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Date 2011/03/15 14:06:26
Name 하심군
Subject 후쿠시마 원전사고에 대한 이해 정리글되겠슴다.
일단 상황 갱신같은 리플은 놔두고 현재의 상황이 어떻게 이렇게 되었는가라는 리플만 정리해 보겠습니다.

컴퓨터가 고장이라 리플 원문 전부 퍼오지는 못하는게 정말 안타깝네요-_-;; 대략 요약본을 써보겠습니다.

먼저 현재 후쿠시마원전을 포함한 모든 원전에는 제어봉이 들어가 원자로의 가동이 '전면중단'된 상태입니다. 팔랑스님의 리플의 표현에 의하면 안전핀이 꽂혔다고 하더군요. 다만 이 상태에서도 가동하고 남은 중성자가 원자로 안에서 떠돌게 되는데 원자로가 가동이 중단되어도 비상 발전기를 통해 계속 원자로에 물을 흘려보내어 이 중성자들을 계속 식혀주어야 한다고 합니다. 근데 이 과정에서 문제가 발생하죠. 비상발전기가 고장나면서 원자로를 식혀주지 못하는 것입니다.

그리고 제일 문제가 되는 것은 이 중성자가 물과 충돌하면 수소와 산소로 나뉘게 되는데 산소는 연료봉의 용기재질을 부식시키고 수소의 경우 가압로인 원자로에 갇혀서 계속 쌓이다가 이것이 폭발하게 되는 것이라고 합니다. 체르노빌과 다르다고 주장 하는 이유가 이것이고 사실상 수소의 공세앞에서 외벽과 내부용기 둘중 하나가 버틴다면 그나마 괜찮다고 하는거고요. 다만 현재 일본정부가 지금 나고있는 폭발음에 대해서 외벽만 무너진 것인지, 내부용기만 무너진 것인지, 아니면 둘다 부서져서 세상이 끝장나는 것인지(...) 가르쳐 주지 않는 것이 가장 큰 문제입니다. 그리고 현재 후쿠시마 원전 전체에 대해 해수주입을 통한 냉각작업을 벌이고 있는 중입니다. 결국 이것에 대해 알고 있는 것은 도쿄전력 직원들 뿐이고 제 생각엔 그들 중 영웅이 나오지 않을까 생각해봅니다(체르노빌의 그 소방관같은 영웅들 말입니다..)


요약이 맘에 들지 않으신다면 죄송합니다. 아무래도 조급증에 적으려다보니 글이 두서가없네요.

마지막으로 신이 일본을 가호하길 빕니다. 지금의 일본은 일본만의 문제가 아니게 됐습니다.

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별헤는밤
11/03/15 14:10
수정 아이콘
외벽과 내부 용기가 둘다 부서지면 어떻게 되나요?
11/03/15 14:14
수정 아이콘
글로벌, 글로벌 하던 말이 정말이지 정치, 경제, 문화, 역사에만 해당되지 않는 일임을 오늘에서야 뼈저리게 느꼈습니다. 동시대를 사는 세계인이자 지구인으로서 이런 환경적인 문제도 정말이지 나와 무관한 일이 아니고 어떻게서든 영향을 받는다고 생각하니 깨닫는 게 많아집니다. 아무쪼록 저도 신의 가호를 빕니다. 일본뿐 아니라 우리 모두를 위해서도요.
11/03/15 14:14
수정 아이콘
팔랑스님 원댓글입니다. 팔랑스님도 엠팍에서 퍼오셨네요.
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원전 수소 폭발이라고 계속 보도가 나오니까 일부 사람들은 자꾸 수소 폭탄을 생각하게 되나 봅니다.

사실 미디어도 수소 폭발이라는 말의 "수소"가 쌔끈하게 들리니까 계속 강조하는거 같네요.

근데 저기 수소는 수소 폭탄과는 전혀 관계가 없는 겁니다.

이미 후쿠시마 원자로는 제어봉이 들어간 상태에요.

여기서 가압형경수로 구조를 대충 보면 (저도 비전문가지만) 우라늄을 지르코늄 합금관에 넣어서 1차 용기를 만듭니다. 이게 소위 연료봉이구요. 이 연료봉을 묶음으로 만들어서 밀봉된 금속 캐스트 안에 넣습니다. 이 안에 흑연이나 물과 같은 감속제가 들어가죠. 이게 2차 용기죠. 그리고 그 다음에 그걸 외부와 차단된 구조물로 완성시킵니다. 2차 용기와 구조물 사이에 냉각 시스템 (물이죠)이 들어있습니다.

