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스리마일섬 원자력 발전소

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목차

1. 개요

스리마일섬 원자력 발전소는 미국 펜실베이니아주에 위치한 원자력 발전소로, 1974년 1호기가 가동을 시작했다. 1979년 2호기에서 냉각 시스템 오작동으로 인한 노심 용융 사고가 발생하여 국제적으로 큰 영향을 미쳤으며, 2호기는 가동이 중단되었다. 1호기는 2019년에 폐쇄되었으나, 2024년 마이크로소프트와의 전력 구매 계약 체결로 재가동이 결정되었다. 발전소는 1호기와 2호기 모두 가압수형 원자로를 사용했으며, 2018년 마지막 가동 기간 동안 7,355 GWh의 전력을 생산했다.

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스리마일섬 원자력 발전소
기본 정보
2019년 스리마일섬 원자력 발전소, 폐쇄 전
2019년 스리마일섬 원자력 발전소, 폐쇄 전
공식 명칭Crane Clean Energy Center
상태폐쇄 (재가동 계획 중)
위치펜실베이니아주 도핀 카운티 런던데리 타운십
건설 시작1호기: 1968년 5월 18일
2호기: 1969년 11월 1일
상업 운전1호기: 1974년 9월 2일
2호기: 1978년 12월 30일
폐쇄1호기: 2019년 9월 20일
2호기: 1979년 3월 28일
건설 비용15억 5700만 달러 (2007년 USD)
(}} 년 달러 기준)
소유주1호기: Constellation Energy
2호기: EnergySolutions
운영자Constellation Energy
직원 수725명 (2017년)
웹사이트Three Mile Island Decommissioning
원자로 정보
원자로 형태가압 경수로 (PWR)
원자로 공급사Babcock & Wilcox
발전소 정보
냉각 방식서스쿼해나 강
냉각탑4 × 자연 통풍식
가동 중단된 발전 용량1 × 880 MW, 1 × 819 MW (재가동 계획 중)
열 용량1 × 2568 MWth
전기 용량819 MW
전기 설비 용량 계수95.65% (2017년)
73.25% (수명 기간)
연간 발전량7.3 TWh (2018년)
245.12 TWh (수명 기간)
추가 정보
기타Three Mile Island는 미들타운, 펜실베이니아에서 강 하류로 3마일 떨어진 곳에 위치하여 이름이 붙여진 것이 아니라 섬 자체의 길이를 따서 명명되었다.
Google Map

2. 역사

스리마일섬 원자력 발전소는 제너럴 퍼블릭 유틸리티사(GPU)가 건설했다. 1968년 착공하여 1974년 9월 2일 1호기가 가동을 시작했고, 초기 운영은 GPU의 자회사인 메트로폴리탄 에디슨사가 담당했다.

1979년 3월 28일, 2호기에서 냉각 계통 고장으로 부분적인 노심 용융 사고가 발생했다. 이 사고로 방사성 물질이 누출되었고, 2호기는 영구 폐쇄되었다.[44][45]

1호기는 1998년 아메젠 에너지사에 매각되었고, 2003년 엑셀론사(Exelon Corporation)가 인수하여 운영했다. 2019년 9월 20일 1호기는 가동을 중단했으나,[74] 2024년 9월 20일 컨스텔레이션 에너지가 마이크로소프트와의 전력 구매 계약 체결을 발표하며 재가동 계획을 밝혔다.[75]

2. 1. 건설 및 운영

스리마일섬 원자력 발전소는 제너럴 퍼블릭 유틸리티사(General Public Utilities, GPU)에 의해 건설되었다. 1968년에 착공하여 1974년 9월 2일에 1호기가 가동을 시작했다. 초기 운영은 GPU의 자회사인 메트로폴리탄 에디슨사가 담당했다.

1979년 3월 28일 2호기 사고 당시, 운영 회사는 메트로폴리탄 에디슨사에서 GPU의 새로운 자회사인 GPU 뉴클리어사(GPUN)로 변경되었다.

GPUN사는 1998년까지 1호기를 운전하다가, 이후 필라델피아 전력 에너지사(PECO Energy)와 브리티시 에너지 그룹의 합작 벤처인 아메젠 에너지사(AmerGen Energy Company)에 매각했다.

