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스리마일섬 원자력 발전소 사고

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목차

1. 개요

스리마일섬 원자력 발전소 사고는 1979년 3월 28일 미국 펜실베이니아주 스리마일섬 원자력 발전소 2호기에서 발생한 사고이다. 자동 밸브 고장과 운전원의 실수로 냉각수 공급이 중단되어 노심이 부분적으로 녹아내리는 사고가 발생했으며, 다량의 방사성 물질이 유출되었다. 이 사고는 원자력 발전의 안전성에 대한 우려를 증폭시켰고, 미국의 원자력 산업에 큰 영향을 미쳤다. 사고 이후 케메니 위원회의 조사와 건강 영향 연구가 진행되었으며, 대중 문화에도 다양한 방식으로 반영되었다.

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  • 스리마일섬 원자력 발전소 사고 - 차이나 신드롬
    차이나 신드롬은 1979년 개봉한 미국의 스릴러 영화로, 원자력 발전소의 안전 문제를 다루며, 발전소 사고와 은폐를 통해 핵발전소의 안전에 대한 질문을 제기한다.
스리마일섬 원자력 발전소 사고
지도 정보
기본 정보
사건 이름스리마일 섬 원자력 발전소 사고
발생 날짜1979년 3월 28일
발생 시간04:00 (동부 표준시 UTC−5)
발생 장소펜실베이니아주 도핀군 런던데리 타운십, 미국
결과국제 원자력 사고 척도 레벨 5 (광범위한 영향이 있는 사고)
비고펜실베이니아 주, 1999년 3월 25일 지정http://www.phmc.state.pa.us/apps/historical-markers.html
사고 개요
사고 원인냉각 문제로 인해 2번 원자로의 노심 일부 용융 발생
국제 원자력 사고 척도 등급레벨 5
시스템
2차 계통증기 발생기 튜브, 증기 터빈, 응축기 및 관련 파이프, 펌프, 히터는 원자로 냉각 시스템의 열에너지를 전력 생산을 위한 기계적 에너지로 변환하는 데 사용된다.
1차 계통원자로 용기, 증기 발생기, 원자로 냉각재 펌프, 가압기 및 연결 배관으로 구성된다. 원자로 냉각재 루프는 원자로 냉각재 펌프, 증기 발생기 및 이러한 구성 요소를 원자로 용기에 연결하는 배관이다.
원인 및 책임
책임 기관메트 에드, GPU, 밥콕 앤드 윌콕스, 미국 원자력 규제 위원회는 운영자 훈련의 미흡함에 대한 책임 공유
설계 결함구별되지 않은 경보음, 불편한 기기 및 제어 장치 배열, 압력 용기 내 수위 또는 열린 상태로 고정된 PORV의 위치를 나타내는 명확한 지표의 부재
방사능 영향
평균 방사선량사고 당시 TMI-2 주변의 약 2백만 명의 사람들은 일반적인 배경 방사선량보다 평균 약 1 밀리렘의 방사선량만 받은 것으로 추정됨
최대 방사선량부지 경계에서 사람에게 노출된 최대 방사선량은 배경 방사선량보다 100밀리그램 미만이었을 것임.
건강 영향사고 후 몇 달 동안 인간, 동물 및 식물 생활에 대한 방사선으로 인한 잠재적 부작용에 대한 질문이 제기되었지만, 사고와 직접적인 관련성을 입증할 수 없었음.
환경 영향공기, 물, 우유, 식생, 토양 및 식품의 수천 개의 환경 샘플을 수집한 결과, 사고로 인한 방출로 인한 매우 낮은 수준의 방사성 핵종이 확인됨.
건강 관련 연구 결과
암 발생률스리마일 섬 주변 주민의 암 발생률에 대한 여러 연구가 진행되었으나, 사고와 직접적인 인과 관계를 찾지 못했음.
갑상선암도핀 카운티에서는 갑상선암 발생률이 증가하지 않았고, 요크 카운티와 랭커스터 카운티에서 갑상선암 발생률이 증가하는 경향을 보였으나, TMI 사고와의 인과 관계는 없음.
분자 프로필스리마일 섬 핵 사고의 영향을 받은 환자의 갑상선암에서 변형된 분자 프로필 확인
사망 암스리마일 사고 관련 사망 암은 333건으로 추정
사후 처리
정화 작업14년간의 정화 작업 완료 (1993년)
정화 비용달러
인공지능 데이터 센터마이크로소프트, 인공지능 데이터 센터를 스리마일 섬 원자력 발전소 부지에 건설

2. 사고 경위

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1979년 3월 28일 새벽 4시, 스리마일섬 원자력 발전소 2호기는 정격출력의 97%로 운전 중이었다. 자동밸브 장치 이상으로 열 교환기에 물 공급이 중단되었고, 2차계통 보조급수기까지 작동하지 않았다. 긴급노심냉각장치(ECCS)가 작동했지만, 운전원 실수로 ECCS 작동이 잠시 중단되어 상황이 통제 불능 상태가 되었다.

열 교환기에서 냉각수 온도를 낮추지 못하면서 냉각수가 증발해 증기 압력이 높아져 파이프가 파괴되었고, 터빈과 원자로가 자동으로 정지되었다. 하지만 몇 시간 만에 원자로 1차 계통이 파괴되어 냉각수가 유출되었고, 온도가 5000도 이상으로 치솟았다. 핵 연료봉이 녹아 원자로 용기 내부 하부반구(Lower plenum)까지 흘러갔으나, 원자로 용기(Reactor Pressure Vessel)는 파손되지 않았다. 건물 내 방사능 수치는 정상치보다 1000배 높았다.

여러 겹의 방어선을 설치해 사고 확대를 막는 심층 방호 시스템도 제대로 작동하지 않아, 다섯 겹 보호막 중 네 번째 방호벽까지 뚫렸다. 통제실 계기판은 모순된 신호를 보냈고, 사고 발생 16시간 후에야 상황이 파악되었다. 냉각 펌프 작동으로 온도가 내려가기 시작했으나, 이미 노심 절반 이상이 녹은 뒤였다.

원자로 중심부 부분 노출로 핵연료 외피 지르코늄이 과열 증기와 반응해 다량의 수소 기체가 발생했다. 이 수소 기체 일부는 원자로 중심에서 격납용기로 흘러갔고, 일부 방사성 기체가 대기 중에 노출된 사실은 이틀 뒤 확인되었다.[180]

사고 원인은 다음과 같다.

  • 1차 원인: 2차 냉각 장치 condensate polishers에서 blockage 현상이 발생했다. 압축공기로 해결하려 했으나, 레진 일부가 물에 밀려 역지밸브를 개방하고 계측공기배관으로 들어가 주급수펌프, 복수기 부스터펌프, 복수기펌프를 정지시켰다.
  • 2차 원인: 주급수 차단 시 보조급수계통이 작동해야 하나, 보수점검으로 밸브가 잠겨 작동하지 않았다. 1차 계통 열 제거가 불가능해져 온도와 압력이 급상승, 가압기 방출밸브가 자동 개방되었다.
  • 3차 원인: 1차 계통 압력 저하 시 가압기 방출밸브가 닫혀야 했으나, 불완전하게 닫혀 냉각수가 계속 유출되었다. 유출된 물은 원자로배수탱크에 모이다 파열판 파열로 원자로 건물로 빠져나왔다.
  • 운전원 과실: 1차측 증기-물 혼합 흐름으로 냉각수펌프가 요동치자 운전원이 펌프를 정지시켰다. 가압기 방출밸브 닫힘 지시 계기는 정상 신호를 보내 냉각수 방출을 인지하지 못했다. 안전주입계통 작동에도 불구, 잘못된 수위계측 정보로 냉각수가 충분하다고 판단해 안전주입을 차단했다.


결론적으로, 작은 실수, 운전 중 지침 위반, 설비 결함, 운전원 실수가 겹쳐 핵연료 용융이 발생했다.[181]

2. 1. 배경

thumb에서의 반핵 운동]]

사고가 발생한 쓰리마일섬 원자력발전소(Three Mile Island Nuclear Generating Station)는 주도 해리스버그 교외를 흐르는 서스쿼해나강(Susquehanna River)의 주변 약 5km(3마일)의 섬인 쓰리마일섬(Three Mile Island)에 위치한 원자력발전소이다. 이 섬에는 해당 원전만 있다.

