원자로 용융

Nuclear meltdown
냉각제 상실 사고 후 경수로에서 노심이 녹는 시뮬레이션 애니메이션.극도의 고온에 도달한 후 핵연료와 에 따른 피복재는 액상화되어 원자로 압력용기 바닥으로 흐른다.
후쿠시마 1호기의 원자로 중 3기가 과열된 것은 쓰나미가 발전소를 침수시켜 노심 용융을 일으킨 후 냉각 시스템이 고장났기 때문이다.이것은 수소 가스 폭발과 대량의 방사성 물질을 공기 [1]중으로 방출하는 오염된 증기의 분출로 인해 더욱 악화되었다.
스리마일 아일랜드 원자력 발전소각각 자체 격납 건물과 연결된 냉각탑 내부에 있는 밥콕과 윌콕스에 의해 제조된 두 개의 가압수 원자로구성되었다.부분 노심 용융을 겪은 2호기가 백그라운드에 있다.

핵용해(노심용해, 노심용해 사고, 노심용해 또는 부분노심용해[2])는 과열인한 노심손상을 초래하는 심각한 원자로사고이다.핵융해라는 용어국제원자력기구[3](IAEA)[4]나 미국 원자력규제위원회에 의해 공식적으로 정의되어 있지 않다.단, 원자로 [5]노심의 우발적인 용융을 의미하는 것으로 정의되어 있으며, 일반적으로 노심의 완전 붕괴 또는 부분 붕괴를 의미한다.

노심용해 사고는 원자로에서 발생한 열이 냉각시스템에 의해 제거된 열을 초과하여 적어도 1개의 핵연료 원소가 용해점을 초과할 때 발생한다.이는 고온에 의한 것이 아닌 연료 요소 고장과 다릅니다.용융은 냉각수의 상실, 냉각수 압력의 상실 또는 낮은 냉각수 유량에 의해 발생할 수 있으며, 원자로가 설계 한계를 초과하는 출력 수준에서 작동하는 임계 편차의 결과일 수 있다.또는 외부 화재는 노심을 위험하게 하여 용해로 이어질 수 있다.

일단 원자로의 연료 원소가 녹기 시작하면 연료 피복이 뚫리고 연료 원소 내의 핵연료(우라늄, 플루토늄, 토륨 등)와 핵분열 생성물(세슘-137, 크립톤-85 또는 요오드-131 등)이 냉각수에 침출될 수 있다.후속 장애는 이러한 방사성 동위원소가 격납 시설의 더 많은 계층을 침해할 수 있게 합니다.과열된 증기와 코어 내부의 뜨거운 금속은 연료-냉각제 상호작용, 수소 폭발 또는 증기 해머로 이어질 수 있으며, 이 중 어느 것이든 격납 건물의 일부를 파괴할 수 있다.용융은 방사성 물질이 모든 격납물을 파괴하고 환경으로 탈출(또는 방출)하여 방사능 오염과 낙진을 초래하고 인근 사람과 동물의 방사능 중독을 초래할 수 있기 때문에 매우 심각한 것으로 간주된다.

원인들

원자력 발전소는 발전기를 가동하기 위해 핵반응을 통해 유체를 가열하여 전기를 생산한다.이 반응의 열이 적절히 제거되지 않으면 원자로 노심의 연료 집합체가 녹을 수 있다.노심 손상은 원자로가 정지된 후에도 발생할 수 있다. 왜냐하면 연료는 붕괴열을 계속 생성하기 때문이다.

노심 손상 사고는 원자로 노심 내에서 핵연료를 위한 충분한 냉각이 상실됨에 따라 발생한다. 원인은 압력 상실 사고, 냉각제 상실 사고(LOCA), 제어되지 않은 출력 편차 또는 압력 용기가 없는 원자로의 경우 원자로 노심 내의 화재를 포함한 여러 요인 중 하나일 수 있다.제어 시스템의 고장은 냉각 상실을 초래하는 일련의 사건을 야기할 수 있습니다.심층방어의 현대적인 안전원칙은 그러한 사고를 발생시키지 않도록 하기 위해 안전시스템의 여러 층이 항상 존재함을 보장한다.

격납건물은 방사능의 환경 방출을 막는 몇 가지 안전장치 중 마지막이다.많은 상업용 원자로는 허리케인 강풍과 심각한 지진에 견딜 수 있는 1.2~2.4m(3.9~7.9ft) 두께의 강철 강화 밀폐 콘크리트 구조물 안에 들어 있다.

  • 냉각제 상실 사고에서는 냉각수의 물리적 손실(일반적으로 탈이온수, 불활성가스, NaK 또는 액체나트륨) 또는 냉각수의 충분한 유속을 보장하는 방법의 손실이 발생한다.냉각제 상실 사고와 압력제어 상실 사고는 일부 원자로에서 밀접하게 관련되어 있다.가압수형 원자로에서 LOCA는 정지된 냉각수의 과도한 가열 또는 냉각수의 급격한 상실에 의한 압력제어 상실 사고에 의해 노심 내에 "증기 거품"을 형성할 수도 있다.강제 순환 상실 사고에서는 가스 냉각 원자로의 순환기(일반적으로 모터 또는 증기 구동 터빈)가 노심 내에서 가스 냉각수를 순환시키지 못하며, 대류를 통한 자연 순환이 원자로가 감압되지 않는 한 연료를 냉각시키는 것이 가능하지만, 이 강제 순환의 상실에 의해 열 전달이 방해된다.를 클릭합니다.[6]
  • 압력제어상실사고에서는 냉각수의 압력이 복원수단이 없는 상태에서 사양 이하로 떨어집니다.경우에 따라서는 (냉각재불활성 가스를 사용할 때) 열 전달 효율을 감소시킬 수 있고, 다른 경우에는 (가압수형 원자로의 경우) 연료 어셈블리를 둘러싼 증기의 절연 "거품"을 형성할 수 있다.후자의 경우, 붕괴열로 인한 "증기 거품"의 국부적 가열로 인해, "증기 거품"을 붕괴시키는 데 필요한 압력은 원자로가 냉각할 시간이 있을 때까지 원자로 설계 사양을 초과할 수 있다. (이 사건은 노심이 의도적으로 감압될 수 있는 비등수형 원자로에서 발생할 가능성이 낮다.)비상노심냉각계통이 켜질 수 있다.)감압단층에서는 가스냉각형 원자로가 노심 내에서 가스압력을 상실하여 열전달효율을 저하시키고 연료냉각에 문제를 일으킨다.단, 적어도 1개의 가스순환기를 사용할 수 있는 한 연료는 [6]냉각상태로 유지된다.
  • 제어되지 않은 출력편차사고에서는 원자로 반응도의 급격한 상승으로 원자로 설계규격을 초과한다.제어되지 않은 출력 편차는 연쇄 반응의 중성자 증배율에 영향을 미치는 매개변수의 유의한 변경으로 인해 발생한다(예: 제어봉 배출 또는 급격한 냉각 등에 의한 감속재의 핵 특성 대폭 변경).극단적인 경우 원자로는 '프롬프트 크리티컬'로 알려진 상태로 진행될 수 있다.이것은 특히 반응성의 양의 보이드 계수, 즉 양의 온도 계수가 지나치게 완화되거나 연료나 조절기 내에 과도한 양의 유해 핵분열 생성물을 가둘 수 있는 원자로에서 문제가 된다.이러한 특징의 대부분은 RBMK 설계에 존재하며, 체르노빌 사고는 그러한 결함뿐만 아니라 심각한 운영자 부주의로 인해 발생하였다.서부 경수로의 노심 반응도(반응도의 음의 보이드 계수)가 증가하기 보다는 감소하기 때문에 서부 경수로의 전력 변동은 매우 큰 제어되지 않은 전력 이탈의 대상이 되지 않는다. "과도"는 서부 경수로 내의 사소한 전력 변동이라고 불리는 순간적인 재활성 증가로 제한된다.시간 경과에 따라 급격히 감소하는 y(순간과 결합된 완전한 급속 정지 기능 상실 시 몇 초 동안 최대 중성자 출력의 약 200%–250%).
  • 노심 기반 화재는 노심을 위험하게 하고 연료 어셈블리를 녹일 수 있습니다.화재는 흑연 감속로 또는 액체-나트륨 냉각 원자로에 공기가 유입되어 발생할 수 있다.흑연 역시 위그너 에너지가 축적되어 흑연을 과열시킬 수 있습니다(풍력계 화재 때 발생).경수로에는 인화성 노심이나 감속기가 없으며 노심 화재의 대상이 되지 않는다.마그녹스, UNGG, AGCR형 원자로와 같은 가스 냉각식 민간 원자로는 노심이 불활성 이산화탄소 가스로 덮여 있어 화재를 견딜 수 없다.현대의 가스 냉각식 민간 원자로는 연소할 수 없는 헬륨을 사용하며, 고온에서 녹지 않고 견딜 수 있는 연료를 가지고 있다(예: 고온 가스 냉각식 원자로와 페블 베드 모듈러 원자로).
  • 계장 및 제어 시스템 내의 비잔틴 단층계단식 고장은 원자로 운전에 심각한 문제를 일으킬 수 있으며 완화되지 않을 경우 노심 손상으로 이어질 수 있다.예를 들어 브라운스 페리는 손상된 제어 케이블에 화재를 일으켜 발전소 운영자가 냉각 시스템을 수동으로 작동시켜야 했습니다.스리마일 아일랜드 사고는 원자로 운전자를 오도하는 기만적인 수위 측정기와 결합된 파일럿 작동식 압력 완화 밸브에 의해 발생했으며, 이로 인해 노심 손상이 초래되었다.

