮아지게 되었다고 보기는 어려운 측면이 있다. 아래 설명에도 있듯이 조작원의 실수로 30MW로 떨어뜨렸다고 해도 곧바로 출력을 올렸으면 되었을 일인데 출력을 낮아지기 시작하기 전부터 원자로 내부적인 문제가 있었기에 출력 조절 실패 후 출력 상승 실패가 연이어 이루어졌다고 보는 것이 좀 더 합리적인 추측일 것이다.] 700 MW로 낮추는 과정에서 출력이 30 MW까지 낮아지면서 원래 예정보다 원자로의 출력이 크게 떨어졌다. 이렇게 출력이 갑자기 떨어지자 원자로 내부의 균형이 깨지고 중성자를 흡수해 버리는 [[제논(원소)|제논]]-135가 쌓이게 되었다. 제논-135는 원자로 운전 중 [[우라늄]]-235의 핵분열로 발생하는 [[아이오딘]]-135가 붕괴하면서 생산되는데 중성자를 흡수해서 [[제논(원소)|제논]]-136이 되든지, 아니면 붕괴해서 [[세슘]]-135가 된다. 원자로의 출력이 올라갈수록 아이오딘도 많이 생성되며 시간이 지나면 제논으로 변해서 중성자를 흡수하지만 그만큼 핵분열, 아이오딘 붕괴, 제논 소멸의 순환과정도 빠르기에 큰 문제는 되지 않는다. 30MW까지 출력이 떨어졌더라도 아이오딘과 제논의 생산 또한 30 MW로 운전하는 만큼만 나오므로 균형이 유지될 수 있다. 그런데 1,600MW로 출력했을 때 발생한 아이오딘과 제논이 아직 붕괴하기도 전에 30 MW로 출력이 급격히 떨어졌고 제논이 중성자를 흡수하는 속도는 30MW 출력 수준으로 느려졌으므로 축적된다. 노심 중단에 축적된 제논-135들이 중성자를 모두 먹어치우면서 핵반응을 일으킬 중성자가 모자라게 되었고 그래서 출력도 잘 올라가지 않았다. 이 시점에서 알렉산드르 아키모프는 실험을 중지하고 원자로를 정지시킬 것을 요청했으나 댜틀로프는 출력을 높여 실험을 속행하라는 지시를 내렸다. 그리하여 실험자들은 제어봉을 빼내서 출력을 올리기 시작했으나 제논이 쌓인 노심 중단보다 노심 상단과 하단 쪽으로 중성자가 쏠리면서 원자로 반응 분포가 불균형해졌다. 그러나 어떻게든 실험자들은 200MW 정도까지 출력을 끌어 올렸고 이제 댜틀로프는 본디 목표였던 700MW보다는 낮은 출력이지만 200MW에서라도 안정을 시킨 후 실험을 진행하기로 결정했다.[* 이미 [[변인]][[통제]]부터 안 되고 있어 실험으로서는 글러먹었고 유효한 실험결과로 인정될 수도 없었지만 그럼에도 불구하고 상술한 바와 같이 오직 '''실험 자체를 완주'''한 기록을 남기는 것만이 필요했던 댜틀로프는 이를 신경쓰지 않았다.] [[파일:RBMK_Reaktor_ChNPP-4-HQ.gif]] 1986년 4월 26일 1시 22분 30초(사고 1분 15초 전) 제어 컴퓨터인 SKALA에 마지막으로 기록된 체르노빌 원자력 발전소 4호기 반응로에서의 제어봉 위치. 숫자는 반응로 안으로 삽입된 깊이를 나타낸 것이며 cm 단위다. * 녹색: 제어봉 (167개) * 파란색: 기동용 중성자원[* 원자로의 안정적인 가동 시작에 필요한 중성자가 부족할 경우 여분의 중성자를 제공해 주는 중성자원] (12개) * 노란색: 원자로 하단에서 삽입된 짧아진 제어봉 (32개) * 회색: 핵연료 및 압력관 (1,661개) * 붉은색: 자동 제어봉 (12개) 이때 실험자들은 평소라면 쓰지 않을 급수 펌프까지 가동시켜 노심 압력을 올리고 수동 제어봉을 6개만 남기고 전부 뽑은 상태였다. 규정상 최소 수동 제어봉은 15개였고 15개 내지는 16개에서 RBMK 원자로를 가동하는 것이 일상이었다. 