경수로라는게 사실 화력 터빈 발전이랑 비슷해서 원자로에서 나오는 열로 물을 데워서 그 고온고압의 물이 터빈을 돌려서 전기를 만드는거거든요.

근데 연료봉이라는게 참 이상하잖습니까. 연료봉이 에너지를 생산하는 이유는 불안정한 농축 우라늄이 자연 붕괴되면서 나오는 열에너지를 사용하는거죠. 그렇다면 일단 반응을 시작한 우라늄은 붕괴가 끝날 때까지 계속 열을 발생시키지 않을까요? 화력발전소는 연료 공급을 중단하면 발전기를 끌 수 있습니다. 그런데 경수로는 어떻게 끌까요?

사실 이게 바로 원자로 제어의 핵심입니다. 이게 가능한 기술이 원천 기술이죠. 사실 연쇄반응이라는 거는 결국 우라늄 원자가 분열하면서 나오는 중성자가 다른 우라늄을 때려서 또 분열시키고, 또 다른 우라늄 원자를 때리고 하면서 일어나는 겁니다. 따라서 우라늄에서 나오는 중성자를 흡수할 수 있는 기구를 삽입하면 원자로에서 생성된 중성자가 흡수되면서 우라늄 붕괴가 천천히 멈추게 됩니다. 이런 식으로 경수로를 끌 수 있는거죠.

이 삽입하는 기구가 바로 제어봉입니다. 붕소, 카드뮴 등을 재료로 만든다고 하는데 이걸 막 꽂아넣으면 중성자가 부족해지면서 원자로는 멈추게 됩니다.


지금 후쿠시마 원자로의 경우는 자동 시스템에 의해서 제어봉이 들어간 상태입니다. 즉 원자로의 중성자 생성은 멈췄다는 거죠. 다만 두 가지 문제가 남습니다. 일단 우라늄 붕괴시 생성된 중성자는 우라늄 분열만 발생시키지 않고 일부는 연료봉 밖으로 나가서 물이나 공기 중의 분자(정확히는 원자-수소, 질소, 산소)를 때려서 방사성 활성 기체로 만들게 됩니다. 이 활성 기체는 분자 운동이 활발해서 기체 압력도 높아지고, 물의 경우에는 수소와 산소로 분해되죠. (그리고 어차피 물 자체가 끓으면서 기화되니까 압력이 높아집니다) 그래서 경수로는 가압수로인 경우가 보통이죠.

이런 문제들은 물을 이용한 냉각시스템이 제대로 굴러가면 아무 문제도 없습니다. 물은 중성자 세례를 받기 전에 열을 빼앗고 흘러 나가죠. 활성 기체들은 반감기가 극도로 짧아서 벤틸레이션으로 안정화시켜서 내보내거나 물에 녹아서 나가버립니다. 원자로가 돌아가고 있는한 그 전력의 일부로 얼마든지 냉각시스템은 구동이 되죠.

그런데 후쿠시마 원자로는 지진 즉시 원자로가 자동으로 셧다운 되면서 냉각 시스템이 정지됩니다. 물론 이때를 대비해서 디젤 발전기가 무려 3대나 마련이 되어 있었습니다. 디젤 발전기가 돌아가면서 다시 냉각수 순환이 이뤄지고 있는데...쓰나미가 옵니다. 디젤 발전기가 나가버린 겁니다. 그래서 기술자들이 배터리로 몇 시간 가량 더 냉각 시스템을 굴렸지만 전원이 다 되면서 제어 불능이 된거죠.

이 상황에서 원자로는 실질적으로 우라늄 붕괴는 정지된 겁니다. (안전핀이 꽂힌 거죠) 그러나 제1용기 안의 연료봉은 이미 엄청난 고온입니다. 그래서 제1용기가 천천히 녹기 시작하는 겁니다. 소위 멜트다운 현상이죠 (그래도 제2용기가 다 녹지 않으면 희망이 있죠)