경수로(LWR)

스리마일 섬 2호기 용융 사고 후에요
  1. 인렛 2B
  2. 흡입구 1A
  3. 충치
  4. 느슨한 코어 이물질
  5. 껍질
  6. 종래의 용융 재료
  7. 하부 플레넘 이물질
  8. 우라늄으로 고갈될 수 있는 영역
  9. Ablated inchore 계기 가이드
  10. 배플 플레이트의 구멍
  11. 바이패스 영역 내부 표면에 이전에 용해된 재료 코팅
  12. 상부 그리드 손상

경수로 노심이 손상되기 전에 두 가지 전조 현상이 이미 발생했어야 한다.

  • 노심 내 열 제거 실패(냉각 손실)를 초래하는 제한 결함(또는 복합 비상 상황 세트)입니다.수위가 낮으면 핵이 열리면서 핵이 뜨거워집니다.
  • 비상 노심 냉각 시스템(ECCS)의 고장.ECCS는 노심을 신속하게 냉각하고 원자력 규제당국과 발전소 엔지니어가 상상할 수 있는 최대 결함(설계기준 사고) 발생 시 노심을 안전하게 하기 위해 설계된다.각 리액터마다 적어도2개의 ECCS 복사본이 구축되어 있습니다.ECCS의 각 부문(복사본)은 그 자체로 설계기준 사고에 대응할 수 있다.최신형 원자로는 ECCS의 4개 구획을 가지고 있다.이것은 용장성, 즉 복제의 원리입니다.적어도 1개의 ECCS 분할 기능이 있는 한 코어 파손은 발생하지 않습니다.ECCS의 각 디비전에는 컴포넌트의 내부 "트레인"이 몇 개 있습니다.따라서 ECS 부문 자체에는 내부 용장성이 있으며 내부 컴포넌트 장애에도 견딜 수 있습니다.

스리마일 섬 사고는 노심 손상을 초래한 복합적인 비상 사태였다.이를 초래한 것은 게이지 판독값이 부정확하거나 잘못 해석되었기 때문에 비상 상황 중에 운영자가 ECCS를 정지하기로 한 잘못된 결정이었다. 이는 몇 시간 후 노심 노출과 노심 손상 사고로 이어지는 또 다른 비상 상황을 야기했다.ECCS가 기능할 수 있었다면 노출과 코어 손상을 모두 방지할 수 있었을 것입니다.후쿠시마 사고 중에는 비상 냉각 시스템이 시작된 [7]지 몇 분 후에 수동으로 정지되었다.

그러한 제한 단층이 발생하고 모든 ECCS 부서의 완전한 고장이 발생하는 경우, Kuan, et al 및 Haskin 등은 제한 단층의 시작(냉각 손실)과 격납 건물 내 용융 코륨의 잠재적 누출(이른바 "완전 용해")[8][9] 사이의 6단계를 설명한다.

  1. 코어의 풀림 – 일시적, 이상, 긴급 또는 제한적인 결함이 발생한 경우, LWR은 자동으로 SCRAM(모든 제어봉의 즉각적이고 완전한 삽입인 SCRAM) 및 ECCS를 회전시키도록 설계되었습니다.이는 원자로 열출력을 크게 감소시킨다(그러나 완전히 제거하지는 않는다). 이로 인해 노심 개방이 지연된다. 노심은 연료봉이 더 이상 냉각수에 의해 덮이지 않고 가열되기 시작하는 시점으로 정의된다.Kuan이 말했듯이, "비상 노심 냉각수 주입이 없는 작은 파단 LOCA에서 노심 발견[식]은 파단 시작 약 1시간 후에 시작됩니다.원자로냉각재펌프가 작동하지 않으면 노심 상부가 증기환경에 노출되어 노심 가열이 시작된다.그러나 냉각수 펌프가 작동 중일 경우 증기와 물의 2상 혼합물에 의해 노심이 냉각되고 연료봉의 가열은 2상 혼합물의 거의 모든 물이 증발할 때까지 지연됩니다.TMI-2 사고는 노심 [8]가열을 방지할 수 있는 2상 혼합물을 공급하기 위해 원자로 냉각수 펌프의 작동이 약 2시간 동안 지속될 수 있음을 보여주었다."
  2. 손상가열 – "2상 혼합물이 코어를 통과하지 않거나 코어 외에 물의 끓임을 보상하기 위한 물이 없을 경우 증기 환경의 연료봉은 0.3°C/s(0.5°F/s)와 1°C/s(1.8°F/s)[8] 사이의 속도로 가열됩니다."
  3. 연료 풍선폭발 – "30분 이내에 최대 노심 온도가 1,100K(830°C)에 도달합니다.이 온도에서 연료봉의 지르칼로이 피복이 부풀어 오르고 터질 수 있습니다.이것은 코어 손상의 첫 번째 단계입니다.클래드 벌룬은 노심 흐름 영역의 상당 부분을 차단하고 냉각수의 흐름을 제한할 수 있다.그러나 모든 연료봉이 동일한 축 위치에서 풍선처럼 부풀어 오르는 것은 아니기 때문에 노심이 완전히 막힐 가능성은 낮다.이 경우 충분한 물을 추가하면 노심이 냉각되고 노심 손상 [8]진행을 멈출 수 있습니다."
  4. 빠른 산화 – "약 1,500K(1,230°C)에서 시작되는 코어 손상의 다음 단계는 증기에 의한 지르칼로이의 빠른 산화입니다.산화공정에서는 수소가 생성되어 대량의 열이 방출된다.1,500K(1,230°C) 이상에서는 산화율이 지르칼로이 또는 [8]증기의 공급에 의해 제한되지 않는 한 산화력이 붕괴열(4,5)을 초과합니다."
  5. 파편층 형성 – "코어의 온도가 약 1,700K(1,430°C)에 도달하면 용융 제어 물질(1,6)이 상대적으로 온도가 낮은 연료봉 하부 사이의 공간으로 흘러들어 응고됩니다.1,700 K(1,430 °C) 이상에서는 산화율 증가로 인해 코어 온도가 몇 분 후에 지르칼로이[2,150 K(1,880 °C)]의 융점까지 상승할 수 있다.산화 피복이 깨지면 용해된 지르칼로이는 용해된2 UO(1,7)와 함께 아래쪽으로 흘러내려 코어의 더 차가운 하부 영역에서 동결됩니다.이전 하류에서 나온 고체화된 제어 재료와 함께 재배치된 지르칼로이와 UO는2 점착성 파편층의 [8]하부 지각이 될 것입니다."
  6. (코리움) 하부 플레넘으로 재배치 – "작은 균열 LOCA의 시나리오에서는 일반적으로 코어 재배치 시 선박 하부 플레넘에 물웅덩이가 있습니다.용융된 코어 재료를 물에 방출하면 항상 많은 양의 증기가 발생합니다.용융된 핵심물질의 흐름이 물속에서 빠르게 분해되면 증기폭발 가능성도 있다.이동 중에는 용융재료 중 산화되지 않은 지르코늄도 증기에 의해 산화되어 수소를 제조할 수 있다.또한 제어 재료가 코어에 남아 있고 재배치된 재료가 하부 [8]플레넘의 미보수로 분해되는 경우에도 재적합성이 문제가 될 수 있습니다."

