편집자 주 :이 이야기는 6 월 10 일 월요일 오후 4시 45 분에 업데이트되었습니다. E.D.T.
새로운 HBO 미니 시리즈 "Chernobyl"에서 러시아 과학자들은 체르노빌 원자력 발전소의 원자로 4에서 폭발 한 이유를 발견했습니다.
RBMK-1000이라 불리는이 원자로는 체르노빌 사고 이후 근본적으로 결함이있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 러시아에는 여전히 동일한 유형의 원자로 10 개가 운영 중입니다. 그들이 안전한지 어떻게 알 수 있습니까?
짧은 대답은 그렇지 않습니다. 전문가들에 따르면이 원자로는 다른 체르노빌 스타일 재난의 위험을 줄이기 위해 개조되었지만 여전히 대부분의 서양식 원자로만큼 안전하지는 않다고 전문가들은 말한다. 그리고 비슷한 결함을 가진 새로운 식물의 건설을 막을 국제적 보호 조치는 없습니다.
Edwin Lyman은 "표준 경수로와는 상당히 다른 여러 국가에서 현재 고려되고있는 많은 종류의 원자로가 있으며, 이들 중 상당수에는 설계자가 겪고있는 안전 결함이있다"고 말했다. 선임 과학자이자 우려 과학자 연합의 원자력 안전 프로젝트 담당 이사.
라이먼은 "더 많은 것들이 변할수록 동일하게 유지 될 것"이라고 말했다.
반응기 4
체르노빌 재해의 중심에는 소련에서만 사용 된 RBMK-1000 원자로가 있었다. 원자로는 대부분의 서부 국가에서 사용되는 표준 설계 인 대부분의 경수 원자로와 다릅니다. (워싱턴 주 한포 드 부지의 일부 초기 미국 원자로는 비슷한 결함이있는 유사한 디자인이지만 1960 년대 중반에 고정되었습니다.)
경수 원자로는 순환하는 물 공급에 의해 냉각되는 핵 물질 (핵심)을 포함하는 큰 압력 용기로 구성됩니다. 핵분열에서 원자 (이 경우 우라늄)는 갈라져서 열과 자유 중성자를 만들어 다른 원자로 분열되어 열과 더 많은 중성자를 분열 및 방출시킵니다. 열은 순환 수를 증기로 변환 한 다음 터빈을 회전시켜 전기를 생성합니다.
경수 원자로에서, 물은 또한 코어 내에서 진행중인 핵분열을 제어하는 것을 돕는 중재자 역할을한다. 중재자는 자유 뉴런을 느리게하여 핵분열 반응을 계속할 가능성이 높아 지므로 반응이 더욱 효율적으로됩니다. 원자로가 가열되면 더 많은 물이 증기로 변하고이 중재자 역할을 수행 할 수있는 물이 줄어 듭니다. 결과적으로 핵분열 반응이 느려집니다. 이 네거티브 피드백 루프는 원자로의 과열을 방지하는 데 도움이되는 주요 안전 기능입니다.
RBMK-1000은 다릅니다. 또한 냉각수로 물을 사용했지만 중재자로 흑연 블록을 사용했습니다. 원자로 설계의 변형으로 인해 평소보다 덜 농축 된 연료를 사용하고 달리는 동안 연료를 보충 할 수있었습니다. 그러나 냉각수와 중재자 역할이 분리되면서 "증기 증가, 반응성 감소"의 부정적인 피드백 루프가 깨졌습니다. 대신, RBMK 원자로는 "양성 공극 계수"라고합니다.
반응기가 양의 공극 계수를 갖는 경우, 냉각수가 냉각 속도가 느려지지 않고 증기로 변함에 따라 핵분열 반응 속도가 빨라진다. 스웨덴 국방 연구원에서 퇴직 한 핵 물리학자인 Lars-Erik De Geer는 끓는 물에서 거품이 생기거나 빈 공간이 생겨서 중성자가 핵분열 향상 흑연 중재자로 바로 이동하기 쉬워지기 때문이다.
거기서부터 그는 Live Science에 문제가 생겼다고 말했습니다. 핵분열이 더 효율적으로되고, 원자로가 더 뜨거워지고, 물이 더 김이 나고, 핵분열이 더 효율적으로되고, 과정이 계속됩니다.