그리고 냉각시스템과 벤틸레이션이 정지되면 원자로 내의 기체와 물이 중성자 세례를 받게 됩니다. 기체는 방사성 활성 기체가 되고 물은 수소가 된다고 아까 말씀드렸죠. 의외로 방사성 활성 기체라는건 몸에 좋을 것도 없지만 그렇게까지 위험하진 않습니다. 그러나 오히려 방사성 물질이 아닌 수소가 더 위험하죠. 넵...이 수소 가스가 터지는 겁니다. 이게 바로 보도가 되는 수소 폭발이죠. 이렇게 되면 멜트다운이 아니더라도 제3용기나 제2용기가 깨지면서 방사성 물질이 외부에 노출되는 위험한 사태가 벌어질 수 있습니다. 넵, 이렇게 되어야 체르노빌이죠. 그깟 방사성 활성 가스 따위... (물론 이것도 대단히 위험합니다만)

지금 후쿠시마에서 벌이지는 화재는 이런 수소 가스가 폭발한 경우로 보인다고 합니다. 어느 쪽이든 버섯구름이 피어나는 수소 폭발하곤 거리가 멀구요. 관건은 연료봉이나 제2용기를 식히고 화재를 최대한 빨리 진압하는거죠. 사실 연료봉이 이미 초고온이기 때문에 제2용기가 그 고온을 버티고 있는한 단순한 화재로 녹지는 않습니다. 초기 수소 폭발시가 제일 위험했던거죠. 그리고 아직 후쿠시마에서 방사능 농도가 급격히 올라가진 않았으니 체르노빌급 사태는 없지 않을까...라는 낙관론이 나오는거구요.


참고로 체르노빌 때는 네이버 검색해보시면 아시겠지만...소련 동무들이 원자로를 끌 때 굳이 디젤 발전기를 쓰지 말고 천천히 끄면서 터빈의 관성으로 계속 냉각 시스템을 돌려보자는 매우 경제적인 실험을 하고 있었습니다. 넵 -_- 제가 어릴 때는 부탄 가스통 옆에서 불장난하면 귀싸대기를 맞았는데, 이 동무들은 우라늄 옆에서 불장난을 친거죠. 결과는 그냥 대형 사고;

후쿠시마는 수소 가스 화재를 진압하고 연료봉을 냉각시키는게 관건인데 냉각재의 핵심은 역시 물이구요. 붕산은 중성자 흡수용으로 첨가하는게 아닌가 여겨집니다. 외국 전문가들은 아직 위험한 상황들을 몇 가지 시뮬레이션으로 제시하고 있지만 (예컨대 여진이 직격해서 제어봉이 파괴된다던가 -_-;) 기본적으로 후쿠시마는 8.2 매그니튜트까지는 버티는 내진설계가 되어 있댑니다. 사실 이번 사건도 쓰나미가 디젤 예비 발전기들을 날려버리지 않았다면...문제가 없었죠.

그리고 BBC에 의하면 사실 디젤 발전기가 고장나자 현장에 예비 발전기가 급파가 되었답니다. 그런데 쓰나미로 파손되어서 그랬는지 아니면 정말 규격이 안 맞았는지 몰라도 -.- 냉각 시스템에 플러그를 못 꽂아서 제때 못 켰다는 황당한 시츄에이션;
swflying
11/03/15 14:19
수정 아이콘
처음부터 미국이나 IAEA에 긴급도움을 요청하는것이 어떗을까 싶네요.
도쿄전력 스스로 해결할려다가 결국 이 모양 된거같아요.
하늘의왕자
11/03/15 14:31
수정 아이콘
체르노빌 원전 사고 관련된 엔하위키 글을 보니
처음에 폭발이 일어났을때 체르노빌 근처의 소방관들이 방사능 방호복도 입지 않은채....화재 진압을 했다고 하더군요..
(그 덕에 화재는 진압되었지만, 화재진압에 너무 많은 물이 사용되면서 2차폭발이 일어났다고는 하더군요...
하지만 진압이 안되었다면 더 큰 재앙이 왔을 가능성이 높겠죠...옆의 원자로까지 뻥뻥!!!....)
또한, 폭발이 일어난 후에 방사능 오염물질들이 원전 지하의 지하수와 합쳐져 버리면 어마어마한 폭발이 일어나게 되는데
그 역시 발전소 직원 3명이 전혀 방어장비도 갖추지 않은채 방사능에 오염된 지하수에 잠수(..)를 해서 무슨 밸브를 작동해서
더 큰 폭발을 막았다고 하구요..