코륨이 하부 플레넘으로 이동하는 지점에서 Haskin 은 코륨이 원자로 압력용기의 하부 플레넘으로 이동할 때 1차 압력 경계에 상당한 응력을 가하거나 위반할 가능성이 있다고 설명한다("RPV")[10]이는 RPV의 하부 플레넘에 상당한 양의 물(원자로 냉각제)이 있을 수 있으며, 일차 시스템이 감압되지 않았다고 가정할 때 물은 액체 상태일 가능성이 높고, 결과적으로 밀도가 높고, 코륨보다 훨씬 낮은 온도에서 발생할 수 있기 때문이다.코륨은 2,200 ~ 3,200 K(1,930 ~ 2,930 °C)의 온도에서 액체 금속-세라믹 공정 물질이기 때문에 550 ~ 600 K(277 ~ 327 °C)에서 액체 물에 떨어지면 증기가 극단적으로 빠르게 진화하여 1차 RPV 또는 [10]RPV의 총체적 구조적 고장을 일으킬 수 있다.대부분의 현대 연구는 물리적으로 불가능하거나 적어도 매우 가능성이 낮다고 주장하지만, Haskin 은 알파 모드 기능 상실 또는 RPV 자체의 총체 기능 상실과 RPV의 상부 플레넘의 후속 방출로 이어지는 극도로 폭력적인 FCI의 가능성이 희박하다고 말한다.원자로 건물 내부에 대한 비산물이 원자로 건물과 노심의 핵분열 생성물의 기능을 상실하고 실질적인 붕괴가 [11]일어나지 않은 상태에서 외부 환경으로 방출될 가능성이 높다.

미국 원자력 협회는 TMI-2 사고에 대해 연료의 약 3분의 1이 녹았음에도 불구하고 원자로 용기 자체가 건전성을 유지하고 손상된 [12]연료를 포함하고 있다고 논평했다.

1차 압력 경계 위반

1차 압력 경계가 코륨에 의해 어떻게 뚫릴 수 있는지에 대해서는 몇 가지 가능성이 있다.

  • 증기 폭발

전술한 바와 같이 FCI는 RPV 장애로 이어지는 과압 이벤트를 일으킬 수 있으며, 따라서 1차 압력 경계에 장애가 발생할 수 있습니다.Haskin 등은 증기 폭발 시 알파 모드에서 상부 플레넘의 배출보다 하부 플레넘의 기능 상실이 훨씬 더 가능성이 높다고 보고한다.하부 플레넘 고장이 발생할 경우 다양한 온도의 이물질이 코어 아래의 캐비티에 투영될 것으로 예상할 수 있습니다.격납용기는 과도한 압력에 노출될 수 있지만, 격납용기가 파손될 가능성은 낮다.알파 모드 장애는 앞서 설명한 결과로 이어집니다.

  • 가압용융토출(PME)

특히 가압수형 원자로에서는 1차 루프가 하부 플레넘으로 코륨 재배치 후에도 가압된 상태로 유지될 가능성이 높다.따라서 RPV의 압력응력은 용융코륨이 RPV의 하부 플레넘에 가하는 중량응력 외에 존재할 것이다.용융코륨의 열로 인해 RPV의 금속이 충분히 약해질 경우 액체코륨이 가압된 상태에서 RPV 바닥에서 압력으로 방출될 가능성이 높다.유입된 가스와 함께 흐릅니다.이러한 코륨 배출 모드는 직접 격납 난방(DCH)으로 이어질 수 있습니다.

중대 사고 선박 간 상호작용 및 격납에 대한 과제

Haskin 등은 원자로 건물에서 신뢰할 수 있는 문제가 발생할 수 있는 6가지 모드를 식별한다. 이러한 모드 중 일부는 노심 융해 사고에는 적용되지 않는다.

  1. 과압
  2. 동적 압력(충격파)
  3. 내장 미사일
  4. 외부 비산물(노심 용해 사고에는 해당되지 않음)
  5. 멜트루
  6. 바이패스

표준 장애 모드

용융된 코어가 압력 용기를 관통할 경우 어떤 일이 일어날 수 있는지에 대한 이론과 추측이 있습니다.

현대 러시아 공장에서는 원자로 건물 바닥에 "핵심 포획 장치"가 있습니다.녹은 코어는 두꺼운 '희생금속' 층에 부딪혀 코어를 녹여 열전도율을 높이고 마지막으로 희석된 코어를 바닥에서 순환하는 물로 냉각시킬 수 있다.그러나 [13]이 장치에 대한 본격적인 테스트는 없었습니다.

서양의 공장에는 밀폐된 격납건물이 있다.격납건물 내에서는 방사선이 높은 수준이지만, 격납건물 외부 선량은 낮을 것이다.원자로 건물들은 압력 방출 밸브와 필터를 통해 방사성핵종을 방출하지 않고 압력의 질서 있는 방출을 위해 설계된다.가스 폭발을 방지하기 위해 원자로 건물 내에 수소/산소 재결합기도 설치된다.

녹으면 RPV의 한 지점 또는 영역이 다른 영역보다 뜨거워지고 최종적으로 녹습니다.녹으면 코륨이 원자로 아래 공동으로 흘러들어갑니다.공동은 건조한 상태를 유지하도록 설계되어 있지만, 여러 NUREG급 문서에 따르면 연료 용해 사고 시 공동에 물이 차도록 운영자에게 권고하고 있다.이 물은 수증기가 되어 격납용기를 가압합니다.자동 물 분무기는 수증기가 많은 환경으로 많은 양의 물을 퍼올려 압력을 낮춥니다.촉매 재결합기는 수소와 산소를 빠르게 물로 다시 변환합니다.코륨이 물에 빠지는 것의 한 가지 긍정적인 효과는 그것이 냉각되고 고체 상태로 돌아간다는 것이다.

원자로 건물 내의 광범위한 물 분무 시스템과 ECCS가 재활성화되면 운영자는 원자로 건물 내의 물을 분무하여 바닥의 노심을 냉각시키고 저온으로 낮출 수 있다.