재앙으로
리먼은 체르노빌 공장이 최대 전력으로 가동 될 때 큰 문제는 아니라고 말했다. 고온에서 핵분열 반응을 일으키는 우라늄 연료는 더 많은 중성자를 흡수하는 경향이있어 반응성이 떨어집니다.
그러나 저전력에서는 RBMK-1000 원자로가 매우 불안정 해집니다. 1986 년 4 월 26 일 체르노빌 사고가 발생했을 때 작업자는 발전소 가동 중단시 발전소의 터빈이 비상 장비를 가동 할 수 있는지 테스트를 수행했습니다. 이 테스트에서는 전력을 줄인 상태에서 플랜트를 가동해야했습니다. 전력이 줄어드는 동안 운영자는 키예프의 전력 당국에 의해 프로세스를 일시 중지하라는 명령을 받았습니다. 기존의 공장은 오프라인 상태였으며 체르노빌의 발전이 필요했습니다.
De Geer는“이것이 그 모든 것이 결국에 일어난 주된 이유”라고 말했다.
설비는 9 시간 동안 부분 전력으로 가동되었다. 운영자가 나머지 대부분의 전력을 중단시키기 위해 원자로에 중성자 흡수 크세논이 축적되어 적절한 수준의 핵분열을 유지할 수 없었습니다. 힘은 거의 무너졌다. 이를 강화하기 위해 작업자는 중성자 흡수 붕소 카바이드로 만들어지며 핵분열 반응을 늦추는 데 사용되는 대부분의 제어봉을 제거했습니다. 작업자는 또한 반응기를 통한 물의 흐름을 감소시켰다. 원자력기구에 따르면 이것은 양의 공극 계수 문제를 악화시켰다. 갑자기 반응이 매우 격렬 해졌습니다. 몇 초 만에 원자로가 견딜 수 있도록 설계된 전력의 100 배까지 전력이 급증했습니다.
일단 시작되면 상황을 통제하기 어려운 다른 설계 결함이있었습니다. 예를 들어, 제어봉에는 흑연이 닿아 있다고 De Geer는 말합니다. 작업자가 리액터가 건 초선으로 이동하기 시작하고 제어봉을 낮추려고 시도하는 것을보고, 그들은 막혔습니다. 즉각적인 효과는 핵분열을 늦추는 것이 아니라 선단의 추가 흑연이 초기에 핵분열 반응의 효율을 높였 기 때문에 핵분열을 국지적으로 향상시키는 것이었다. 두 차례의 폭발이 뒤따 랐습니다. 과학자들은 여전히 각 폭발의 원인을 정확히 토론합니다. 둘 다 순환 시스템의 급격한 압력 증가로 인한 증기 폭발 일 수도 있고, 하나는 증기 일 수도 있고, 두 번째는 고장난 반응기에서의 화학 반응으로 인한 수소 폭발 일 수도 있습니다. 폭발 후 모스크바에서 북쪽으로 370 킬로미터 떨어진 체레 포베 츠에서 크세논 동위 원소의 검출에 근거하여 De Geer는 첫 폭발은 실제로 몇 킬로미터의 대기 중으로 발사 된 핵 가스 제트기라고 생각합니다.
변경 사항
1986 년 모스크바에 있던 Texas A & M University의 기술 역사학자인 조나단 쿠퍼 스미스 (Jonathan Coopersmith)는 1986 년 모스크바에서 발생한 정보 기술을 가까이서 유지했다. 국영 언론이 그 이야기를 묻었 고 루머 밀이 인수했다. 그러나 스웨덴에서 멀리 떨어진 De Geer와 그의 동료 과학자들은 이미 특이한 방사성 동위 원소를 감지하고있었습니다. 국제 사회는 곧 진실을 알 것입니다.
5 월 14 일, 소련 지도자 미하일 고르바초프 (Mikhail Gorbachev)는 텔레비전 연설을 통해 일어난 일에 대해 연설했다. 쿠퍼 스미스는 소비에트 역사의 전환점이라고 라이브 과학에 말했다.
쿠퍼 스미스는 소비에트 연방의 초기 투명성 정책을 언급하면서 "이것은 현실을 현실로 만들었다"고 말했다.
또한 원자력 안전을위한 새로운 시대를 열었습니다. 1986 년 8 월, 국제 원자력기구 (IAEA)는 비엔나에서 사고 후 정상 회담을 열었고, 소련 과학자들은 전례없는 개방감으로 접근했다고 De Geer는 말했다.
