냉각재 상실 사고

냉각재 상실 사고(Loss of Coolant Accident;LOCA)는 원자로에서 냉각수가 소실되는 사고다. 원자력 사고의 최종단계에 해당하는 데, 냉각수가 없으면 노심용융으로 직결되기 때문이다.

이름 좀 있는 원자력 사고들은 대부분 LOCA를 수반했다. 그렇지 않은 사고는 원자로 시설이 아니거나, LOCA를 수반할 시간조차 없이 대형 사고로 번진 경우를 들 수 있다.

사고 유형

• 냉각계통 순환중단(LOFC/LOAF)

  냉각계통의 순환이 중단되면 냉각재가 한 군데에 머물게 되고, 원자로에 머물고 있는 냉각재는 끓어서 수증기가 된다(물 기준). 냉각 계통에 수증기가 차서 압력이 높아지면 압력을 낮추기 위해 자동으로 수증기가 방출되거나 배관이 파손되어 냉각재가 누설되고, 이렇게 냉각계통 내의 모든 냉각재가 증발해버리면 냉각을 못하게 된다. 소내정전의 복구가 늦어지면 이런 사단이 난다.

• 배관 파손

  냉각재 배관이 터지거나 증기발생기 내 세관이 파손돼(SGTR) 냉각재가 누출되는 형태. 노후되어 파단되거나, 증기압으로 터지거나, 지진 등의 재해에서 수반되는 경우가 많다.

• 휴먼 에러

  작업자의 조작 실수로 밸브가 열려서 냉각재가 유출되거나 펌프를 정지해 냉각재 공급이 중단되는 상태 등을 말한다.

사고 사례

• 1979년 3월 28일 스리마일섬 원자력 발전소 사고 (INES 5등급)

  밸브 오작동으로 1차 계통 냉각재가 지속적으로 증발했으며, 비상노심냉각장치가 수동차단되면서 원자로 수위 하강으로 노심이 노출되고 용융됨. 또한 증발된 냉각재가 격납용기 내에서 응축되면서 배수계통을 통해 방사성 액체가 누출됨.

• 1994년 10월 20일 월성 1호기 냉각재 누출 (INES 2등급)

  중수 계통 과압보호밸브 고착으로 탈기응축기로 중수가 누출되고, 탈기응축기에 중수가 쌓이면서 탈기응출기 과압보호밸브를 통해 중수가 원자로 건물 내로 누출된 사고.

• 2010년 9월 17일 신고리 1호기 냉각재 살수 (INES 2등급)

  시운전 도중 1차 냉각재가 원자로 건물 내부로 살수되어 22cm 가량 침수되었으며, 백색비상이 발령되었다. 누출된 냉각재는 비상노심냉각장치를 통해 보충되어 사고로 발전되지 않았다. 이는 운영기술지침서 작성소홀과 현장 인원의 임의 조작이 원인이다.

• 2011년 3월 11일 후쿠시마 원자력 발전소 사고 (INES 7등급)

  비등수형 원자로는 원자로에서 항상 물이 끓고 있으며, 냉각재 공급이 중단되면 수위가 금방 내려가서 노심용융으로 이어지게 된다. 그 단점이 여실없이 발휘된 사고. 소내정전으로 냉각재 공급이 중단되었고, 비상노심냉각장치의 용량조차 모자라 충분한 냉각재를 공급하지 못했다.