이러한 순서는 방사능의 방출을 방지하기 위한 것입니다.1979년 스리마일 아일랜드 사건에서, 전체 사건 동안 발전소 재산 라인에 서 있는 이론적인 사람은 흉부 X선과 CT 스캔의 방사선량 사이에 약 2밀리시버트(200밀리레m)의 선량을 받았을 것이다.이는 오늘날 방사성핵종 방출을 방지하기 위해 활성탄과 HEPA 필터를 다시 장착했을 통제되지 않은 시스템에 의한 가스 방출 때문이다.

그러나 후쿠시마 사고에서는 이 설계가 실패했다.후쿠시마 제1원자력발전소 운전자들의 통제 유지 노력에도 불구하고, 1~3호기의 원자로 노심이 과열되고 핵연료가 녹으며 3개의 격납용기가 파손되었다.원자로 압력용기에서 수소가 방출되면서 1, 3, 4호기가 원자로 건물 안에서 폭발해 구조물과 장비가 파손되고 부상자가 발생했다.방사성핵종은 발전소에서 대기로 방출되어 육지와 바다에 퇴적되었다.바다로 [14][15]직접 방출되는 것도 있었다.

코륨의 자연붕괴열은 결국 격납벽으로의 대류 및 전도에 의해 평형상태로 감소함에 따라 살수시스템을 정지하고 원자로를 안전하게 보관할 수 있을 정도로 냉각된다.격납용기는 극히 제한된 소외 방사능과 압력 방출로 밀봉할 수 있다.핵분열 생성물이 붕괴되기까지 약 10년 후, 원자로 건물들은 제염과 해체를 위해 다시 열릴 수 있다.

또 다른 시나리오에서는 폭발 가능성이 있는 수소의 축적을 볼 수 있지만 격납건물 내부의 수동형 자기 촉매 재결합기는 이를 방지하기 위해 설계된다.후쿠시마에서는 원자로 건물 안에 불활성 질소가 채워져 수소가 연소되는 것을 막았지만 원자로 건물에서 수소가 누출돼 공기와 섞여 [15]폭발했다.1979년 스리마일 섬 사고 때 압력 용기 돔에 수소 기포가 형성되었다.처음에는 수소가 점화되어 압력 용기나 격납 건물까지 손상시킬 수 있다는 우려가 있었지만, 곧 산소 부족이 연소나 [16]폭발을 막아준다는 것을 깨달았다.

투기적 고장 모드

하나의 시나리오는 원자로 압력용기가 한꺼번에 고장나면서 전체 코륨 질량이 물웅덩이(예를 들어 냉각수 또는 감속재)에 떨어져 증기의 발생이 매우 빠른 경우이다.격납건물 내의 압력 상승은 파열 원반이 응력을 완화하지 못할 경우 무결성을 위협할 수 있다.노출된 인화성 물질은 연소될 수 있지만, 격납 용기 내에 인화성 물질이 거의 없습니다.

1975년 라스무센(WASH-1400) 연구에 의해 "알파 모드" 기능 상실이라고 불리는 또 다른 이론은 증기가 원자로 압력 용기(RPV)에서 머리를 날려버리기에 충분한 압력을 발생시킬 수 있다고 주장했다.만약 원격 조정 무인 항공기 머리와 충돌했다 그 격납 건물.(원자로 안전성 연구 보고서 better-based[독창적인 연구?] 새로운 연구에 의해, 대체되었다 그리고 지금 원자력 규제 위원회와[SOARCA]는 중요한 우리 나라 클린 룸의 보급 현황 원자로 Consequence 분석 준비하고 그것들을 모두 부인했습니다 질 연구-그 Disclaimer NUREG-1150에서 보다.)

1970년까지 냉각재 상실 사고와 그에 따른 연료 노심 용융을 방지하기 위한 원자로 비상 냉각 시스템의 능력에 대한 의구심이 제기되었다. 이 주제는 기술과 대중 [17]매체에서 인기를 끌었다.1971년, 맨해튼 프로젝트 핵물리학자 랄프 랩은 핵 배관에 대한 생각이라는 기사에서 격납건물 구조의 연소 가능성 및 그에 따른 방사성 물질의 대기와 환경으로의 탈출을 설명하기 위해 "중국 증후군"이라는 용어를 사용했다.이 가설은 W. K. Ergen[18]이끄는 핵물리학자들의 1967년 보고서에서 도출되었다.일부에서는 용융된 노심이 원자로 압력 용기와 격납 구조물을 뚫고 지하수 [19]수준까지 내려갈 수 있다고 우려한다.

용해된 질량이 구조물을 통해 어느 정도까지 녹을 수 있는지는 결정되지 않았다(단, 테스트 영역 노스의 팩트[20] 시트에 기술된 유체 손실 테스트 원자로에서 테스트되었다).스리마일 섬 사고는 실제 용융 노심에 대한 실제 경험을 제공했다. 즉, 제어봉과 다른 원자로 내부의 용융 희석 때문에 6시간 이상의 노출 후에 코륨이 원자로 압력 용기를 통해 녹지 못했으며, 노심 손상 사고에 대한 심층적인 방어가 강조되었음을 입증했다.

기타 원자로 유형

다른 유형의 원자로는 LWR과 다른 능력과 안전 프로파일을 가지고 있다.이러한 원자로들 중 몇 개의 고급 종류는 본질적으로 안전할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

CANDU 원자로

캐나다 발명 중수소-우라늄 설계인 CANDU 원자로는 연료/냉각재 채널 주위에 적어도 1개(일반적으로 2개의)의 저온 및 저압 저수조를 가지고 설계된다.첫 번째는 벌크 중수 감속재(냉각수와 별도의 시스템)이고, 두 번째는 경수로 채워진 실드 탱크(또는 캘런드리아 볼트)입니다.이러한 예비 열제거원은 최초 연료 용해(감속기 열제거원 사용) 또는 감속기가 최종적으로 비등할 경우(차폐 탱크 열제거원 [21]사용) 코어 용기의 파손을 방지하기에 충분하다.연료 용융을 제외한 다른 고장 모드는 아마도 용해보다는 CANDU에서 발생할 것이다. 예를 들어, 캘란드리아가 중요하지 않은 구성으로 변형된다.모든 CANDU 원자로는 표준 서구식 원자로 건물 안에 위치해 있다.

가스 냉각식 원자로

영국이 건설한 첨단 가스 냉각 원자로(ARG)로 알려진 서부 원자로의 한 종류는 극한 상황을 제외하고는 냉각 상실 사고나 노심 손상에 매우 취약하지 않다.비교적 불활성한 냉각수(이산화탄소), 대량의 냉각수와 고압, 원자로의 비교적 높은 열전달 효율에 의해 제한고장 발생 시 노심손상의 시간범위를 일 단위로 측정한다.일부 냉각수 흐름 수단을 복구하면 노심 손상이 발생하지 않습니다.