2000년 엑셀론사(Exelon Corporation)는 PECO 에너지사(PECO Energy Company)와 유니콤사(Unicom)의 합병으로 설립되었으며, PECO의 아메젠 지분을 인수하였다. 2003년 엑셀론은 아메젠의 영국 에너지사(British Energy) 지분을 인수하여 1호기를 직접 소유 및 운영하게 되었다.[57]

2. 2. 1979년 2호기 사고

1979년 3월 28일, 스리마일섬 원자력 발전소 2호기에서 냉각 시스템 오작동으로 인해 부분적인 노심 용융 사고가 발생했다. 당시 운영 회사는 메트로폴리탄 에디슨사에서 GPU의 새로운 자회사인 GPU 뉴클리어사(GPUN)였다. 이 사고로 약 43,000 큐리의 방사성 크립톤-85 가스와 20 큐리 미만의 아이오딘-131이 주변 환경으로 누출되었다.[44][45]

2010년 6월, 좌측에 비활성화된 2호기가 있는 스리마일 섬 원자력 발전소 사진


사고 이후 2호기는 영구 폐쇄되었으며, 1993년까지 사고 수습 및 오염 제거 작업이 진행되었다.

2. 2. 1. 사고의 영향

스리마일 섬 원자력 발전소 사고는 미국 내 원자력 발전에 대한 대중의 인식에 큰 영향을 미쳤다. 사고 발생 12일 전에 개봉한 영화 "차이나 신드롬"은 이 사건과 맞물려 큰 주목을 받았다. 역학 조사 결과, 사고로 인한 암 발생 증가 등의 건강 문제는 발견되지 않았으나, 소송 합의금으로 약 2500만달러가 지급되었다.

2. 3. 1호기 운영 중단 및 재가동

2017년, 엑셀론은 셰일 가스 가격 하락과 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 후 운영 비용 상승으로 인한 경제성 악화를 이유로 2019년 9월에 1호기를 폐쇄할 예정이라고 발표했다.[72] 2019년 9월 20일, 1호기는 예정대로 가동을 중단했다.[74]

2024년 9월 20일, 컨스텔레이션 에너지는 마이크로소프트와의 20년간의 전력 구매 계약 체결을 발표하며, 스리마일 섬 원자력 발전소 1호기를 재가동할 계획을 밝혔다.[75] 1호기는 '크리스토퍼 M. 크레인 청정에너지 센터'로 개명될 예정이다. 컨스텔레이션 에너지는 규제 승인을 조건으로 발전소 업그레이드에 16억달러를 투자할 예정이다.[69]

3. 시설

스리마일섬 원자력 발전소는 1호기와 2호기, 두 기의 원자로로 구성되어 있다. 두 원자로 모두 가압수형 원자로(PWR) 형식이다. 1호기는 837MW, 2호기는 959MW의 출력을 낼 수 있었다. 1호기는 1974년 6월 19일 운전을 시작하여 2019년 9월 20일까지 가동되었다. 2호기는 1978년 12월 30일 운전을 시작했으나, 1979년 3월 28일 스리마일섬 원자력 발전소 사고로 인해 가동이 중단되었다.[6]

스리마일섬 원자력 발전소 원자로
원자로형식전기 출력운전 개시운전 종료사고 발생
1호기가압수형 원자로(PWR)837MW1974년 6월 19일2019년 9월 20일
2호기가압수형 원자로(PWR)959MW1978년 12월 30일1979년 3월 28일


3. 1. 1호기

'''스리마일섬 원자력 발전소 1호기'''(TMI-1)는 밥콕 앤 윌콕스가 설계한 가압 경수로(PWR)로, 순 발전 용량은 819 MWe였다. 1974년 4월 19일에 처음 가동되었고, 같은 해 9월 2일에 상업 운전을 시작했다.[31] 초기 건설 비용은 미화 4억 달러였으며, 이는 2018년 달러 가치로 20억달러에 해당한다.[30]