댜틀로프는 실험 매뉴얼을 따라가고 있었던 까닭에 지금 원자로가 어떤 위험천만한 상황에 놓였는지 전혀 모르고 있었지만 이미 원자로는 [[폭발|돌아올 수 없는 길]]을 건너고 있었기 때문에 실험을 중단하고 원자로 강제중지에 들어가더라도 사고를 막을 방법은 전혀 없었다. 1시 23분 04초에 터빈 가동을 멈추면서 실험이 실시되었는데 그 사이 원자로에 무슨 일이 있었는가는 현재까지 가설만 있을 뿐이지만 4호기의 전기 공급이 줄면서 자연스럽게 냉각 펌프에 공급되는 전기의 양도 줄어들었고 이로 인해 냉각수의 유입이 감소하자 원자로 내부가 과열되고 내부 증기압은 상승하면서 RBMK의 설계 결함으로 인해 원자로의 출력이 상승하기 시작했다는 설이 가장 유력하다. 가장 많이 사용되는 경수로식 원자로의 경우에는 물(=경수)이 감속재 역할을 한다. 그래서 물이 증발되어 줄어들면 열중성자 수가 줄어들어 자연적으로 출력이 줄어든다. 그런데 흑연을 감속재로 쓰는 체르노빌 원자력 발전소의 RBMK 원자로는 물이 냉각재이기 때문에 물이 줄어들면 반대로 출력이 증가해 버린다.[* 추가 설명. 전공자나 관련 지식이 있는 사람은 물이 감속재로 작용할 수 있다는 것을 알 것이다. 핵분열시 나오는 중성자는 감속재에 의해 감속되어 열중성자가 되어야만 핵분열 연쇄반응을 지속할 수 있으므로 가압, 비등을 막론하고 경수로에서는 냉각수가 줄어들면 핵분열 반응도 줄어든다.(감속재가 없어지니 핵분열을 일으키는 열중성자의 수가 줄어듦으로) 하지만 체르노빌 노심의 구조인 RBMK의 경우 물은 단순 냉각재고 감속재로써 흑연이 따로 존재한다. 즉 RBMK에서는 물은 냉각만을 위한 것이고 그 외의 용도로는 되려 방해물이다! 흑연 감속재가 있는데 물이 감속재의 역할을 하면 추가적인 감속을 일으킬 수 있고 또 물의 일부는 중성자를 흡수하기도 한다. 따라서 RBMK에서 물은 경수로와는 다르게 핵분열을 방해하는 요소가 된다. 그런데 물이 줄어들었으니 어찌보면 방해물이 없어진 셈이 되고 흑연 감속재가 여전히 존재하므로 핵분열의 반응밀도는 줄어들지 않거나 소폭 감소하는 수준에 그친다. 따라서 본문의 설명은 RBMK에서의 물의 주된 역할을 설명했다고 보면 맞을 것이다.] 과열된 원자로는 물을 마구 끓게 만들어 수증기로 만드는데, 이것은 물 분자의 밀도를 감소시킨다.[* 수증기의 밀도는 1기압 시 물의 1/1600] 핵분열 반응을 억제해야할 물의 밀도가 낮아지니 핵분열 반응이 활성화된다. 반응이 활성화되니 온도는 더 올라가고, 온도가 올라가니 물은 더 증발하고, 반응을 더 활성화시키는 악순환에 빠져 걷잡을 수 없게 된다. 이 성질을 양의 기포계수 (Positive Void Reactivity Coefficient) 혹은 기포에 의한 정반응도계수라고 한다.[* 상업용 원자로로 세계에서 가장 많이 이용되는 가압경수로의 경우, 이와는 반대로 반응도 출력계수가 음의 값을 갖는다. 원자로 출력이 올라가면 반응도가 낮아지면서 출력도 자연스럽게 낮아진다는 얘기. 이것을 '원자로의 고유 안정성'이라 한다.] 그러나 실험이 시작된 23분 04초부터 23분 30초까지 원자로의 출력이 계속 안정적으로 유지되고 있었던 점이 확인되었기 때문에 정반응도계수 상승이 원자로를 불안정하게 만든 원인 중 하나로는 꼽히고 있으나 원자로의 폭주를 직접 격발한 것은 후술하는 아키모프의 제어봉 삽입(АЗ-5 가동)으로 보인다. 23분 40초, 원전의 선임 연구원인 아키모프는 아직까지 밝혀지지 않은 이유로[* INSAG-7 Chernobyl Accident: Updating of INSAG-1, IAEA, 1992, p.66 원자로의 치솟는 이상 출력을 확인하고 원자로를 정지시켰다는 설이 대중적으로 퍼졌고 드라마 체르노빌에서도 해당 설을 채택하였으나 컴퓨터로 기록된 온도나 출력에는 그런 징후가 없다. 그래서 원자로 폭주 등 드라마틱한 상황이 아니라 그냥 본디 목적이었던 실험을 종료하기 위해서, 즉 그냥 일 끝났으니 퇴근하려고 원자로를 껐을 뿐이라는 설이 있다. 