쓰리마일섬 원자력발전소는 2기의 원자로를 보유하고 있으며, 그중 2호기는 밥콕&윌콕스사(Babcock & Wilcox Company)가 설계한 가압경수로(Pressurized Water Reactor, PWR)로 전력 출력 96만 kW였다. 사고 당일, 1호기는 연료봉 교체 작업으로 정지 중이었고, 2호기는 상업 운전 시작 후 3개월이 경과하여 정격 출력의 97%로 운전 중이었다.[22]

1979년 3월 28일 수요일, 부분적인 핵융해로 이어지는 주요 사건은 TMI-2의 2차 루프에서 동부 표준시(EST) 오전 4시 0분 36초에 시작되었다.[23]

사고의 초기 원인은 11시간 전, 운영자들이 8개의 응축수 정제기 중 하나의 막힘을 해결하려는 시도 중에 발생했다. 응축수 정제기는 2차 루프 물을 정화하는 정교한 필터이다. 이러한 필터는 증기 발생기에서 광물질 및 기타 불순물이 축적되는 것을 막고 2차 측면의 부식률을 낮추도록 설계되었다.

이러한 수지 필터의 막힘은 흔하며 일반적으로 쉽게 해결되지만, 이 경우에는 압축 공기를 사용하여 고착된 수지를 제거하는 일반적인 방법이 실패했다. 운영자들은 물에 압축 공기를 불어넣어 물의 힘으로 수지를 제거하기로 결정했다. 그들이 수지를 제거했을 때, 소량의 물이 고착된 체크 밸브를 통과하여 공기 배관으로 들어갔다. 이는 결국 오전 4시경에 급수 펌프, 응축수 증압 펌프, 응축수 펌프가 정지되도록 하여 터빈 트립을 일으켰다.[181]

2. 2. 원자로 과열 및 안전밸브 오작동

1979년 3월 28일 새벽 4시, 스리마일섬 원자력 발전소 2호기(TMI-2)는 정격출력의 97%로 운전 중이었다. 자동밸브 장치 이상으로 열 교환기에 물 공급이 중단되었고, 보조급수기까지 작동하지 않았다. 긴급노심냉각장치(ECCS)가 작동했지만, 운전원의 실수로 ECCS 작동이 한동안 중단되면서 상황이 악화되었다.

냉각수 온도가 낮아지지 못하자 냉각수가 증발하며 증기 압력이 높아져 파이프가 파괴되었고, 터빈과 원자로가 자동으로 정지되었다. 하지만 원자로의 1차 계통이 파괴되어 냉각수가 유출되었고, 온도는 5000도 이상으로 치솟았다. 핵 연료봉이 녹아내리기 시작했고, 원자로 용기 내부 하부반구(Lower plenum)까지 흘러들어갔지만, 다행히 원자로 용기(Reactor Pressure Vessel)는 파손되지 않았다.

사고 초기, 2차 냉각 장치의 condensate polishers에서 blockage 현상이 발생했다. 담당자는 압축공기를 이용해 문제를 해결하려 했으나, 이 과정에서 레진 일부가 물에 밀려 역지밸브를 개방하고 계측공기배관으로 들어가 주급수펌프, 복수기 부스터펌프 및 복수기펌프를 모두 정지시켰다.

주급수 공급이 차단되면 보조급수계통이 작동해야 하지만, 당시 보조급수계통은 원자로 운전 중임에도 보수점검을 위해 밸브가 잠겨 있어 작동하지 않았다. 이는 증기발생기를 통한 1차 계통의 열 제거를 불가능하게 만들었고, 1차 계통의 온도와 압력을 급격히 상승시켜 가압기 방출밸브를 자동으로 열리게 했다.

1차 계통 압력이 떨어지면서 가압기 방출밸브가 닫혔어야 했지만, 불완전하게 닫히면서 냉각수가 계속 유출되었다. 이 물은 원자로배수탱크에 모이다가 파열판 파열로 원자로 건물로 빠져나왔다.

1차측에 증기와 물이 섞여 흐르면서 냉각수펌프가 요동치자, 운전원은 펌프를 정지시켰다. 가압기 방출밸브 닫힘을 지시하는 계기는 정상 신호를 보내 운전원은 냉각수 방출을 인지하지 못했다. 안전주입계통이 작동되어 냉각수를 주입해야 했지만, 운전원은 잘못된 수위계측기 정보로 냉각수가 충분하다고 판단해 안전주입을 차단했다. 결국 냉각수 공급은 차단되고, 핵연료 용융이 시작되었다.

증기발생기가 급수를 받지 못하면서 원자로냉각재계통(RCS)[24]의 열전달이 감소했고, RCS 온도가 상승했다. 가열된 냉각재는 팽창하여 압력조절기[25][26][27]로 급증, 수증기 기포를 압축했다. RCS 압력이 2255psi에 도달하자 파일럿 작동 안전밸브(PORV)가 열려 수증기를 방출했다. RCS 압력은 계속 상승, 터빈 정지 8초 후 2355psi에서 원자로가 스크램되어 핵연쇄반응을 정지시켰다. 그러나 원자로는 붕괴열을 계속 발생시켰다.[29][30][31]

급수 펌프 정지 시 3개의 비상 급수 펌프가 자동으로 작동했지만, 운전원은 두 비상 급수 라인의 차단 밸브가 닫혀 비상 급수가 차단된 것을 알아채지 못했다. 한 밸브 위치 표시등은 정비 태그에 가려져 있었고, 다른 밸브 표시등을 놓친 이유는 불분명하다.[32] 밸브 폐쇄는 원자력규제위원회(NRC) 규정 위반이었다.[35]

원자로 정지 후 2차 계통 증기 밸브 작동으로 RCS 온도가 낮아졌고, 냉각재 수축과 열린 PORV를 통한 냉각재 손실로 RCS 압력과 압력조절기 수위가 떨어졌다. 터빈 정지 후 15초, 냉각재 압력은 PORV 재설정 설정치인 2205psi로 떨어졌다. PORV 솔레노이드 전력은 차단되었지만, 안전밸브는 열린 채로 고정되어 냉각수가 계속 방출되었다.[36]

사고 후 조사에서 PORV 표시는 설계 결함 중 하나로 밝혀졌다.[9] 밸브 위치 표시가 없었고, 제어반 표시등[37]은 PORV 솔레노이드 전력 공급 여부만 나타냈다.[38] ''Light on – RC-RV2 open''[39] 표시등이 꺼지자 운전원들은 밸브가 닫혔다고 오판했다.[40][41]

운전원들은 PORV 표시기의 모호성을 이해하고 다른 확인 방법을 찾도록 훈련받지 않았다. 다운스트림 온도 표시기는 고정된 밸브를 암시할 수 있었지만, "안전 등급" 표시기가 아니었고, 7피트 높이 계기판 뒤에 있어 시야에서 벗어났다.[42]

2. 3. 1차 냉각 계통 감압

1979년 3월 28일 새벽 4시, 스리마일섬 원자력 발전소 2호기에서 자동밸브 장치 이상으로 열 교환기에 물 공급이 중단되었다. 보조급수기까지 작동하지 않았고, 긴급노심냉각장치(ECCS)는 운전원의 실수로 작동이 중지되어 통제 불능 상태가 되었다. 열 교환기에서 냉각수 온도를 낮추지 못하자 냉각수가 증발하여 증기 압력이 높아져 파이프가 파괴되었고, 터빈과 원자로가 자동으로 정지되었다.

1차 계통 감압의 주요 원인은 2차 냉각 장치 중 condensate polishers에서 발생한 blockage 현상을 해결하는 과정에서 계측공기배관으로 물이 들어가 주급수 펌프, 복수기 부스터펌프 및 복수기펌프가 모두 정지했기 때문이다. 주급수 공급이 차단되면 원자로가 정지하더라도 노심의 잔열을 제거하기 위해 보조급수계통이 작동되어야 하지만, 당시 보조급수계통은 점검을 위해 밸브를 잠가 놓아 작동되지 않았다.