1호기는 40년 동안 운전할 수 있도록 허가받았으며, 2009년에 20년 연장 허가를 받아 2034년 4월 19일까지 운전할 수 있었다.[32][33] 그러나 엑셀론(Exelon)이 주 정부로부터 보조금을 받지 못해 운영을 지속할 수 없다고 발표함에 따라 2019년 9월 20일에 폐쇄되었다.[35][36][37]

1호기는 두 개의 자연 통풍 냉각탑을 사용하여 주 응축기에 폐쇄 사이클 냉각 시스템을 갖추고 있었다. 냉각탑에서 증발로 손실된 물을 보충하기 위해 강에서 보충수를 끌어왔다. 냉각탑을 한 번 통과한 강물은 보조 부품을 냉각하고 원자로가 정지되었을 때 붕괴열을 제거하는 데 사용되었다.

1979년 2월 17일, TMI-1은 재장전을 위해 가동을 중단했다. 대중의 반대, 여러 연방 법원 가처분 결정, 일부 기술 및 규제 관련 문제로 인해 6년 이상 가동이 중단되었다가 1985년 10월 9일에 재가동되었다.[34]

2019년 9월 스리마일섬과 펜실베이니아주 골즈보로 사진


스리마일섬 사고 몇 주 후, 배경에 해리스버그 국제공항이 있고, 그 뒤로 스리마일섬이 보인다.


1호기의 소유주인 컨스텔레이션 에너지는 원자로가 "최상의 상태"이며, 재가동 결정 시 3년 안에 가동될 것으로 예상했다. 컨스텔레이션은 재개장을 위한 잠재적 결정을 위해 테스트를 진행하고 있다.[38]

3. 1. 1. 1호기 관련 사건

1993년 2월, 정신 질환 병력이 있는 남성이 스리마일섬 원자력 발전소 검문소를 통과한 후 출입문을 부수고 들어갔다. 그는 차를 몰아 안전 문을 뚫고 1호기 터빈 건물에 진입했다. 이 침입자는 터빈 건물에 숨어 있다가 4시간 만에 체포되었다.[39]

2001년 9월 11일 테러 당시와 직후, 유나이티드 항공 93편이 스리마일섬으로 향하고 있다는 우려가 있었다. 미국 원자력 규제 위원회(NRC)는 미국 내 모든 원자력 발전소의 보안 등급을 최고 수준으로 격상시켰다. 유나이티드 항공 93편은 스리마일섬에서 서쪽으로 약 217km 떨어진 스토니크릭 타운십, 펜실베이니아주 섕크스빌 외곽의 들판(현재의 93편 국립 기념관)에 추락했으며, 실제 목표는 워싱턴 D.C.로 추정되었다.[40][41]

2009년 11월 21일, 작업자들이 파이프를 절단하는 동안 TMI-1의 격납 건물 내부에서 방사능 유출 사고가 발생했다. 엑셀론 사는 "새로운 증기 발생기를 내부로 옮기기 위해 격납 건물 벽에 뚫린 임시 개구부의 모니터에서 판독값이 약간 증가했다가 정상으로 돌아왔다. 약 20명의 직원이 경미한 방사선 노출 치료를 받았다"고 밝혔다.[42] 방사능이 격납 건물을 벗어나지 않았고 대중에게 위험이 없다고 여겨졌다. 내부 공기 중의 오염은 격납 건물 내부의 기압 변화로 인해 원자로 배관 시스템의 작은 방사성 입자가 떨어져 나가면서 발생했다. 일부 입자는 건물 내부에서 공기 중에 떠돌아다녔고, 이러한 물질을 감지하기 위해 설치된 일련의 모니터에 의해 감지되었다. 이러한 기압 변화는 정기 점검 활동을 지원하기 위해 건물 내부의 환기 팬을 작동시킬 때 발생했다. 현장에서는 향후 기압 변화를 방지하기 위해 환기 시스템을 수정했다. 다음 날에도 이 프로젝트에 대한 작업이 계속되었다. 2010년 1월 24일, TMI-1이 재가동되었다.[43]