일본의 고온 시험 원자로와 미국의 초고온 원자로와 같은 일반적으로 고온 가스 냉각 원자로(HTGRs)로 알려진 다른 유형의 고도 가스 냉각 원자로는 본질적으로 안전하며, 이는 용해나 다른 형태의 노심 손상은 c의 구조 때문에 물리적으로 불가능하다는 것을 의미한다.광석은 실리콘 카바이드 강화 흑연의 육각형 프리즘 블록으로 구성되며, 콘크리트 격납 용기 내의 헬륨이 채워진 강철 압력 용기에 묻혀 있는 우라늄, 토륨 또는 혼합 산화물의 TRISO 또는 쿼드리소 펠릿을 주입한다.이러한 유형의 원자로는 용융에 취약하지 않지만, 열교환기를 통과하고 대류에 의해 대기 중으로 상승하여 완전한 잔류열 제거를 실현함으로써 백업 열 제거 수단으로 정기적인 대기 흐름을 사용하여 열 제거 기능을 추가로 제공한다.VHTR은 미국 에너지부차세대 원자력 발전소를 위해 선정한 설계로 향후 10년 이내(2009년 기준) 아이다호 국립 연구소에서 프로토타입으로 제작 및 시험될 예정이다.이 원자로는 냉각수로 가스를 사용하며, 냉각수는 프로세스 열(수소 생산 등) 또는 가스 터빈 구동 및 전기 생성에 사용할 수 있습니다.

서독(AVR 원자로)에 의해 원래 설계되어 현재 남아프리카에 의해 개발된 유사한 고도 고도 가스 냉각 원자로는 페블 베드 모듈러 원자로로 알려져 있다.연료(금속 RPV 내의 침상에 배치되고 내부에 우라늄, 토륨 또는 혼합 산화물의 TRISO(또는 QUADRISO) 펠릿으로 채워진 구형 흑연 "페블")의 설계로 인해 노심 손상이 물리적으로 불가능하다는 것을 의미한다.비슷한 유형의 원자로의 시제품인 HTR-10은 연구자들의 예상을 뛰어넘어 개발되었으며, 이로 인해 중국은 본질적으로 안전한 250 MWe의 후속 발전용 원자로를 같은 개념으로 건설할 계획을 발표하게 되었다.(자세한 내용은 중화인민공화국의 원자력 발전 참조).

납 및 납 비스무트 냉각 원자로

최근에는 납이나 납-비스무트와 같은 중액체가 원자로 냉각수로 [22]제안되고 있다.연료와 HLM의 밀도가 비슷하기 때문에, 부력에 의한 고유의 수동적 안전 자가 제거 피드백 메커니즘이 개발되어 특정 온도 임계치에 도달하고 침대가 주변 냉각수보다 가벼워지면 충전된 침대를 벽으로부터 밀어내고, 따라서 J가 발생할 수 있는 온도를 방지합니다.선박의 구조적 무결성을 배제하고 허용 바닥 깊이를 제한하여 재차별 가능성을 감소시킨다.

실험 설계 또는 개념 설계

원자로에 대한 일부 설계 개념은 용해 및 운전 안전에 대한 내성을 강조한다.

1970년대 후반과 1980년대 초에 스웨덴에 의해 원래 설계된 PIO(프로세스 고유의 궁극적 안전성) 설계는 설계로 인해 코어 손상에 대한 내성이 있는 LWR입니다.유닛이 건설된 적이 없습니다.

재해지역 및 군사임무용 발전용 TRIGA의 대형 모바일 버전인 전개식 전기 에너지 원자로와 소규모 및 원격 지역사회용 열원인 TRIGA 전력 시스템을 포함한 발전소는 관심 있는 엔지니어에 의해 제안되어 안전 특성을 공유하고 있다.사용된 수소화 우라늄 지르코늄 연료로 인한 TRIGA의 지형.

TRIGA와 화학 및 안전 면에서 유사한 수소화 수소화물을 감속재 및 연료로 사용하는 원자로인 수소 감속 자가조절 원자력 모듈도 이러한 극도의 안전성과 안정성 특성을 가지고 있어 최근 많은 관심을 끌고 있다.

액체 플루오르화 토륨 원자로는 토륨과 불소염의 공정 혼합물로 자연스럽게 노심을 용융 상태로 만들도록 설계되었다.따라서 용융 노심은 이 원자로 타입의 정상적이고 안전한 운전상태를 반영한다.코어가 과열되면 금속 플러그가 녹고 용해된 소금 코어가 탱크 안으로 배출되어 중요하지 않은 구성에서 냉각됩니다.코어는 액체이며 이미 녹은 상태이기 때문에 파손되지 않습니다.

U.S. Integrated Fast Reactor와 러시아BN-350, BN-600, BN-800과 같은 첨단 액체 금속 원자로는 모두 매우 높은 열용량인 나트륨 금속 냉각수를 가지고 있다.따라서 SCRAM이 없는 냉각 손실 및 SCRAM이 없는 열제거원의 손실을 견딜 수 있으므로 본질적으로 안전한 것으로 간주됩니다.

소련이 설계한 원자로

RBMK

소련이 설계한 RBMK 원자로(Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalny)는 러시아와 다른 소련 이후 국가에서만 발견되며 현재 러시아를 제외한 모든 곳에서 폐쇄되고 있으며 원자로 건물도 없고 자연적으로 불안정하며(위험한 전력 변동의 경향이 있음), 서부에 의해 비상 냉각 시스템(ECCS)이 매우 불충분하다고 간주되고 있다.명확한 기준체르노빌 참사에 관여한 원자로는 RBMK였다.

RBMK 비상노심냉각시스템은 1개의 중분류만 있고 그 중분류 내에는 용장성이 거의 없다.RBMK의 큰 코어는 작은 서양의 LWR 코어보다 에너지 밀도가 낮지만 냉각이 어렵습니다.RBMK는 흑연에 의해 감속됩니다.고온에서 증기와 산소가 모두 존재할 경우 흑연은 합성가스를 형성하고 수분이스 시프트 반응에 따라 수소가 폭발적으로 연소한다.만약 산소가 뜨거운 흑연에 닿으면, 그것은 탈 것이다.제어봉에는 중성자를 느리게 하여 연쇄반응을 빠르게 하는 물질인 흑연이 선단되어 있었다.물은 냉각수로 사용되지만, 감속재로 사용되지 않습니다.물이 끓어 없어지면 냉각은 없어지지만 적당한 상태가 지속됩니다.이를 반응성의 양의 보이드 계수라고 합니다.

RBMK는 위험한 전력 변동을 일으키는 경향이 있습니다.원자로가 갑자기 가열되어 움직이면 제어봉이 고착될 수 있다.중성자 흡수성 핵분열 생성물인 제논-135는 저전력 작동 시 노심에 축적되어 예측 불가능한 연소 경향을 보인다.이로 인해 중성자 및 열전력의 정격이 부정확해질 수 있습니다.

RBMK에는 코어 위에는 콘테인먼트가 없습니다.연료 위에 있는 유일한 실질적인 고체 장벽은 상부 생물학적 차폐라고 불리는 노심의 상부 부분이며, 이것은 제어봉과 온라인 상태에서 연료를 주입하기 위한 접근 구멍이 있는 콘크리트 조각입니다.RBMK의 다른 부분은 코어 자체보다 더 잘 차폐되었습니다.래피드 셧다운(SRAM)에는 10~15초 걸립니다.서부 원자로는 1초에서 2.5초가 걸린다.

운영진에게 특정 실시간 안전 모니터링 기능을 제공하기 위해 서방의 지원이 제공되었습니다.이것이 비상 냉각의 자동 개시로 확장되는지 여부는 알려지지 않았다.서방측으로부터 안전성 평가를 위한 훈련이 제공되었고, 러시아 원자로는 RBMK의 취약점에 대응하여 발전하였다. 그럼에도 불구하고 많은 RBMK가 여전히 작동하고 있다.

노심 손상이 발생하기 전에 냉각제 상실 사건을 막을 수는 있지만, 노심 손상 사건은 방사성 물질의 대량 방출을 가능하게 할 것이다.

2004년에 EU에 가입하면서 리투아니아는 유럽 원자력 안전 표준에 완전히 적합하지 않다고 간주되는 이그날리나 NPP의 두 RBMK를 단계적으로 폐기해야 했다.이 나라는 비자나스 원자력 발전소에서 더 안전한 원자로로 대체할 계획을 세웠다.