증기발생기를 통한 1차 계통의 열 제거가 이루어지지 않아 1차 계통의 온도와 압력이 급격히 증가했고, 가압기 방출밸브(PORV)가 자동으로 열렸다. 그러나 PORV는 닫혔어야 했지만 불완전하게 닫혀 1차측 냉각수가 계속 유출되었다. 이 물은 원자로배수탱크에 모이다가 파열판이 파열되어 원자로 건물로 빠져나갔다.

1차측에 증기와 물이 섞여 흐르면서 냉각수펌프가 요동치자 운전원은 펌프를 정지시켰고, PORV가 닫혔다는 잘못된 신호로 인해 냉각수 방출을 인지하지 못했다. 1차계통 압력이 급격히 떨어져 안전주입계통이 작동되었으나, 운전원은 잘못된 수위계측기 정보로 냉각수가 충분하다고 판단하여 안전주입을 차단했다. 결국 PORV를 통해 냉각수는 계속 빠져나갔지만 냉각수 공급원은 모두 차단되어 핵연료 용융이 시작되었다.

사고 발생 1분도 채 지나지 않아, RCS(원자로냉각계통) 압력이 떨어지고 있음에도 불구하고 압력조정기의 수위가 상승하기 시작했다. PORV가 열린 채 고착됨에 따라 RCS에서 냉각재상실사고(LOCA)가 발생했다. 운전원들은 압력조정기의 높은 수위 표시로 인해 혼란을 느껴 1차 루프가 "고체화"되는 것을 우려했고, 훈련에서 이를 절대 허용해서는 안 된다는 교육을 받았기 때문에 LOCA를 인식하지 못했다. 이로 인해 자동으로 작동된 비상심냉각펌프를 운전원이 끄게 되었다.[45][46][47]

PORV가 계속 열린 상태에서 PORV에서 배출되는 물을 모으는 압력조정기 안전밸브 탱크가 과다 충전되어 격납건물 배수조가 채워지고 오전 4시 11분에 경보가 울렸다. 오전 4시 15분에 압력조정기 안전밸브 탱크의 안전판이 파열되면서 방사성 냉각재가 일반 격납건물로 누출되기 시작했다.[49]

2. 4. 부분 용융 및 추가 방사성 물질 방출

1979년 3월 28일 새벽 4시경, 스리마일섬 원자력 발전소 2호기(TMI-2)에서 증기 압력 증가로 파이프가 파괴되어 터빈과 원자로가 자동으로 정지되었다. 그러나 원자로 중심부가 부분적으로 노출되면서, 핵연료 외피에 사용된 지르코늄이 과열된 증기와 반응하여 많은 양의 수소 기체가 발생하였다.[180]

오전 6시 직후, 원자로 노심 상단이 노출되었고, 극심한 열로 인해 증기와 지르칼로이 연료봉 피복 사이에 반응이 일어나 이산화 지르코늄, 수소 및 추가적인 열이 발생했다. 이 반응으로 연료봉 피복이 녹고 연료 펠릿이 손상되어 방사성 동위원소가 원자로 냉각재로 방출되었고, 같은 날 오후 원자로 건물 내에서 소규모 폭발을 일으킨 것으로 추정되는 수소 가스가 생성되었다.[50]

2. 5. 비상사태 선포와 초기 대응

1979년 3월 28일 오전 6시 56분, 발전소 감독관이 현장 비상 사태를 선포했고, 30분도 채 지나지 않아 발전소장 게리 밀러가 일반 비상 사태를 선언했다.[53] 메트로폴리탄 에디슨(Met Ed)은 펜실베이니아 주 재난관리청에 통보했고, 이는 다시 주 및 지방 당국, 펜실베이니아 주지사 리처드 L. 손버그와 부지사 윌리엄 스크랜턴 3세에게 연락했다.[54] 손버그 주지사는 사고에 대한 정보 수집 및 보고 책임을 스크랜턴 부지사에게 맡겼다.[54]

발전소 운영자들의 불확실성은 Met Ed가 정부 기관과 언론에 제공한 단편적이고 모호하거나 상반되는 진술, 특히 현장 외부 방사능 누출 가능성과 심각성에 대한 진술에 반영되었다.[55] 스크랜턴 부지사는 기자 회견을 열어 "소량의 방사능이 누출되었지만... 정상적인 방사능 수치의 증가는" 감지되지 않았다고 말했지만, 이는 다른 관계자 및 Met Ed의 발표와 모순되었다.[56]

Met Ed가 발전소에서 증기 배출을 실시하기 전에 이를 알리지 않았다는 사실에 분노하고, 회사가 사고의 심각성을 축소하고 있다고 확신한 주 당국은 미국 원자력 규제 위원회(NRC)에 도움을 요청했다.[58] NRC는 메릴랜드주 베데스다에 있는 비상 대응 본부를 가동하고 직원들을 쓰리마일 섬으로 파견했다. NRC 위원장 조셉 헨드리와 위원 빅터 길린스키[59]는 처음에 이 사고를 "우려할 만한 사항이지만 경보를 발령할 상황은 아니다"라고 평가했다.[60]

길린스키 위원은 기자들과 의회 의원들에게 상황을 설명하고 백악관 직원들에게 정보를 전달했으며, 오전 10시에는 다른 두 명의 위원과 회의를 가졌다.[61] 그러나 NRC는 주 당국과 마찬가지로 정확한 정보를 얻는 데 어려움을 겪었고, 명확한 지휘 체계가 부족하고, 전력 회사에 무엇을 해야 할지 지시하거나 현지 지역의 대피를 명령할 권한이 없었기 때문에 조직적으로 비상 사태에 대처할 준비가 되어 있지 않다는 점에서 더욱 어려움을 겪었다.[61]

길린스키 위원은 2009년 기사에서 "원자로 운전원이 용융점에 가까운 연료 온도를 측정했다는 사실을 아는 데 5주가 걸렸다"고 적었으며,[62] "발전소 운전원이 오전 8시경 NRC에 연락했을 무렵 이미 우라늄 연료의 약 절반이 용융되었다는 사실을 수년 동안, 원자로 용기가 물리적으로 개방될 때까지 알지 못했다."라고 덧붙였다.[62]

3. 구체적 사고 요인

사고는 여러 요인이 복합적으로 작용하여 발생했다. 주요 요인은 다음과 같다.
1. 설비 결함:


  • 콘덴세이트 폴리셔(condensate polishers) 막힘 현상: 2차 냉각 장치의 콘덴세이트 폴리셔에서 불순물(blockage) 현상이 발생했다. 이는 레진 필터에서 흔히 발생하는 현상이었으나, 압축공기를 이용한 제거 시도가 실패하고, 오히려 물을 밀어 넣어 역지밸브를 개방시키고 계측공기배관으로 이물질이 유입되게 만들었다.[181]
  • 가압기 방출밸브(PORV) 고장: 1차 계통의 압력 조절을 위한 가압기 방출밸브가 닫힌 후에도 완전히 닫히지 않아 냉각수가 계속 유출되었다.[181]
  • 계측기 오류: 가압기 수위계측기가 증기 기포(보이드)의 영향으로 실제보다 높은 수위를 표시하여 운전원들이 상황을 오판하게 만들었다.[181]
  • PORV 작동 표시 방식 결함: PORV의 실제 개폐 여부가 아닌 솔레노이드 통전 여부만을 표시하여 운전원들이 밸브가 닫혀 있다고 오인하게 만들었다.[181]
  • 주의사항 태그 문제: 제어반에 있는 두 개의 출구 밸브 중 하나의 표시등 위에 다른 스위치에 걸려 있던 주의사항이 겹쳐 가려져 잘 보이지 않았다.[167]

2. 운전 지침 위반:

  • 보조급수계통 밸브 잠금: 보조급수계통은 원자로 정지 시 잔열 제거를 위해 작동되어야 했으나, 점검을 위해 밸브가 잠겨 있어 작동되지 않았다. 이는 원자로 운전 중에는 보조급수계통을 항상 가동 가능한 상태로 유지해야 한다는 규정을 위반한 것이다.[181]