3. 2. 2호기

서쪽에서 바라본 가동 당시의 2호기


'''스리마일 섬 2호기'''는 밥콕 앤 윌콕스가 설계한 가압 경수로(PWR)였으며, 순 발전 용량은 906 MWe였다. 1978년 12월 30일에 상업 운전을 시작했으나, 1979년 3월 28일에 발생한 스리마일섬 원자력 발전소 사고로 인해 영구 폐쇄되었다.[46]

1979년 3월 28일, 냉각 시스템 오작동으로 인해 원자로 노심의 부분적인 노심 용융이 발생했다. 이로 인해 약 43,000 큐리(1.59 PBq)의 방사성 크립톤-85 가스(반감기 약 11년)와 20 큐리(740 GBq) 미만의 아이오딘-131(반감기 약 8일)이 주변 환경으로 유출되었다.[6]

이 사고로 거의 200만 명이 방사선에 노출되었다.[47] 세계 원자력 협회와 컬럼비아 대학교의 역학자 모린 해치의 보고서에 따르면, 사고로 인한 사망, 부상 또는 유해한 건강 영향은 없었다.[48][7][49] 펜실베이니아 보건부는 사고 당시 스리마일섬에서 약 8.05km 이내에 거주했던 30,000명 이상의 사람들의 등록부를 1997년까지 유지했지만, 특별한 건강 영향의 증거는 발견되지 않았다.[50] 추가적인 역학 연구에서도 사고로 인한 암 발생 증가는 나타나지 않았다.[8][9][10] 그러나, 현재 진행 중인 소송에서 부상에 대해 논의하지 않기로 합의한 사람들에게 약 2,500만 달러의 보험 합의금이 지급되었다.[51]

1993년 8월 14일자 ''뉴욕 타임스'' 보도에 따르면 사고 발생 14년 후 청소가 완료되었고, 미국 NRC에 따르면 230만 갤런의 폐수가 제거되었다.[53]

이 사건은 국제적으로 널리 알려졌으며, 특히 미국에서 여론에 큰 영향을 미쳤다. 핵 재난에 관한 영화인 ''차이나 신드롬''은 사고 12일 전에 개봉하여 대중으로부터 뜨거운 반응을 얻으며 흥행에 성공했다.[54]

3. 2. 1. 2호기 발전기

'''스리마일 섬 2호기'''는 1호기와 마찬가지로 B&W사가 건설한 가압수형 원자로였다. TMI-2는 순 발전 용량이 906MW로, 819MW를 생산하는 TMI-1보다 약간 더 컸다. 2호기는 1978년 2월 8일에 운영 허가를 받았고, 1978년 12월 30일에 상업 운전을 시작했다. TMI 2호기는 1979년 스리마일 섬 원자력 발전소 사고 이후 영구적으로 가동이 중단되었다.[46]

2010년 1월 22일, 미국 원자력 규제 위원회(NRC) 관계자는 스리마일섬의 손상된 2호기 원자로에서 꺼낸 발전기가 노스캐롤라이나주 뉴힐에 있는 셰론 해리스 원자력 발전소에서 사용될 것이라고 발표했다. 이 발전기는 두 부분으로 나뉘어 운송되었으며, 총 무게는 670ton이었다. 2010년 11월 셰론 해리스 원자력 발전소의 연료 재장전 정비 기간 동안 발전기가 개조 및 설치되었다.

4. 발전량

2018년 마지막 가동 기간 동안 스리마일섬은 7,355 GWh의 전력을 생산했다. 같은 해 펜실베이니아주에서 생산된 총 전력의 약 39%가 원자력 발전을 통해 생산되었으며(총 215 TWh 중 원자력 83.5 TWh), 스리마일섬 발전소는 주 전체 생산량의 약 4%를 기여했다.[28]