MKER

MKER는 RBMK의 먼 후손인 현대 러시아 공학의 채널형 원자로로, 이점을 최적화하고 원본의 심각한 결함을 수정하도록 설계되었다.

MKER의 설계에는 몇 가지 고유한 특징이 있어 신뢰할 수 있고 흥미로운 옵션이 된다.원자로는 연료를 주입하는 동안 온라인 상태를 유지하며, 최대 97~99%의 가동 시간으로 유지보수를 위해 간헐적인 정지를 보장합니다.감속재 설계를 통해 고농축 연료를 높은 연소율로 사용할 수 있습니다.중성자학 특성은 우수한 연료 비료와 재활용을 위해 민간용으로 최적화되었으며, 흑연 조절은 경수 조절로 가능한 것보다 더 나은 중성자학을 달성한다.코어의 전력 밀도가 낮기 때문에 열 조절이 크게 향상됩니다.

MKER의 안전성은 부품의 품질 향상, 고급 컴퓨터 제어, 포괄적 수동 비상 노심 냉각 시스템 및 매우 강력한 격납 구조, 음의 보이드 계수 및 신속한 반응의 급속 정지 시스템과 같은 여러 개선으로 인해 서방 3세대 원자로에 필적할 수 있다.수동형 비상 냉각 시스템은 모터 구동 펌프에 의존하지 않고 신뢰할 수 있는 자연 현상을 사용하여 노심을 냉각합니다.격납구조는 심한 응력과 압력을 견딜 수 있도록 설계되어 있습니다.냉각수 채널의 배관이 끊어질 경우 수로를 급수로부터 격리하여 일반적인 고장을 방지할 수 있다.

MKER 설계의 안전성과 고유한 편익은 핵 개발을 위한 전체 연료 주기 옵션을 고려하는 국가들에서 MKER 설계의 경쟁력을 강화한다.

VER

VVER는 RBMK보다 훨씬 안정적이고 안전한 가압 경수로입니다.이는 (흑연이 아닌) 경수를 감속재로 사용하고, 작동 특성을 잘 이해하고, 반응도 계수가 음의 보이드이기 때문이다.또한 한계 이상의 원자로 건물로 구축된 것도 있고 품질 ECCS 시스템을 갖춘 것도 있으며 국제 표준 제어 및 계측으로 업그레이드된 것도 있습니다.최신 세대의 VVER(VVER-1000부터)는 서구와 동등한 수준의 계측, 제어 및 배기열 대책 시스템에 구축되어 있습니다.

그러나 이러한 긍정적인 발전에도 불구하고 일부 구형 VVER 모델, 특히 VVER-440 V230은 [23]높은 수준의 우려를 제기합니다.

VVER-440 V230은 격납건물은 없지만 RPV를 둘러싼 증기를 억제할 수 있는 구조만 갖추고 있습니다.이것은 두께가 1-2인치(2.5-5.1cm) 정도 되는 얇은 강철의 부피로 서양 표준으로는 매우 불충분합니다.

  • ECC가 없습니다.최대 1개의 4인치(10cm) 파이프 파손에도 견딜 수 있습니다(설계 내에는 이 크기보다 큰 파이프가 다수 있습니다).
  • 6개의 증기 발생기 루프가 있어 불필요한 복잡성을 더합니다.
    • 단, 증기발생기 루프는 이들 루프 중 하나에서 파손이 발생할 경우 분리할 수 있습니다.발전소는 하나의 고립된 루프로 계속 가동할 수 있다.이것은 소수의 서양 원자로에서 볼 수 있는 기능이다.

압력 용기의 내부는 물에 노출된 일반 합금강입니다.원자로가 물에 노출되면 녹이 슬 수 있다.VVER가 서방을 능가하는 구별점 중 하나는 RPV의 느린 부식의 산물인 1차 냉각수 루프 내의 엄청난 양의 녹을 처리하기 위해 건설된 원자로 물 정화 시설이다.이 모델은 프로세스 제어 시스템이 불충분한 것으로 간주됩니다.

불가리아는 VVER-440 V230 모델을 다수 보유하고 있었지만 EU 가입 시 백핏이 아닌 셧다운하고 새로운 VVER-1000 모델을 제작하고 있습니다.러시아 및 CIS를 포함한 많은 비 EU 국가들이 V230 모델을 유지하고 있습니다.이들 주 중 상당수는 원자로를 완전히 포기하기보다는 ECCS를 설치하고 표준 절차를 개발하며 적절한 계측 및 제어 시스템을 설치하기로 결정했다.구속은 격납용기로 변환할 수 없지만 노심 손상을 초래하는 제한 단층의 위험을 크게 줄일 수 있다.

VVER-440 V213 모델은 소련의 원자력 안전 규격 1세트에 따라 제작되었다.완만한 격납건물을 소유하고 있으며, ECCS 시스템은 완전히 서구 표준에 부합하지는 않지만 상당히 포괄적입니다.구소련 블록 국가들이 운용하는 많은 VVER-440 V213 모델은 완전 자동화된 서구식 계측 및 제어 시스템으로 업그레이드되어 사고 예방을 위한 안전성이 향상되었지만, 서양식 발전소에 비해 완만한 수준의 사고 격납을 위한 안전성은 개선되지 않았다.이들 원자로는 서방 표준에 의해 "충분히 안전한" 원자로로 간주되며, 대부분의 소유자는 원자로를 일반적으로 동등한 수준의 원자력 안전 수준으로 끌어올리기 위해 주요 변경을 수행했다.

1970년대에 핀란드는 2개의 VVER-440 V213 모델을 서구 표준에 준거하여 대용량 완전 콘테인먼트, 세계 최고 수준의 계측, 제어 표준 및 다중 다중 다중 및 다양화 컴포넌트를 갖춘 ECCS를 구축했습니다.또한 900톤급 아이스 콘덴서와 같은 수동형 안전장치가 설치되어 있어 안전면에서 이 두 장치는 세계에서 가장 진보된 VVER-440이 되었습니다.

VVER-1000 타입은 확실히 서구식 배기열 대책이며, ECCS는 서구 표준으로 충분하며, 계측과 제어가 1970년대 서부 수준으로 대폭 개선되었습니다.

체르노빌 참사

체르노빌 참사에서, 녹은 연료는 흑연 감속재로부터 유출된 결과(두 번의 큰 폭발에 의해 연료의 많은 부분이 분산됨)로 인해 중요하지 않게 되었다. 그러나 냉각하는 데 상당한 시간이 걸렸다.체르노빌의 용융된 노심(원자로 밖으로 날아가거나 화재로 증발하지 않은 부분)은 코륨의 열로 만들어진 수로로 흘러들어 지하의 맨 아래 바닥을 관통하기 전에 얼었다.체르노빌 원자로 지하에서 코륨이 자유롭게 흐르는 것의 한 예인 응고된 핵물질의 큰 "코끼리 발"이 발견되었다.시간 지연과 대기에 대한 직접 방출 방지(, 격납건물)는 방사선 방출을 감소시킬 것이다.원자로 건물 지하가 뚫렸다면 지하수가 심하게 오염됐을 것이고 그 흐름은 오염을 멀리까지 운반했을 것이다.