3. 운전원의 실수:

  • 냉각수 펌프 정지: 1차측 냉각수 펌프의 요동(진동)이 발생하자 운전원은 펌프를 정지시켰다.[181]
  • 안전주입 차단: 운전원은 잘못된 수위계측기 정보를 바탕으로 냉각수가 충분하다고 판단하여 안전주입계통을 차단했다. 이는 냉각수 부족 상황을 더욱 악화시켰다.[181]
  • PORV 고장 인지 지연: PORV의 구조와 제어반 표시의 의미(솔레노이드 통전 여부)에 대한 교육 부족으로, 운전원들은 PORV 고장을 늦게 파악했다.[181]
  • 경보 무시: 가압 릴리프 탱크에서 물이 넘쳐 콘테인먼트 빌딩의 저수 탱크가 가득 차 경보가 발생했지만, 처음에는 무시되었다.
  • 과도한 경고등 및 경보: 이상 상태를 알리는 경고등과 경보음이 너무 많아 오히려 현장에 혼란과 피로를 야기했다. 사고 당시 137개의 경고등이 켜지는 "크리스마스 트리 현상"이 발생했고, 경보음도 30초 동안 85회나 울렸다.[168]


이러한 설비 결함, 운전 지침 위반, 운전원의 실수가 복합적으로 작용하여 냉각수 부족과 핵연료 용융을 초래했다.[181]

4. 피해

피해를 우려한 주 정부는 도핀 카운티의 임산부와 어린이들을 대피시켰다. 그러자 주민들은 공황상태에 빠져 10만여 명이 일시에 도망치듯 빠져나갔다.[183] 그러나 조사보고서에 따르면 1m 두께의 격납 용기 덕분에 사고 기간 중 발전소 부근에서 받은 공중의 피폭선량은 자연 방사능 수준이었고, 반경 16km 이내 주민들의 방사능 노출 수준은 가슴 X선 촬영을 2~3번 한 정도였다. 큰 피해는 발생하지 않아, 국제 원자력 사건 등급(INES) 체계[182]에 의한 등급 5로 분류되었다.

압력조절기(PORV)가 계속 열린 채로 있던 동안 피복재가 손상되면서 방출이 발생했다. 핵분열 생성물이 원자로 냉각재로 방출되었다. 압력조절기가 열린 채로 있었고 냉각재 상실 사고가 여전히 진행 중이었기 때문에, 핵분열 생성물 및/또는 연료가 포함된 1차 냉각재가 방출되어 궁극적으로 보조 건물로 유입되었다. 보조 건물은 격납 건물 경계 외부에 있었다.

이것은 결국 작동된 방사선 경보로 증명되었다. 그러나 방출된 핵분열 생성물 중 상온에서 고체 상태인 것은 매우 적었기 때문에, 환경에서 보고된 방사능 오염은 매우 적었다. TMI-2 시설 외부에서는 TMI-2 사고에 기인하는 유의미한 수준의 방사선이 보고되지 않았다. 로고빈 보고서에 따르면, 방출된 방사성 동위원소의 대부분은 제논과 크립톤과 같은 비활성 기체였으며, 이로 인해 발전소 인근 200만 명에게 평균 1.4mrem의 선량이 방출되었다.[71] 비교적으로, 환자는 흉부 X선 촬영으로 3.2mrem의 선량을 받는데, 이는 발전소 인근 주민들이 받은 평균 선량의 두 배가 넘는다.[72] 미국 거주민은 자연 방사선원으로부터 매년 약 310mrem의 방사선에 노출된다.[73]

사고 발생 후 몇 시간 내에, 미국 환경보호청(EPA)은 발전소와 가장 가까운 세 곳의 관측소에서 환경에 대한 일일 샘플링을 시작했다. 4월 1일부터 11개 관측소에서 지속적인 모니터링이 수행되었으며, 4월 3일에는 31개 관측소로 확대되었다. 부처 간 분석 결과, 이 사고로 인해 배경 수준보다 방사능이 크게 높아져 해당 지역 주민 중 추가적인 암 사망자가 발생하지 않았다는 결론이 도출되었지만, EPA가 물, 토양, 퇴적물 또는 식물 샘플에서 오염을 발견하지 못했기 때문에 베타 방사선 측정은 포함되지 않았다.[74]

중국 대기권 핵무기 실험을 감지할 수 있을 만큼 민감한 방사선 모니터링 장비를 보유한 인근 디킨슨 대학교 연구원들은 사고 후 2주 동안 해당 지역의 토양 샘플을 채취하여 강우 후를 제외하고는 높은 수준의 방사능을 감지하지 못했다(자연적인 라돈 때문일 가능성이 높음).[75] 또한, 사고 후 원자로로부터 약 80.47km 떨어진 곳에서 사냥된 흰꼬리사슴의 혀에서 발전소 인근 카운티의 사슴보다 훨씬 높은 수준의 세슘-137이 발견되었다. 그렇더라도, 높은 수준은 대기권 핵무기 실험이 절정에 달했을 때 다른 지역의 사슴에서 발견된 수준보다 여전히 낮았다.[76] 만약 방사능 방출이 증가했다면, 소와 염소의 우유 샘플에서 요오드-131과 세슘-137의 수치가 증가했을 것으로 예상되지만, 높은 수준은 발견되지 않았다.[77] 후속 연구에서는 공식적인 방출 수치가 사용 가능한 선량계 데이터와 일치한다는 점을 지적했지만,[78] 다른 연구자들은 특히 초기 방출에 대한 데이터의 불완전성을 지적했다.[79]

방출된 방사성 물질은 희가스(헬륨, 아르곤, 크세논 등)이 대부분으로 약 92.5 PBq(250만 퀴리)였다. 요오드는 약 555GBq(15퀴리)에 불과했다. 세슘은 방출되지 않았다. 주변 주민의 피폭은 0.01~1mSv 정도로 알려져 있다. 이 피해는 1957년에 발생한 영국의 윈드스케일 원자로 화재 사고에 이어 두 번째로 크다.

미국 원자력 학회는 공식 발표된 방출 값을 사용하여 "발전소에서 10마일 이내에 거주하는 주민의 평균 피폭량은 8밀리렘이며, 개인 단위로도 100밀리렘을 초과하는 사람은 없다. 8밀리렘은 흉부 X선 검사와 거의 같고, 100밀리렘은 미국인이 1년 동안 받는 평균 자연 방사선량의 약 3분의 1이다"라고 밝히고 있다.[169][170] (1밀리렘은 0.01mSv).

방사성 낙진에 의한 건강 영향에 대한 초기 과학 문헌은 이러한 방출 값을 바탕으로 발전소 주변 10마일 지역에서 암으로 인한 사망자 수 증가는 1명 또는 2명으로 추정하고 있다.[171] 10마일 밖 지역의 사망률은 조사되지 않았다.[171] 1980년대에 건강 피해에 대한 소문에 기반한 지역 운동이 활발해지면서 과학적 조사 의뢰로 이어졌지만, 일련의 조사를 통해 사고가 건강에 유의미한 영향을 미쳤다는 결론은 나오지 않았다.

미국의 연구 기관인 Radiation and Public Health Project는 19편의 의학 논문과 저서 『Low Level Radiation and Immune Disease』의 저자 조셉 망가노(Joseph Mangano)의 계산을 인용하여, 사고 2년 후 풍하 지역에서 유아 사망률이 급증한 것을 보고했다.[171][172]

지역의 동식물에도 영향이 있었다고 전해진다.[171] 반핵 운동가 하비 와서먼은 방사성 낙진이 "지역 야생 동물과 농장 가축에 사망과 질병의 재앙"을 가져왔으며, 그 예로 펜실베이니아 농업국이 발표한 통계에 말과 소의 번식률이 현저히 저하된 것이 나타나 있다고 말했지만,[173] 펜실베니아 농업국은 사고와의 관련성을 부인하고 있다.