스리마일섬 발전소의 발전량 (단위: MWh)[29]
연도1월2월3월4월5월6월7월8월9월10월11월12월연간 (총계)
2001598,586558,484617,640540,691309,720427,684591,460588,699562,563130,2080491,0285,416,763
2002628,077569,814631,547606,413622,103575,870609,816609,997595,565619,838610,530633,9497,313,519
2003631,984572,521631,971605,628624,685597,862610,219609,588592,306309,494-8,042418,8156,197,031
2004628,992592,136630,817606,796595,895590,383593,006609,964594,931628,330606,727595,2577,273,234
2005634,556574,716633,072603,671622,371590,245606,729606,110590,523431,976227,852633,6406,755,461
2006634,770574,064629,263604,524620,189592,955607,024610,066598,981626,894533,567594,7317,227,028
2007633,504571,450628,411604,807616,716591,972610,453608,744591,535387,453173,525626,7246,645,294
2008634,479593,989631,886606,166622,685593,699611,785615,991591,191620,414610,566632,2477,365,098
2009632,599571,398627,785601,665613,866593,159610,822607,848593,508438,962-2,70305,888,909
2010132,230564,608571,255599,167558,978586,421604,409594,950568,086621,174607,344625,1286,633,750
2011625,004564,025622,273595,735593,238589,577599,464603,021563,240453,96882,899626,3856,518,829
2012629,556589,831624,849608,509613,382596,485610,350417,839478,175624,454614,324630,5037,038,257
2013629,685570,617629,618606,648621,454595,263610,260614,906599,698536,50461,179583,2366,659,068
2014629,732534,623629,723608,793614,408614,413613,793616,228598,666625,480610,804630,9827,327,645
2015631,581569,154629,454607,974490,525594,154577,760613,283593,923576,59484,416629,2236,598,041
2016630,503587,527627,463607,175620,556588,999599,964609,354593,371622,807607,486387,4477,082,652
2017629,440569,389629,237604,756622,133594,829610,064615,158336,473404,367612,290632,1246,860,260
2018633,552571,419630,787607,853614,580594,845611,421609,506594,668623,620611,295632,2787,335,824
2019632,206570,764629,016604,853617,709594,819608,513605,781350,5350----5,214,196


5. 비상 계획 구역

미국 원자력 규제 위원회(NRC)는 원자력 발전소 주변에 두 개의 비상 계획 구역을 정의한다. 반경 약 16.09km의 플룸 노출 경로 구역은 주로 공기 중 방사성 오염에 대한 노출 및 흡입과 관련이 있으며, 약 약 80.47km의 섭취 경로 구역은 주로 방사능에 오염된 음식과 액체의 섭취와 관련이 있다.[26]

2010년 미국 인구 조사 분석에 따르면, 스리마일 섬에서 약 16.09km 이내의 인구는 211,261명으로 10년 만에 10.9% 증가했다. 약 80.47km 이내의 인구는 2,803,322명으로 2000년 이후 10.3% 증가했다. 50마일 이내의 도시로는 해리스버그(시내 중심까지 약 19.31km), 요크(시내 중심까지 약 20.92km), 랭커스터(시내 중심까지 약 38.62km)가 있다.[27]

6. 지진 위험

원자력 규제 위원회는 2010년 8월에 발표된 연구에서 스리마일섬 원자력 발전소 원자로의 노심 손상을 일으킬 만큼 강력한 지진이 매년 발생할 위험을 25,000분의 1로 추정했다.[70][71]

7. 폐로

1979년 TMI-2 사고 이후, 연료의 약 99%와 손상된 원자로 잔해는 원자로 용기와 관련 시스템에서 제거되어 아이다호 아이다호 국립 연구소로 운송되었다.[65] 1993년 발전소의 초기 정리가 완료된 이후, TMI-2는 해체 후 감시 저장(Post Defueling Monitored Storage, PDMS) 상태로 유지되었으며, 발전소의 안전과 안정성을 확보하기 위해 지속적으로 감시받고 있다. 현장에 남아있는 나머지 1%의 잔류 연료는 2029년까지 제거될 예정이다.[65]

스리마일섬의 폐쇄된 원자력 발전소와 관련 구조물을 해체하는 데 드는 비용은 9.18억달러로 추산된다.[66]

참조

[1] 웹사이트 EIA - State Nuclear Profiles https://www.eia.gov/[...] United States Energy Information Administration 2017-10-03
[2] 웹사이트 Three Mile Island Generating Station https://www.exelonco[...]
[3] 웹사이트 PRIS - Reactor Details https://pris.iaea.or[...]
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