이것은 댜틀로프의 주장이기도 하다.] 원자로의 모든 제어봉을 삽입하여 가동을 즉각 중지시키는 АЗ-5(안전장치)를 가동시켰다. 이 제어봉은 아랫쪽에 [[흑연]] 감속재가 있고 위쪽에 [[붕소]] 흡수재가 있어서 제어봉이 빠진 상태에서는 흑연 감속재가 자리를 차지하고 핵 반응을 활성화시키지만 제어봉이 삽입되면 흑연은 아래로 밀려가고 그 자리에 붕소가 들어간다. 그런데 체르노빌 사고에서 문제가 된 것은 제어봉 막대가 갑작스레 한번에 삽입되고 노심 중단에 삽입되어 있던 흑연이 하단으로 내려가면서 아슬아슬하게 출력을 조절하는 흡수재 역할을 하던 물을 밀어내 버렸다. [[파일:FIGii-10.jpg]] 이미 서술했듯 당시 노심 중단의 제논 축적으로 인해 중성자 반응 분포는 물로 가득 찬 하단과 상단으로 쏠린 상태였다. 앞서서 설명했듯 RBMK에서 물은 중성자를 흡수하여 핵분열을 억제시키는 역할을 하는데, 그동안 끓어오르면서도 이 역할을 잘 수행하고 있었다. 그러나 АЗ-5의 가동으로 제어봉이 내려오면서 이렇게 흡수재 역할을 하던 물이 하단에서 밀려나고 중단에 있던 감속재인 흑연이 그 자리에 들어갔다. 즉 중성자 반응이 비정상적으로 쏠려 있던 노심 하단에 그나마 핵반응을 조절하던 흡수재가 밀려나고 반대로 핵반응을 활성화시키는 감속재가 들어가자 '''[[원자폭탄|통제 불능의 중성자 연쇄반응이 단시간에 폭발적으로 활성화되었다]].''' 원자로를 꺼 버려야 할 안전장치가 일시적으로 오히려 중성자 반응을 늘리고 출력을 올려 버리는 현상이 발생했다. 위에서 살펴본 대로 RBMK는 증기 발생이 곧 핵반응으로 이어지는 양의 기포계수를 가진 원자로다. 그러나 연료온도계수 등이 이를 상쇄시키고 또 평상시에는 제어봉을 조작하기 때문에 전체 계수는 음으로 떨어진다.[* 이 개념을 '출력계수'라고 한다.] 따라서 안전장치의 가동에서 발생하는 일시적인 출력 상승도 마찬가지로 평상시라면 상쇄될 수 있는 것이었다. 그러나 당시 실험진은 전혀 모르고 있었지만 4호기의 정반응도계수가 비정상적으로 높아져 작은 충격으로 거대한 반응을 일으킬 수 있는 매우 불안정한 상태였으나 이를 상쇄시킬 요인은 없었고 가뜩이나 제논 축적으로 인해 중성자 반응이 상단부와 하단부로 불균형적으로 뭉쳐있어 약간의 변화에도 민감해져 있는 상황이었다. АЗ-5의 가동으로 발생한 찰나의 핵반응 증가는 하단부에 쌓여 있던 중성자의 연쇄반응을 폭발적으로 이끌어내면서 폭주로 이어졌다. 만약 АЗ-5가 발동하기 이전에 제어봉이 적절한 위치에 10여개만 더 미리 들어가 있었더라면 순간적인 반응 폭주를 제어할 여력이 있었겠지만[* 이런 개념을 '반응도 여유'라고 한다.] 제어봉이 6개밖에 삽입되지 않은 상태였므로 억제되지 못하고 안전장치 발동 3초만에 출력이 200MW에서 530MW로 증가해 버렸다. 그렇다면 밀려난 감속재 자리에 흡수재가 빨리 삽입되어 제 역할을 할 수 있었어야 할 텐데 체르노빌 원자력 발전소는 비등 경수로 방식인데 비등 경수로는 가압 경수로 방식에 비해서 제어봉 삽입 시간이 20초 정도로 '''상당히 길었다.''' 당시 RBMK 원자로의 최대 제어봉 삽입 속도는 초당 40cm 정도였다. 반대로 가압 경수로 방식일 경우는 2~4초 안으로 가능한데 이는 제어봉 구동 방식에 있어 위에서 아래로 내리는 RBMK와 달리 가압 경수로는 아래 숨어있던 제어봉을 위로 밀어올린다는 차이 때문이다. 설상가상으로 이상 출력의 영향을 받은 연료봉이 파손되기 시작하였고 삽입되던 제어봉들이 그 파편에 걸려서 2~2.5 미터에서 들어가지 않았다고 한다. 기타 원자로의 경우 비상시 이에 대응하는 시간은 2초 이내라고 한다. 