또한, 원전에서 40km 이내에서 100종 이상의 동식물 기형이 발견되었다고 보도되고 있다.[174]

5. 논란

해리스버그에서의 반핵 운동


이 사고는 주민들의 건강에 큰 피해를 주지는 않았지만, 미국 원자력산업 전반에 큰 영향을 미쳐 원자력 발전의 안전성에 대한 논란을 불러일으켰다.[184] 7년 뒤 소련의 체르노빌 원자력 발전소 사고 이전까지는 세계 최악의 원전 사고였다.

사고 이후, 원자력 발전에 대한 대중의 공포와 불신이 커졌고, 새로운 원자력 발전소 건설에 반대하는 시민 운동도 활발해졌다. 사고 당시 129개의 원전 건설 계획이 승인된 상태였지만, 이미 건설 중이던 53개의 발전소만 건설이 계속되고 나머지 계획은 취소되었다. 지미 카터 당시 미국 대통령은 사고 현장을 방문하여 "미국은 새 원전을 짓지 않는다"고 선언했다.[184]

손상되지 않은 스리마일섬의 제1원자로는 1985년까지 재가동되지 못했다. 방사능 오염이 남은 제2원자로의 정화 작업은 1980년대 말까지 계속되었으며, 약 10억달러에서 18억달러의 비용이 소요되었다.[184]

TMI 원전사고 이후, 미국의 원자력산업계는 각 원전에 대한 자체 점검을 통해 강점은 공유하고 약점은 보완하는 프로세스를 체계적으로 추진하기 위해 INPO(Institute of Nuclear Power Operation)라는 기구를 설립하여 유사 사고의 재발 방지를 위해 노력하고 있다. INPO는 현재까지 원전 운영자 간의 성능 목표 설정 및 운전 경험 교환 등 미국 내 원전의 안전성 및 성능 향상을 위해 주도적인 역할을 수행하고 있다.

5. 1. 케메니 위원회

지미 카터 대통령은 스리마일섬 원자력 발전소 사고를 조사하기 위해 "스리마일섬 사고 대통령 위원회"를 설립했다. 위원회는 다트머스 대학교 총장 존 G. 케메니를 위원장으로, 핵에너지 찬반 입장이 뚜렷하지 않은 12명의 위원으로 구성되었다.[80] 위원회는 6개월간 조사 후 1979년 10월 31일 최종 보고서를 발표했다.[81]

케메니 위원회는 사고로 인해 최대 480PBq의 방사성 희유 기체(주로 크세논)와 에서 의 요오드-131이 방출되었다고 발표했다.[82] 이는 원자로 내 추정치(370EBq)에 비해 비교적 적은 양이었다. 원자로 심장의 약 절반이 녹았고, 연료봉 피복재의 약 90%가 파손되었으며,[21][83] 약 약 18143.70kg의 우라늄이 압력 용기 바닥으로 흘러 코리움을 형성했다.[84] 그러나 원자로 용기는 손상되지 않아 대부분의 방사성 동위원소를 가두는 데 성공했다.[85]

반핵 단체들은 케메니 위원회의 조사 결과에 이의를 제기하며, TMI에서 수백 마일 떨어진 곳에서도 높은 방사선 수치가 측정되었다고 주장했다.[86] 전직 핵산업 임원이자 반핵 운동가인 아놀드 귄더슨은 NRC의 수치가 실제보다 100배에서 1000배까지 낮다고 주장했다.[88][89] 그는 1979년 3월 28일 오후 2시 직전에 수소 폭발이 발생하여 고선량의 방사선이 방출되었을 가능성을 제기했다.[88]

케메니 위원회는 "격납 건물 내 압력을 증가시킨 연소 또는 폭발"을 언급했고,[90] ''워싱턴 포스트''는 "오후 2시경, 작은 수소 폭발이 원자로를 강타했다"고 보도했다.[91] 1980년대 연구에 따르면, 수소 연소는 사고 발생 후 9시간 50분 만에 발생했으며 폭발은 없었다.[92][93]

케메니 위원회는 밥콕 앤 윌콕스, Met Ed, 제너럴 퍼블릭 유틸리티스 및 NRC의 품질 보증, 유지 보수 부족, 운영자 교육 미흡, 안전 정보 소통 부족, 열악한 관리 등을 비판했지만, 핵 산업의 미래에 대한 결론은 내리지 않았다.[94] 위원회는 "조직, 절차, 관행, 그리고 무엇보다도 태도에 근본적인 변화가 필요하다"고 강조했다.[95] 특히, 데이비스-베세 원자력 발전소에서도 유사한 사건이 발생했음에도 불구하고, 밥콕 앤 윌콕스가 PORV(가압기 안전 방출 밸브)의 잦은 고장 문제를 고객에게 명확하게 알리지 않았다는 점을 지적했다.[97]

펜실베이니아 하원도 대피 절차 개선에 초점을 맞춘 자체 조사를 실시했다.

5. 2. 건강 영향 및 역학 조사

사고 직후, 방출된 방사능량에 대한 조사가 이루어졌다. 조사 결과, 약 2.5MCi의 방사성 기체와 약 15Ci의 요오드-131이 환경으로 방출되었다.[112] 미국원자력학회는 발전소 10마일(약 16km) 이내 거주자들의 평균 방사선량은 8밀리렘(0.08밀리시버트)이며, 최대 100밀리렘(1밀리시버트)을 넘지 않았다고 발표했다. 이는 흉부 X선 촬영 1회 선량과 비슷하며, 연간 자연 방사선량의 약 3분의 1 수준이다.[113] 방출된 방사성 물질의 대부분은 희가스(헬륨, 아르곤, 크세논 등)였으며, 요오드는 약 555GBq(15퀴리), 세슘은 방출되지 않았다. 주변 주민의 피폭량은 0.01~1mSv 정도로 알려져 있다.[169][170]

초기 과학 논문들은 이러한 수치를 바탕으로 스리마일섬 주변 10마일(약 16km) 이내 지역에서 추가적인 암 사망자가 없을 것으로 추정했다.[86] 그러나 1980년대 지역 운동으로 인해 추가적인 과학적 연구가 이루어졌다.[12][16][114][115]

스티븐 윙 박사의 연구는 1979년부터 1985년 사이 스리마일섬 10마일 이내 거주자들에게서 암 발생이 상당히 증가했음을 발견했다.[116] 윙 박사는 사고 중 방출된 방사선이 미국 원자력 규제 위원회(NRC) 추정치보다 훨씬 컸을 가능성을 제기했다. 펜실베이니아 암 등록부 연구에서는 스리마일섬 남쪽 일부 카운티에서 갑상선암 발생률 증가가 발견되었지만, 사고와의 인과 관계는 밝혀지지 않았다.[13][14] 피츠버그 대학교 연구팀은 스리마일섬 인구 내에서 소수의 암 위험 증가를 보고했다.[15] 최근 연구는 스리마일섬 방사선이 주변 인구의 갑상선암 분자 프로필을 변경했을 가능성을 제시했지만, 인과 관계를 명확히 증명하지는 못했다.[117]

방사선 및 공중보건 프로젝트는 사고 2년 후 하풍 지역에서 유아 사망률이 급증했다고 보고했다.[86][119] 존 고프만은 비동료 심사 저선량 방사선 건강 모델을 사용하여 사고로 인한 암 또는 백혈병 사망자가 333명에 이를 것이라고 예측했다.[11]

반핵 운동가 하비 와서먼은 방사성 낙진이 지역 야생 동물과 농장 가축에 질병을 유발했다고 주장했지만,[173] 펜실베이니아 농업국은 사고와의 관련성을 부인했다. 또한, 원전에서 40km 이내에서 100종 이상의 동식물 기형이 발견되었다고 보도되고 있다.[174]

5. 3. 대중 문화

1979년 3월 15일, 스리마일섬 원자력 발전소 사고 발생 12일 전에 영화 ''차이나 신드롬''이 개봉되었다. 이 영화는 원자력 발전소 사고를 다루고 있어 대중의 관심을 끌었지만, 원자력 산업계로부터는 "순전한 허구"이자 "인물 비방"이라는 비판을 받았다.[155] 영화에서 텔레비전 기자 킴벌리 웰스(제인 폰다)와 촬영 감독 리처드 아담스(마이클 더글러스)는 원자력 발전소에서 발생한 대형 사고를 비밀리에 촬영하고, 한 관리는 웰스에게 발전소 폭발이 "펜실베이니아 주 크기의 지역을 영구적으로 사람이 살 수 없게 만들 수 있다"고 경고한다.[156]

영화 개봉 후, 제인 폰다는 원자력에 반대하는 로비 활동을 시작했다.[157] 이에 맞서 핵물리학자이자 정부 과학 자문관인 에드워드 텔러는 원자력을 지지하는 로비 활동을 벌였다.[157] 에드워드 텔러는 사고 직후 심장마비를 겪었고, 자신의 건강만이 영향을 받았다고 농담했다.[158]

스리마일섬 원자력 발전소 사고는 여러 작품에서 다뤄졌다.