체르노빌 원자로는 RBMK형이었다. 재해는 증기 폭발, 용해 및 광범위한 오프사이트 결과를 초래한 전력 초과로 인해 발생했습니다.운전원 오류와 정지 시스템 결함으로 인해 중성자 증배율이 갑자기 대폭 상승하고 중성자 주기의 급격한 감소와 그에 따른 중성자 인구 증가로 이어졌다. 따라서 노심 열 플럭스는 원자로의 설계 한계를 초과하여 급격히 증가했다.로 인해 냉각수 냉각수가 증기를 일으켜 원자로 노심 내에서 갑자기 과압을 일으켜 노심 상부의 과립과 노심 상부의 생물학적 차폐물이 광범위하게 분산되어 원자로 건물에서 노심 파편과 함께 노심 상부의 생물학적 차폐물이 분출되었다.원자로 하부는 어느 정도 온전했다.흑연 중성자 감속재는 산소를 포함한 공기에 노출되었다. 감속재 및 개방된 연료봉에 냉각수를 유발하지 않고 남은 연료봉의 잔류 열유속과 더불어 출력 여유의 열유속. 이는 다시 더 많은 열과 코로 진화하였다.더 많은 연료봉의 용해와 그 안에 포함된 핵분열 생성물의 가스 배출에 기인한다.용융된 핵물질은 처음에는 보다 콤팩트한 구성으로 흘러들어갔으며, 즉 핵분열 무기가 폭발하는 것과 같은 메커니즘에 도달하여 핵분열 질량과 항을 부분적으로 분해하는 두 번째, 더 큰 열폭발을 초래했다.연쇄반응을 유발했어요용해된 연료봉, 분쇄 콘크리트 및 경로에 있는 다른 물체의 액화 잔해가 배수관을 통해 원자로 건물 지하로 흘러들어 덩어리로 굳어졌지만, 공공 안전에 대한 일차적인 위협은 분산된 노심 분출, 기화 및 기체 방출이었다.이온 생성물과 연료, 그리고 가스는 감속재의 산화로부터 진화했다.

체르노빌 사고는 현장 밖에서 끔찍한 영향을 끼쳤지만, 방사능의 대부분은 건물 안에 남아 있었다.만약 건물이 붕괴되고 먼지가 환경으로 방출된다면, 거의 30년 동안 숙성된 핵분열 생성물의 특정 질량의 방출은 짧은 냉각 시간(1시간 등)을 거친 동일한 질량의 핵분열 생성물의 방출보다 더 작은 영향을 미칠 것이다.(우리)는 핵반응이 종료된 후였다.그러나 체르노빌 원전 내에서 (예를 들어 빗물이 수집되어 감속재 역할을 하는 경우) 핵반응이 다시 발생할 경우, 새로운 핵분열 생성물은 보다 높은 비방사능을 갖게 되며, 따라서 방출될 경우 더 큰 위협이 될 수 있다.사고 후 핵반응을 방지하기 위해 지하실의 주요 부분에 중성자 독소를 추가하는 등의 조치가 취해졌다.

영향들

원자로 용융의 영향은 원자로에 설계된 안전 기능에 따라 달라진다.현대식 원자로는 용융이 일어날 가능성이 거의 없도록 설계되어 있으며, 용융이 발생할 경우 원자로를 봉쇄하도록 설계되어 있다.

현대식 원자로에서는 원자로의 원자로 격납 구조 내에 부분적이든 전체적이든 핵 용융이 포함되어야 한다.따라서 (다른 큰 재해가 발생하지 않는다고 가정할 때) 용융이 원자로 자체를 심각하게 손상시켜 구조물 전체를 고방사능 물질로 오염시킬 수 있지만, 용융만으로 인해 방사능이 크게 방출되거나 [24]일반인에게 위험이 발생해서는 안 된다.

핵융해는 일련의 재난의 일부일 수 있다.를 들어 체르노빌 사고에서 노심이 녹았을 때 이미 대규모 증기 폭발과 흑연 화재가 발생했고 방사능 오염이 대량 방출되었습니다.용융 전에 운전자는 환경에 방사성 증기를 방출함으로써 원자로 내의 압력을 낮출 수 있다.이를 통해 용융을 방지하기 위한 목적으로 신선한 냉각수를 주입할 수 있습니다.

원자로 설계

가압수형 원자로는 능동적 안전조치가 없을 때 원자로 용해에 더 취약하지만, 이는 민간 원자로의 보편적인 특징이 아니다.민간 원자로 연구의 대부분은 모든 비상 시스템이 고장 나더라도 용융에 덜 취약할 수 있는 수동적 원자력 안전 기능을 갖춘 설계에 관한 것이다.예를 들어 조약돌 바닥 원자로는 무기한 냉각수의 완전한 상실이 원자로 과열을 초래하지 않도록 설계된다.General Electric ESBWRWestinghouse AP1000은 수동적으로 작동되는 안전 시스템을 갖추고 있습니다.CANDU 원자로는 예비 열제거원으로 작동하며 용융 및 노심 파괴 [21]시나리오를 배제하는 두 개의 저온 및 저압 수계통(즉, 감속재 및 실드 탱크)을 연료 주변에 가지고 있다.액체연료형 원자로는 연료를 탱크에 배출해 핵분열을 막을 뿐만 아니라 정적으로 붕괴열을 빨아들이고 핵분열 생성물(정지 후 가열의 원천)을 점진적으로 끌어냄으로써 멈출 수 있다.이상적인 것은 중복 안전 시스템이나 사람의 개입보다는 물리학을 통해 고장 안전이 가능한 원자로를 보유하는 것이다.

특정 고속 증식로 설계는 핵분열성 물질의 양이 많고 원자로 노심 내부의 중성자속이 높기 때문에 다른 원자로 유형보다 용융에 더 취약할 수 있다.통합 고속 원자로 모델 EBR [25]II와 같은 다른 원자로 설계는 용해 내성을 갖도록 명시적으로 설계되었다.체르노빌 사고 직전인 1986년 4월에 1차 펌프의 전원을 차단하여 냉각수 펌핑 전력의 상실을 시뮬레이션하기 위해 테스트를 실시했습니다.설계대로라면, 적절한 동작에 필요한 온도 이상으로 온도가 올라가자마자, 약 300초만에 자동적으로 셧다운이 됩니다.이는 단순한 대류에 의해 핵분열 생성물 방사능의 열을 처리할 수 있는 충분한 냉각 능력을 가진 미압축 액체 금속 냉각수의 비등점보다 훨씬 낮았다.발전기를 공급하는 2차 냉각수 루프를 의도적으로 차단하는 두 번째 테스트는 1차 회로에 동일한 안전 정지를 초래했다.이 테스트에서는 수냉식 원자로가 증기 터빈 회로를 상실하는 경우를 시뮬레이션했다.

코어 손상 이벤트

원자로 노심의 손상이 [26]작용한 주요 원자로 고장 목록을 다음에 나타냅니다.

미국

핵탐사 후 SL-1 노심 손상
  • BORAX-I는 임계 이탈을 탐색하고 원자로가 스스로 제한되는지 관찰하기 위해 설계된 시험용 원자로였다.최종 테스트에서는, 고의로 파괴해, 원자로가 당시 [27]예측한 것보다 훨씬 높은 온도에 도달한 것을 밝혀졌습니다.
  • EBR-I의 원자로는 1955년 11월 29일 냉각수 흐름 시험 중 부분 용융을 겪었다.
  • Santa Susana Field LaboratorySodium Reactor Experiment는 1957년부터 1964년까지 가동된 실험용 원자로로 1959년 7월 노심 용융을 경험한 세계 최초의 상업용 발전소였다.
  • 저출력 정지 원자로 1호기(SL-1)는 1961년 1월 3일 임계 이탈, 증기 폭발, 용융을 겪은 미 육군의 실험용 원자로이다.
  • Santa Susana Field Laboratory의 SNAP8ER 원자로는 1964년 사고로 연료의 80%가 손상되었다.
  • 1966년 페르미 1호 실험 고속 증식로에서의 부분 용융은 원자로를 수리할 필요가 있었지만, 그 후로는 완전한 가동을 달성하지 못했다.
  • Santa Susana Field Laboratory의 SNAP8DR 원자로는 1969년 사고로 연료의 약 3분의 1이 손상되었다.
  • 1979년 스리마일사고는 언론에서 "부분 노심 [28]융해"라고 언급되어 원자로 2를 완전히 해체하고 영구 정지시켰다.1호기는 2019년까지 계속 운영되었다.