한편 안전장치가 발동된 후 원자로가 폭발하기까지 걸린 시간은 불과 8초 내외이며 당시 마지막으로 기록된 원자로의 출력은 정상 출력의 10배를 초과한 약 '''33,000MW'''였다. '''결국...''' '''{{{#red АЗ-5 가동으로부터 불과 5초 뒤인 1986년 4월 26일 1시 23분 45초, 폭주하는 출력을 버텨내지 못한 체르노빌 원전 4호기는 굉음과 불꽃을 내뿜으면서 폭발했다.}}}''' 폭발의 직접적인 원인은 증기 폭발로 추정하는 것이 통설이며 또 정설이다. 내부의 열이 과도하게 상승하면서 핵연료봉이 파손되고 달아오른 핵연료와 물이 서로 접촉하면서 한꺼번에 끓어올라 일으킨 증기압이 '''1차 폭발을 일으켰고''' 1차 폭발로 압력용기 상단의 제어부가 터지면서 열리자 나머지 열이 수증기를 흑연과 반응시켜 [[수소]]와 [[일산화탄소]]로 만들어 또 한 번의 '''2차 대폭발을 일으켰다'''는 것이다. 그러나 최근에는 대기중 [[방사성 동위원소|동위원소]] 성분과 분포를 토대로 증기 폭발설을 원천적으로 부정하고 대신 핵분열이 기하급수적으로 증가하면서 버티지 못한 연료봉이 파손되어 폭발했다는 핵폭발 모델이 제시되기도 한다. ||[youtube(SHsU0qE6Xf4)]|| || '''SKALA가 보내온 마지막 신호''' || {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] '''볼드 처리'''가 된 단락은 모두 영상 속에서 '''경고음이 울린 부분들'''이다. 위에서 언급된 문제의 '''A3-5''' 안전장치를 발동시킨 이후 동시다발적으로 핵심적인 설비들이 파괴되면서 순식간에 상황이 악화되었다는 것을 짐작할 수 있다. >[br]1:23:04 >격리 밸브가 닫혀 있습니다 > >1:23:11 >[AR] 오작동으로 꺼짐 > > >1:23:23 >[KND-1]에서 물 주입 압력 감소 > > >1:23:40 >[AZ-5 SUZ] EPS[* 전력계통(Electric Power System)을 의미.]를 사용할 수 없습니다 >[AR2] 측정 부분이 고장났습니다 >[P2-1332] [[레귤레이터]][* 제어봉(control rod)을 의미.]가 АЗ-5에서 켜졌습니다 >[P1-1332] 레귤레이터가 АЗ-5에서 켜졌습니다 >[AR] 오작동으로 꺼짐 >АЗ-5에서 TG[* 터빈 발전기(Turbine Generator)를 의미.] 언로드 > >1:23:43 >[AZSR] (기본 범위에서 주기 감소) >[AZM] (기본 범위에서 전력 초과) >2APP-1의 '''비상 전원 초과''' >2APP-2의 '''비상 전원 초과''' >2APP-3의 '''비상 전원 초과''' >2APP-4의 '''비상 전원 초과''' >1APP-1의 '''비상 전원 초과''' >1APP-2의 '''비상 전원 초과''' >1APP-3의 '''비상 전원 초과''' >1APP-4의 '''비상 전원 초과''' >1APP-4가 '''고장났습니다''' >1APP-3이 '''고장났습니다''' >1APP-2가 '''고장났습니다''' >1APP-1이 '''고장났습니다''' >2APP-4가 '''고장났습니다''' >2APP-3이 '''고장났습니다''' > >1:23:44 >2APP-2가 '''고장났습니다''' >2APP-1이 '''고장났습니다''' > >1:23:45 >{{{#red (폭발 발생)}}} > >1:23:47 >[AR-2]의 '''측정 부분이 이상합니다''' >[AR-1]의 '''측정 부분이 이상합니다''' >오른쪽 SD의 '''압력 초과''' >왼쪽 SD의 '''압력 초과''' >1APR-12가 '''고장났습니다''' > >1:23:48 >АЗ-5에서 TG 언로드 >[BRUK-1] 작동 > >1:23:49 >RS의 '''압력 증가''' >[1АР]의 실행 부분이 '''고장났습니다''' >[2АР]의 실행 부분이 '''고장났습니다''' >1[SSh]에 48V '''전압이 없습니다''' >오른쪽 SD의 '''압력 초과''' >왼쪽 SD의 '''압력 초과''' >1APP-4가 '''고장났습니다''' >1APP-3이 '''고장났습니다''' >1APP-2가 '''고장났습니다''' >1APP-1이 '''고장났습니다''' >1APR-12가 '''고장났습니다''' >2APP-4가 '''고장났습니다''' >2APP-3이 '''고장났습니다''' > > >1:24:03 >(기록 정지) }}} 원자로의 과부하로 인해 발생한 1차 폭발은 1,000톤 무게의 반응로의 뚜껑[* 이 뚜껑은 2차 폭발 당시 충격으로 튀어오르면서 4호기 원자로 건물의 상단부를 파괴했다. 이후 기울어진 채 원자로 위에 다시 떨어졌으며 현재 '엘레나' 라는 이름이 붙어 있다. 체르노빌 원자력 발전소 사고 사진이나 모형, 투시도들을 보면 파괴된 원자로 건물 내부 원자로 위에 휘어진 막대(연료봉과 제어봉의 잔해들)들이 달려 있는 둥근 원판과 같은 물건이 비스듬히 기울어진 채 일부가 외부에 드러나 있는것을 볼 수 있는데 이게 바로 반응로의 뚜껑이다.]을 파괴했고 2~3초 뒤에 발생한 2차 폭발은 4호 원자로 건물의 상단부를 붕괴시켜 건물의 잔해와 원자로 내부에 있던 흑연 감속재의 파편을 3호기와 기계동을 비롯한 발전소 여러 구획에 흩뿌렸다. 폭발로 생긴 방사성 물질로 가득한 불꽃과 불씨들이 방사선에 의해 이온화 반응을 일으키며 1km 상공까지 치솟았다. 생존한 원전 직원의 목격담에 의하면 폭발이 마치 화산 폭발과 같았으며 폭발 직후 거대한 [[체렌코프 현상|푸른 빛줄기]]가 마치 레이저처럼 하늘로 솟구쳤다고 한다. 심지어 아름다운 광경이라 이를 구경하려고 원자로 근처로 온 주민들도 있었다.[* 근처의 철교 위에서 보던 사람들이 방사능 후유증으로 다 죽었다는 이야기가 있으나 이는 근거 없는 루머다. 꽤 유명한 이야기라 드라마 [[체르노빌(드라마)|체르노빌]]에서도 다 죽은 것으로 묘사되었으나 실제로는 보고도 멀쩡히 살아남은 사람들이 있다. [[https://www.mamamia.com.au/chernobyl-bridge-of-death/|#]]] 이후 감속재인 흑연이 타면서 화재가 일어남과 동시에 '''최소 500경 베크렐, 최대 1,200경 베크렐가량의 흉악한 양의 [[방사능]] 물질'''이 사방으로 누출되었다. [[노심용융]]이 일어났다고도 하지만 실제로 노심용융이 발생한 [[스리마일 섬 원자력 발전소 사고|스리마일 섬 사고]]와 비교하면 너무나 빠른 속도로 출력이 폭주했기 때문에 노심용융보다는 폭발에 의한 영향이 더 크다. 실험 시작 시간인 1시 23분 04초에서 폭발 시간인 1시 23분 45초까지 '''단 41초만에 일어난 일이었다.''' 이때 누출된 방사능 물질의 총량은 [[히로시마시|히로시마]]에 떨어졌던 [[원자폭탄]] [[리틀 보이]]의 '''400배'''. 방사성 물질을 대량으로 생성하는 [[코발트 폭탄]]과 같은 예외를 제외하면 실제로는 핵무기보다 이런 원자력 발전소 사고가 방사선은 몰라도 방사성 물질은 더 많이 뿜어낸다. 실제 핵무기가 떨어지면 처음 나오는 [[낙진]]만 물로 깨끗이 제거하면 방사능에는 큰 문제가 없지만[* 핵무기가 떨어졌던 히로시마와 나가사키도 방사성 오염 물질이 태풍에 의해 씻겨나가면서 50년대에는 도시의 기능을 거의 다 복구했다.] 체르노빌처럼 폭발이 일어나 핵연료 자체가 불타오르면 개방된 노심이 방사성 물질을 뿜어내면서 피해가 커진다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기