"그들이 우리에게 얼마나 말했는지 놀랍습니다"라고 그는 말했다.
체르노빌에 대한 반응의 변화 중에는 작동중인 다른 RBMK-1000 반응기에 대한 변형이 당시 17 개였다. 원자력 발전을 촉진하는 세계 원자력 협회 (World Nuclear Association)에 따르면, 이러한 변화에는 저전력에서 런 어웨이 (runaway) 반응을 방지하기 위해 코어에 억제제를 추가하고 작동에 사용되는 제어봉 수를 늘리고 연료 농축을 증가시키는 것이 포함되었다. 제어봉은 또한 흑연이 반응성을 증가시키는 위치로 이동하지 않도록 개장되었다.
체르노빌의 다른 3 개의 원자로는 2000 년까지 운영되었지만 이후 리투아니아에 2 개의 RBMK가 더있어 유럽 연합에 입국하기 위해 폐쇄되었다. 쿠르스크에는 4 개의 RBMK 원자로가 있으며, 3 개는 스몰 렌 스크에, 3 개는 상트 페테르부르크에 있습니다 (4 번째는 2018 년 12 월에 폐기 됨).
De Geer 박사는“이 원자로는 우리 원자로만큼 좋지는 않지만 이전보다 더 우수하다”고 말했다.
리먼은“디자인의 근본적인 측면은 무엇을하든 고칠 수 없었습니다. "서양식 경수로에서 기대할 수있는 표준에 따라 RBMK의 안전성을 전반적으로 향상시킬 수는 없었습니다."
또한 De Geer 씨는이 원자로는 서양식 원자로에서 볼 수 있듯이 완전 격리 시스템으로 구축되지 않았다고 지적했다. 봉쇄 시스템은 사고 발생시 방사성 가스 또는 증기가 대기로 빠져 나가는 것을 의미하는 납 또는 강철로 만들어진 차폐물입니다.
감독이 간과 되었습니까?
Lyman은 원자력 발전소 사고로 인한 국제적 영향에도 불구하고 "안전한"발전소를 구성하는 것에 대해 구속력있는 국제 협약은 없다고 말했다.
원자력 안전에 관한 협약은 국가들이 안전 조치에 대해 투명해야하고 식물에 대한 동료 검토를 허용 할 것을 요구하지만 집행 메커니즘이나 제재는 없다고 그는 말했다. 각 국가마다 자체 규제 기관이 있으며 지방 정부가 허용하는 한 독립적 인 규제 기관이 있다고 Lyman은 말했다.
"부패가 많고 지배 구조가 부족한 국가에서는 독립 규제 기관이 기능 할 수있을 것으로 어떻게 예상 할 수 있습니까?" 리먼은 말했다.
소련 외에 RBMK-1000 원자로를 만든 사람은 없지만, 일부 제안 된 새로운 원자로 설계에는 양의 공극 계수가 포함된다고 Lyman은 말했다. 예를 들어, 전력을 생성함에 따라 더 많은 핵분열 성 물질을 생성하는 반응기 인 고속 브리더 반응기는 양의 공극 계수를 갖는다. 러시아, 중국, 인도 및 일본은 이러한 원자로를 모두 건설했지만 일본은 가동되지 않고 해체 계획이 있으며 인도는 개통 일정보다 10 년이 뒤쳐져 있습니다. (캐나다에서는 양의 공극 계수가 작은 원자로도 있습니다.)
"디자이너는 모든 것을 고려하면 전체적으로 안전하므로 큰 문제가되지 않는다"고 Lyman은 말했다. 그러나 디자이너들은 시스템에 지나치게 자신감을 가져서는 안된다고 그는 말했다.
"그러한 종류의 사고는 소비에트가 곤경에 처하게 한 것"이라고 그는 말했다. "그리고 그것은 우리가 모르는 것을 존중하지 않음으로써 우리를 곤경에 빠뜨릴 수있는 것입니다."
편집자 주 :이 이야기는 대부분의 제어봉이 원자로에서 제거되었으며 미국의 일부 초기 원자로에도 설계 결함이 수정되었지만 양의 공극 계수가 있음을 주목하기 위해 업데이트되었습니다. .