소비에트 연방

  • 가장 심각한 예로, 체르노빌 사고, 설계 결함 및 운영자의 부주의로 인해 전원 이탈이 발생하여 용융이 발생하였습니다.보고서를(국제 원자력 기구와 세계 보건 기구, 세계 은행을 비롯한 수많은 유엔 기관들, 그리고 우크라이나, 벨로루시, 러시아 정부로 구성된)은 재해 극심한 방사선 syndrome,[29] 어쩌면 보강하는 때문이기도 28명을 죽인 체르노빌 포럼에서 공개된 자료에 따르면.sult 미래의 알려지지[30] 않은 시점에 최대 4,000개의 치명적인 암에 걸렸고 원자로 주변의 제외 구역의 영구적 대피를 필요로 했다.
  • K-27, K-140, K-431을 포함한 많은 소련 해군 핵잠수함들이 핵 용해를 경험했다.

일본.

  • 2011년 3월 지진과 쓰나미에 이은 후쿠시마 제1원전 참사 때는 발전소의 원자로 6기 중 3기가 용융되었다.제1원자력발전소의 [31][32]연료 대부분이 녹았다.

스위스

캐나다

영국

프랑스.

체코슬로바키아

차이나 신드롬

차이나 신드롬(China Syndrome, 냉각제 상실 사고)은 원자로 핵심부품의 용융이 심한 것을 특징으로 하는 원자로 운전사고로, 원자로는 격납용기와 주택건물을 연소시킨 후 반대쪽 끝에 도달할 때까지 지구의 지각과 차체를 통해 (구상적으로) "Ch"에 있는 것으로 추정된다.이 표현은 은유적이다; 핵이 지구 지각의 수 킬로미터 두께를 관통할 수 있는 방법은 없으며, 만약 핵이 지구의 중심까지 녹는다 해도, 중력의 힘에 반하여 위쪽으로 이동하지 않을 것이다.[33][34]게다가, 물질 뒤에 있는 터널은 엄청난 암석 정압에 의해 폐쇄될 것이다.게다가 미국 대륙의 대척점은 사실 중국이 아닌 인도양에 위치해 있다.

실제로 냉각수가 완전히 상실된 상황에서 콘크리트 지하의 빠른 침식 단계는 약 1시간 동안 지속되며 약 1m 깊이로 진행하다가 시간당 수cm로 느려졌다가 진피 용융이 콘크리트 분해온도(약 1,100°C) 이하로 냉각되면 완전히 멈춘다.수 미터의 콘크리트를 통해서도 며칠 안에 완전한 용융이 일어날 수 있습니다.그 후, 코륨은 기초 토양에 수 미터를 침투해, 주위에 퍼지고, 식혀지고,[35] 응고됩니다.지구핵에는 이미 무해한 천연농도의 방사성 물질(주로 우라늄-238, 토륨-232, 칼륨-40으로 각각 44억7천만년, 140억5천만년, 12억5천만년)이 존재할 가능성도 있다.[36][37]

그러나 진짜 공포는 1979년 영화 차이나 신드롬의 인용에서 비롯되었다. "그것은 발전소 바닥까지 녹아내립니다. 이론적으로 중국까지요. 하지만 물론, 지하수에 닿자마자 대기로 폭발하여 방사능 구름을 내보냅니다.사망자의 수는 바람이 어느 쪽으로 불느냐에 따라 달라지기 때문에 펜실베니아 크기의 지역은 영구적으로 거주할 수 없게 됩니다."실제 위협은 필름이 공개된 지 불과 12일 만에 펜실베이니아 스리마일 아일랜드 2공장(TMI-2)에서 용융된 노심이 중국 쪽으로 15mm 이동해 [38]원자로 압력용기 바닥에서 노심이 얼었을 때 실험됐다.따라서 TMI-2 원자로 연료와 핵분열 생성물은 연료판을 뚫었지만 용융된 노심 자체는 원자로 [39]용기의 격납용기를 파괴하지 않았다.용융 후 수소에 대한 우려로 인해 운영자들은 가스 핵분열 생성물을 포함한 방사성 가스를 대기 중으로 방출했다.핵분열 생성물의 방출은 일반적인 배경 방사선보다 적었고, 따라서 방사능과 관련된 부상이나 질병은 없었다.방사능과 그와 관련된 부상 및 질병은 30년 동안 주변 지역에서 추적되었으나 유의미한 발견이 없었다.여러 번의 오보로 인해 국민들의 혼란이 있었지만, 대피는 없었다.

체르노빌 참사 때도 비슷한 우려가 제기되었는데, 원자로가 파괴된 후 녹은 노심의 액체 코륨 덩어리가 원자로 용기의 콘크리트 바닥을 뚫기 시작했는데, 이 콘크리트 바닥은 부블러 풀 위에 위치해 있었다(비상 펌프를 위한 큰 저수지로 증기관 파열도 안전하게 억제하도록 설계되었다).RBMK형 원자로는 노심 용융을 위한 여유나 계획이 없었고, 노심 질량과 버블러 풀의 상호작용이 임박한 경우 상당한 증기 폭발을 일으켜 방사성 플룸의 확산과 크기를 증가시켰을 것이다.따라서 코륨이 도달하기 전에 거품이 이는 웅덩이를 배수해야 했습니다.그러나 초기 폭발로 인해 제어회로가 파손되어 수영장이 비게 되었습니다.3역 노동자들을 수동으로 밸브 이 수영장을 흡수하기 위해 필요한 운전할 수 있고 그 거품 용기. 수영장의 지하 파이프의 진피 질량의 후기 이미지들은 자신의 행동이 신중함 강화 자원했다.[40](그들의 임무의 극단적인 위험에도 불구하고, 3명의 근로자들은. 그리고 이 사건:2005년 심장 마비에 죽었습니다를 무사히 견뎌 냈다.나머지 2명은 2015년 현재 생존해 있습니다.)[41][42]

역사

1960년대 후반에 건설된 원자력 발전소시스템 설계는 운전 안전성에 대한 의문을 제기했고, 심각한 원자로 사고가 다량의 방사성 물질을 대기와 환경으로 방출할 수 있다는 우려를 낳았다.1970년까지 냉각재 상실 사고와 그에 따른 연료 노심 용융의 영향에 대처할 수 있는 원자로 비상 노심 냉각 시스템의 능력에 대한 의구심이 제기되었다. 이 주제는 기술과 대중 [17]매체에서 인기를 끌었다.1971년, 전 맨해튼 프로젝트(1942–1946)의 핵물리학자인 랄프 랩은 원자로 건물 구조를 녹이는 핵연료봉과 핵심부품의 가능한 연소사고와 그에 따른 방사성물질의 탈출을 설명하기 위해 "중국 증후군"이라는 용어를 사용했다.W. K. Ergen이 [18]이끄는 핵물리학 그룹의 1967년 보고서에서 도출된 가설.이 사건에서, 랩의 가상의 원전 사고는 영화적으로 차이나 신드롬(1979년)으로 각색되었다.

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메모들

레퍼런스

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외부 링크