물론, 체르노빌의 소방관과 지하수 밸브를 작동한 직원은 전부 방사능에 피폭되서 고통스럽게 사망을 했죠..(1명은 살았다고 합니다...)
영웅이라고 불러야겠지만.......휴우......그 글을 보니 그 분들은 얼마나 고통스러웠을지 상상도 안됩니다
체르노빌 원자력 발전소 사고 관련 엔하위키 내용입니다.

http://www.angelhalowiki.com/r1/wiki.php/%EC%B2%B4%EB%A5%B4%EB%85%B8%EB%B9%8C%20%EC%9B%90%EC%9E%90%EB%A0%A5%20%EB%B0%9C%EC%A0%84%EC%86%8C?action=show&redirect=체르노빌


일본 후쿠시마 원자력 발전소 사고는 부디 이정도선에서 마무리되어야 할텐데요..
영웅도 안나왔으면 좋겠구요......
11/03/15 14:34
수정 아이콘
수소폭탄은 핵 융합을 이용한걸로...
단순 수소가 폭발한것과는 차원이 다르죠.
11/03/15 14:40
수정 아이콘
엠팍의 글을 완전히 신뢰할 수 없는 것이
글에는
'여기서 가압형경수로 구조를 대충 보면 (저도 비전문가지만)'

그런데
후쿠시마 원전은 가압형이 아닌 것으로 압니다.
11/03/15 14:47
수정 아이콘
우리나라 cj에서 주는 구호 물자도 안 받겠다고 지금도 자존심 세우고 있던데...
들리는 소문에는 미국껀 받았다던데 -_-
이건 또 뭐인지 초반부터서 IAEA 긴급 요청을 받아 들이지 도저히 일본 뉴스는 믿음이 안 가더군요
4호기까지는 이상이 없을거라고 장담하던데 4호기도 이상이 생겨 수소 폭팔이 일어나고... 일본 뉴스를 계속 보는데 너무 조용하네요
공원에서 물뜨는거 보여주고 시민회관에서 구호물자 받는 모습만 보여주고
장관 나오면 물어보면 뒤에 답변을 흐지부지하고... 언론을 통제해논 느낌이 확 들더군요
물론 지금 이 상황에서 차분하게 대응을 안 하면 더 큰 혼란이 일어 날 수 있겠지만... 이러다가는 방사능이 도쿄까지 다 퍼진 다음에
대피하셔야 됩니다 하고 뉴스에 나오겠네요...
이뿌니사과
11/03/15 14:55
수정 아이콘
어떻게든 원전 살려보려고... 했던거 같네요. 국제기구에서 들어오면 즉시 원전부터 포기하고 조치 들어갈테니까요...
11/03/15 15:09
수정 아이콘
엠팍에서 왔다는 글을 보고, 나름대로 인터넷을 이용해서 정보를 수집한 후의 생각입니다.

엠팍의 글이 얼마나 정확한 것인가가 궁금하다는 이유로 검색을 실시한 결과
일단 후쿠시마 원전은 '비등형'입니다. 그리고 엠팍에서의 예상글은 '가압형'을 가정한 예상입니다.

비등형이나 가압형이나 기본적인 부분에서의 차이점은 없다고 볼 수도 있으나
(제가 찾아본 글(프레시안)에서는 일본전문가(?)가 그게 그것이라는 평가를 했으나, 프레시안은 원전의 안전성에 의문을 제기할 목적 자체가 강하므로 이 부분을 말 그대로 받아들이는 것은 아니라고 생각합니다.)

제가 찾아본 자료에서는 '제어봉'에 관해서도 양 쪽 방식의 차이점이 존재하더군요.
쉽게 말하면 제어봉의 삽입 메커니즘이 다릅니다.
http://www.kyongbuk.co.kr/main/news/news_content.php?id=530880&news_area=010&news_divide=&news_local=11&effect=4
글 중에서 일부만을 보면

"이와 함께 "가압경수로는 사고가 났을 경우 핵반응을 중지시키는 역할을 하는 제어봉이 원자로 위쪽에 달려 있지만 비등수형은 제어봉이 아래쪽에 있어 후쿠시마 원전 사고처럼 핵연료가 녹아서 아래로 흘러내릴 경우 손상되기 쉽다"고 말했다"

이 말은, 제어봉의 손상가능성이 있다는 말이 됩니다.


원자로 꺼진 것은 맞나요?
하심군
11/03/15 15:21
수정 아이콘
그 뒤로도 아침 시사프로나 뉴스를 꾸준히 보고있는데 많은 핵전문가들이 원자로는 일단 꺼졌다는 결론을 내리는 것 같습니다.
possible
11/03/15 17:01
수정 아이콘
방금 YTN에서 5,6호기도 이상이 감지됐다고 하네요..
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