  • 영국 채널 4의 프로그램 ''유토피아''에 등장한다.
  • 2009년 슈퍼히어로 영화 ''엑스맨 탄생: 울버린''에서는 1970년대 쓰리마일섬이 주요 악당 윌리엄 스트라이커와 그의 과학자 팀이 운영하는 돌연변이 감옥으로 묘사되며, 그곳에서 웨폰 X와 웨폰 XI 프로그램을 위해 돌연변이들의 능력을 실험하고 결합했다. 이 영화는 1979년 사고가 울버린, 세이버투스, 데드풀 캐릭터 간의 전투로 인한 파괴로 인해 발생했다고 묘사한다.
  • 제니퍼 헤이그의 2016년 소설 ''히트 앤 라이트''에서 중요한 역할을 한다.[159]
  • ''멜트다운: 쓰리마일 아일랜드''는 2022년 5월 4일 넷플릭스에서 공개된 4부작 다큐멘터리 시리즈이다.[160] 이 다큐멘터리는 사고의 경위, 논란, 그리고 지속적인 영향을 보여준다.[161]
  • ''방사능: 쓰리마일 아일랜드의 여성들''은 2023년 사고에 관한 다큐멘터리이다.[166]

6. 사고 이후

이 사고는 반핵 단체들의 신뢰도를 높였고 전 세계적으로 시위를 촉발했다.[121][122] 미국 해군에서 원자력을 전문으로 다루었던 카터 대통령은 발전소를 방문한 후 이 사고가 사소하다고 내각에 말했지만, 원자력에 반대하는 민주당원들을 불쾌하게 할 것을 우려해 공개적으로는 그렇게 하지 않았다고 한다.[123]

사고로 인한 방사능 가스 누출을 우려한 미국 국민들은 그 후 몇 달 동안 전국적으로 수많은 반핵 시위를 벌였다. 가장 큰 시위는 1979년 9월 뉴욕시에서 열렸으며, 제인 폰다와 랄프 네이더가 연설을 했고 20만 명이 참여했다.[124][125][126] 뉴욕 집회는 9월 19일부터 23일까지 매디슨 스퀘어 가든에서 안전 에너지를 위한 연합 음악가들이 개최한 일련의 야간 "노 누크스" 콘서트와 함께 개최되었다. 그 전 5월에는 캘리포니아 주지사 제리 브라운을 포함한 약 6만 5천 명이 워싱턴 D.C.에서 원자력 발전에 반대하는 행진과 집회에 참석했다.[125]

1981년 시민 단체들은 TMI를 상대로 집단 소송에 성공하여 법정 밖 합의로 2500만달러를 받았다. 이 돈의 일부는 TMI 공중 보건 기금을 설립하는 데 사용되었다.[127] 1983년 연방 대배심은 사고 전 안전 테스트 결과를 조작한 혐의로 메트로폴리탄 에디슨을 기소했다.[128] 양보 협상 합의에 따라 Met Ed는 기록 조작 혐의 1건에 대해 유죄를 인정했고 다른 6건의 혐의에 대해서는 무혐의를 인정했으며, 그중 4건은 기각되었다. 그리고 45000USD의 벌금을 지불하고 발전소 주변 지역의 비상 계획 수립을 지원하기 위해 100만달러의 계좌를 개설하는 데 동의했다.[129]

쓰리마일 아일랜드 경고의 위원장인 에릭 엡스타인에 따르면, TMI 발전소 운영자와 보험사는 "사업 수익 손실, 대피 비용 및 건강 청구"에 대해 주민들에게 공개적으로 기록된 보상으로 최소 8200만달러를 지불했다.[130] 그러나 사고로 인해 건강에 해로운 영향이 발생했다는 주장의 집단 소송은 해리즈버그 미국 지방 법원의 실비아 람보 판사에 의해 기각되었다. 미국 제3순회항소법원에 대한 항소도 실패했다.[131]

6. 1. 정상사고 이론

찰스 페로는 스리마일섬 사고에서 영감을 받아 정상사고 이론을 제시했다. 이 이론은 복잡한 시스템에서 여러 고장이 예측하지 못한 방식으로 상호작용하여 사고가 발생한다고 설명한다. 스리마일섬 사고는 예측 불가능하고, 이해 및 통제가 불가능하며, 불가피한 사고였기 때문에 정상사고의 한 예시였다.[132]

페로는 스리마일섬 사고가 시스템의 엄청난 복잡성 때문에 발생했다고 결론지었다. 그는 고위험 시스템은 아무리 잘 관리해도 고장이 발생하기 쉬우며, '정상 사고'는 불가피하다고 보았다. 따라서 근본적인 재설계를 고려하거나, 불가능하다면 해당 기술을 포기하는 것이 낫다고 제안했다.[133]

페로는 극도로 복잡한 시스템에서는 사고가 불가피하기 때문에 '정상' 사고 또는 시스템 사고라고 불렀다. 시스템의 특성상 여러 고장이 상호작용하며 발생하는데, 처음에는 사소해 보이는 사건들이 예측할 수 없게 연쇄적으로 증폭되어 큰 재앙을 초래한다.[134][135]

'정상 사고' 이론은 1980년대 안전과 위험에 대한 개념을 혁신하는 데 핵심적인 역할을 했다. 이 이론은 기술적 실패를 고도로 상호작용하는 시스템의 결과로 보고, 조직 및 관리 요인을 주요 원인으로 강조했다. 따라서 기술적 재난을 단순한 장비 고장, 운전자 과실, 또는 불가항력으로 설명할 수 없게 되었다.[133]

스리마일섬 사고 당시 발생한 구체적인 문제점은 다음과 같다:

  • 1차 냉각 계통의 PORV(파일럿 작동 릴리프 밸브) 작동 상태 표시 방식에 결함이 있었다. 밸브 개폐 여부가 아닌 솔레노이드 통전 여부만 표시되어, 실제 밸브가 열려 수증기가 방출되고 있었음에도 제어반에는 밸브가 닫힌 것으로 표시되었다.
  • PORV의 구조와 제어반 표시 내용(솔레노이드 통전 여부)에 대한 교육 부족으로, 운전원들은 제어반 표시를 맹신하여 PORV 고장을 늦게 파악했다.
  • 원자로 내부 수위를 정확하게 측정하는 장치가 없어, 원자로 내부 상황을 정확하게 파악할 수 없었다.
  • PORV 테일 파이프 온도 표시기가 잘 보이지 않는 위치에 있어, 초기 고장 원인 규명에 참고되지 않았다.
  • 운전원들은 정상 운전 시 핵비등을 유지하도록 교육받았는데, PORV 작동 정지 후 잘못된 정보로 인해 냉각수 과잉으로 판단하고 긴급 급수 펌프를 정지시켰다.
  • 제어반의 한 표시등 위에 주의사항이 가려져 잘 보이지 않았다.[167]
  • 이상 상태를 알리는 경고등과 경보음이 너무 많아 오히려 현장에 혼란과 피로를 야기했다. 사고 당시 137개의 경고등이 켜지는 "크리스마스 트리 현상"이 발생했고, 경보음도 30초 동안 85회나 울렸다.[168]

6. 2. 미국 해군과의 비교

하이먼 G. 리커버 해군 제독은 의회에서 핵잠수함에 사용되는 해군 핵 추진이 원자로 손상으로 인한 환경으로의 핵분열 생성물의 제어되지 않은 방출, 즉 원자로 사고를 겪지 않은 이유를 설명해달라는 요청을 받았다.[136] 리커버는 증언에서 성공적인 프로그램은 여러 요소들의 통합된 전체로서 기능하며, 각 요소는 다른 모든 요소에 의존한다고 강조했다.[136]

6. 3. 후속 조치 및 정책 변화

스리마일섬 원자력 발전소 사고 이후, 미국에서는 원자력 발전의 안전성에 대한 논란이 거세게 일었다. 사고 당시 129개의 원전 건설 계획이 승인되었으나, 이미 건설 중이던 53개만 건설이 계속되고 나머지는 취소되었다. 지미 카터 당시 미국 대통령은 사고 현장을 방문하여 "미국은 새 원전을 짓지 않는다"고 선언했다.[184]

이 사고로 원자력 발전에 대한 대중의 공포와 불신이 커졌고, 새로운 원자력 발전소 건립을 반대하는 시민 운동도 활발해졌다. 손상되지 않은 TMI-1 원자로는 1985년까지 재가동되지 못했다.

미국 원자력 산업계는 자체 점검을 통해 강점은 공유하고 약점은 보완하는 체계를 만들기 위해 INPO(Institute of Nuclear Power Operation)를 설립하여 유사 사고 재발 방지를 위해 노력하고 있다.

IAEA에 따르면 스리마일섬 사고는 세계 원자력 개발의 중요한 전환점이었다.[104] 1963년부터 1979년까지 전 세계적으로 건설 중인 원자로 수는 꾸준히 증가했지만, 사고 이후 미국의 건설 중인 원자로 수는 감소했다.[105] 1980년과 1984년 사이에는 총 52개의 미국 원자로가 취소되었다.[106]

1973년 석유 위기 이후 기저부하 과잉 생산 능력이라는 결론이 나오면서 사고 이전에도 이미 40개의 원자력 발전소 건설 계획이 취소된 상태였다. 그러나 스리마일섬 사고와 7년 후 발생한 체르노빌 원자력 발전소 사고는 안전 문제와 설계 결함을 수정하기 위한 연방 정부의 요구 사항을 더욱 엄격하게 만들었고, 지역 반대가 거세졌으며, 건설 시간과 비용이 급증하는 결과를 가져왔다.[107]

세계 원자력 이용 역사. 스리마일섬 사고는 새로운 원자로 건설 감소의 원인으로 언급되는 요소 중 하나입니다.

6. 3. 1. 자발적 대피

사고 발생 몇 시간 후, 부지사 스크랜턴은 뉴스 브리핑에서 메트 에드(Met Ed)가 "모든 것이 통제되고 있다"고 주정부에 보증했다고 말했지만,[99] 같은 날 늦게 상황이 "회사가 처음 우리에게 알린 것보다 더 복잡하다"고 수정했다.[103] 방사능 방출에 대한 상반된 진술이 있었고,[100] 학교는 휴교되었으며 주민들은 실내에 머무르라는 권고를 받았다. 농부들은 가축을 실내에 두고 저장된 사료를 먹이라는 지시를 받았다.[99][100]

딕 손보그(Dick Thornburgh) 주지사는 NRC 위원장 조셉 헨드리의 조언에 따라 "임산부와 취학 전 아동에 대한…쓰리마일 아일랜드 시설 반경 5마일 이내 지역의" 대피를 권고했다. 3월 30일 대피 지역은 반경 20마일로 확대되었다.[101] 며칠 내에 14만 명이 그 지역을 떠났다.[21][99][102] 그러나 반경 20마일 이내 인구의 절반 이상은 그 지역에 남아 있었다.[101] 1979년 4월 실시된 조사에 따르면 대피자의 98%가 3주 이내에 집으로 돌아왔다.[101]

1979년 사고와 지역 대피를 설명하는, 발전소 근처 펜실베이니아주 미들타운에 1999년 세워진 표지판.


사고 몇 주 후, 해리스버그 국제공항 뒤편에 보이는 쓰리마일 아일랜드


TMI 이후 조사 결과 미국인의 50% 미만이 펜실베이니아 주 당국과 NRC가 사고를 처리한 방식에 만족했으며, 조사 대상자들은 공익사업체(General Public Utilities)와 발전소 설계자에게 더욱 불만을 표했다.[103]

6. 3. 2. 원자력 산업에 미친 영향

이 사고는 주민들의 건강에 큰 피해를 주지는 않았지만, 미국 원자력 산업 전반에 큰 영향을 미쳐 원자력 발전의 안전성에 대한 논란을 불러일으켰다. 당시까지 세계 최악의 원전 사고였으며, 꿈의 에너지원으로 여겨지던 원전에 대한 인식을 순식간에 바꿔놓았다. 특히, 첨단 과학기술을 자랑하던 미국에서 발생했기에 충격은 더욱 컸다.[184]

사고 당시 129개의 원전 건설 계획이 승인된 상태였지만, 이미 건설 중이던 53개의 발전소만 건설이 계속되고 나머지는 취소되었다. 사고 이후 TMI-2 원전은 영구 폐쇄되었고, 같은 구조의 원자로 7개가 작동을 중지했다. 지미 카터 당시 미국 대통령은 사고 현장을 방문하여 "미국은 새 원전을 짓지 않는다"고 선언했다.

원전에 대한 대중들의 공포와 불신은 커졌고, 새로운 원자력 발전소 건립을 반대하는 시민 운동도 활발해졌다. 손상되지 않은 TMI-1 원자로도 1985년까지 재가동되지 않았다. 방사능을 가진 채 손상된 TMI-2 원자로의 정화 작업은 1980년대 말까지 계속되었으며, 약 10억달러에서 18억달러의 비용이 소요되었다.[184]

이후 체르노빌 원자력 발전소 사고가 발생하면서 미국의 원전 발전 가동량 증가세는 크게 둔화되었다.

TMI 원전 사고 이후, 미국의 원자력 산업계는 자체 점검을 통해 강점은 공유하고 약점은 보완하는 체계를 만들기 위해 INPO(Institute of Nuclear Power Operation)라는 기구를 설립하여 유사 사고 재발 방지를 위해 노력하고 있다. INPO는 현재까지 미국 내 원전의 안전성 및 성능 향상을 위해 주도적인 역할을 수행하고 있다.

IAEA에 따르면 스리마일섬 사고는 세계 원자력 개발의 중요한 전환점이었다.[104] 1963년부터 1979년까지 전 세계적으로 건설 중인 원자로 수는 1971년과 1978년을 제외하고 매년 증가했다. 그러나 사고 이후 미국의 건설 중인 원자로 수는 건설 비용 증가와 일부 원자로의 완공 지연으로 인해 1980년부터 1998년까지 감소했다.[105] 주문받은 많은 Babcock & Wilcox 원자로가 취소되었고, 총 52개의 미국 원자로가 1980년과 1984년 사이에 취소되었다.[106]

이 사고는 미국 원자력 산업 몰락의 시작은 아니었지만, 역사적인 성장을 멈추게 했다. 1973년 석유 위기 이후 기저부하 과잉 생산 능력이라는 결론이 나오면서 사고 이전에도 이미 40개의 원자력 발전소 건설 계획이 취소된 상태였다. 사고 당시 129개의 원자력 발전소가 승인되었지만, 그중 이미 운영 중이지 않은 53개만 완공되었다. 7년 후 발생한 체르노빌 원자력 발전소 사고는 안전 문제와 설계 결함을 수정하기 위한 연방 정부의 요구 사항을 더욱 엄격하게 만들었고, 지역 반대가 거세졌으며, 건설 시간과 비용이 급증하는 결과를 가져왔다.[107] 2012년까지[108] 1978년 이전부터 미국의 어떤 원자력 발전소도 건설을 시작하도록 승인받지 못했다. 전 세계적으로 원자력 발전소 건설 증가는 1986년 체르노빌 참사와 함께 막을 내렸다.

6. 4. 복구 및 폐쇄

초기 GPU(General Public Utilities)는 원자로를 수리하여 재가동할 계획이었다.[109] 그러나 TMI-2(쓰리마일 아일랜드 원자력 발전소 2호기)는 너무 심하게 손상되고 오염되어 운영을 재개할 수 없었다. 원자로는 점차적으로 비활성화되어 영구적으로 폐쇄되었다. TMI-2는 운영 시작 후 불과 3개월 만에 원자로 용기가 파괴되고, 방호벽 내부는 출입이 불가능할 정도로 위험한 상태가 되었다. 1979년 8월에 시작된 정리 작업은 1993년 12월에 공식적으로 종료되었으며, 총 정리 비용은 약 10억달러였다.[19] 벤자민 K. 소바쿨(Benjamin K. Sovacool)은 2007년 주요 에너지 사고에 대한 예비 평가에서 TMI 사고로 인한 재산 피해 총액이 24억달러에 달한다고 추산했다.[110]

작업은 특히 손상된 원자로의 핵연료 제거를 포함한 현장의 정리 및 오염 제거에 중점을 두었다. 1985년부터 약 약 90718.50kg의 방사성 연료가 현장에서 제거되었다.[111] 1988년, NRC(미국 원자력 규제위원회)는 2호기 현장을 더욱 오염 제거하는 것이 가능하지만, 남아 있는 방사능은 공중 보건 및 안전에 위협이 되지 않을 정도로 충분히 격리되었음을 발표했다.[103] 1990년에 작업자들이 약 약 136077.75kg의 방사성 잔해를 미국 에너지부의 국립 공학 연구소(National Engineering Laboratory)에 보관하기 위해 아이다호로 운송하는 작업을 완료하면서 1차 주요 정리 단계가 완료되었다. 그러나 방호벽으로 누출된 오염된 냉각수가 건물의 콘크리트에 스며들어 방사성 잔류물을 제거하는 것이 너무나 비실용적이었다. 따라서 방사능 수준이 감소할 때까지 추가 정리 작업을 연기하고 1호기와 2호기를 함께 폐기하는 것으로 인한 잠재적인 경제적 이점을 활용하기로 했다.[103]

사고 이후, 쓰리마일 아일랜드는 오른쪽에 있는 TMI-1 원자력 발전소만 사용했다. 왼쪽의 TMI-2는 사고 이후로 사용되지 않았다.


2014년 2월 TMI-2. 냉각탑은 왼쪽에 있고, 원자로의 사용후핵연료 수조와 격납건물은 오른쪽에 있다.


TMI-2 사고 이후, 원자력규제위원회(NRC)는 제너럴 퍼블릭 유틸리티즈 코퍼레이션(GPU)의 지역 유틸리티 운영 회사 중 하나인 메트에드(Met Ed)가 소유 및 운영하던 TMI-1의 운영 허가를 정지시켰다. 1982년, 이 지역 주변 세 개 카운티의 주민들은 비구속적 결의안에서 1호기의 영구적 가동 중단을 압도적으로 찬성했다. 1985년, 원자력규제위원회는 4대 1 투표로 TMI-1의 가동 재개를 허용했다.[137][138]

GPU는 자회사인 제너럴 퍼블릭 유틸리티즈 뉴클리어 코퍼레이션(General Public Utilities Nuclear Corporation)을 설립하여 쓰리마일 아일랜드를 포함한 회사의 원자력 시설을 소유 및 운영했다. 1996년, 제너럴 퍼블릭 유틸리티즈는 사명을 GPU Inc.로 변경했다. 1998년, GPU는 TMI-1을 필라델피아 전력 회사(Philadelphia Electric Company)와 영국 에너지(British Energy)의 합작 회사인 아메르젠 에너지 코퍼레이션(AmerGen Energy Corporation)에 매각했다. (GPU는 법적으로 TMI-2의 유지보수 및 모니터링을 계속해야 했다.) 2001년, GPU는 퍼스트에너지(FirstEnergy) 코퍼레이션에 인수되어 해산되었고, 2호기의 유지보수 및 관리 업무는 아메르젠에 위탁되었다.

2000년, 필라델피아 전력은 유니컴(Unicom) 코퍼레이션과 합병하여 엑셀론을 설립했다. 2003년, 엑셀론은 영국 에너지로부터 아메르젠의 나머지 지분을 매입했다. 2009년, 엑셀론 뉴클리어(Exelon Nuclear)는 아메르젠을 흡수 합병하여 해산했다. 엑셀론 뉴클리어는 TMI 1호기와 함께 클린턴 발전소(Clinton Power Station) 및 기타 여러 원자력 시설을 운영한다.[139][140][141][142][143]

2호기는 원자력규제위원회에 의해 연료 제거 후 모니터링 저장(Post Defueling Monitored Storage)이라는 상태로 계속해서 허가 및 규제를 받고 있다.[144] TMI-2 원자로는 영구적으로 가동이 중단되었고, 원자로 냉각재계통은 배수되었으며, 방사성 물질은 오염 제거 및 증발되었고, 방사성 폐기물은 현장 외부로 반출되었으며, 원자로 연료 및 대부분의 코어 파편은 에너지부 시설로 반출되었고, 나머지 현장은 모니터링되고 있다. 소유주는 TMI-1 발전소의 운영 허가가 만료될 때까지 시설을 장기간 모니터링 저장 상태로 유지할 계획이었고, 그 시점에 두 발전소 모두 해체될 예정이었다.[21]

2009년, NRC는 TMI-1 원자로의 운영 기간을 2034년 4월 19일까지 연장하는 허가를 승인했다.[145][146] 2017년, 저렴한 천연가스로 인한 재정적 압박으로, 입법자들이 가동 유지를 위해 개입하지 않는 한 2019년까지 운영이 중단될 것이라고 발표되었다.[147] 보조금 관련 법안이 통과되지 않을 것이 명확해지자, 엑셀론은 발전소 폐쇄를 결정했다.[148] TMI 1호기는 2019년 9월 20일에 가동이 중단되었다.[149] 영구적 가동 중단 후, 1호기는 해체 절차를 진행 중이며, SAFSTOR 상태로 전환되고 있다.[150]

2020년, 해당 부지는 전용 기금보다 적은 비용으로 부지 정리를 목표로 하는 에너지솔루션즈(EnergySolutions)의 자회사인 TMI-2 솔루션즈(TMI-2 solutions)에 매각되었다.[151] 2023년 5월 8일, TMI-2 솔루션즈는 핵연료의 99%가 정리되었고, 부지는 2029년까지 지속될 다음 단계의 정리 작업에 돌입했다고 발표했다.[152][151] TMI-2 솔루션즈는 2052년까지 정리 작업을 완료하고 발전소를 해체할 계획이다.[151]

2024년 9월, 콘스텔레이션 에너지(Constellation Energy)는 마이크로소프트에 전력을 판매하기 위해 쓰리마일섬 원자력발전소의 재가동 계획을 발표했는데, 이는 인공지능을 지원하기 위한 데이터 센터 구축으로 인해 기술 부문의 막대한 전력 수요를 보여준다.[153] 콘스텔레이션은 원자력규제위원회의 승인을 받는다는 조건으로 2028년에 쓰리마일섬 원자력발전소 1호기 원자로가 다시 가동될 것으로 예상한다. 콘스텔레이션은 또한 발전소 운영 기간을 최소 2054년까지 연장하기 위해 신청할 계획이다.[154]

7. 연표

날짜사건
1968년–1970년스리마일섬 원자력 발전소 건설
1974년 4월원자로 1호기 가동 시작
1978년 2월원자로 2호기 가동 시작
1979년 3월TMI-2 사고 발생. 격납 용기 냉각수가 환경으로 유출됨.
1979년 4월원자로 핵심부 안정을 위해 격납 용기 증기를 대기 중으로 배출함.
1980년 7월약 1,591 TBq (43,000 퀴리)의 크립톤이 원자로 건물에서 배출됨.
1980년 7월원자로 건물에 대한 최초의 유인 탐사 실시.
1980년 11월시민, 과학자, 주 및 지방 공무원으로 구성된 TMI-2 오염 제거 자문 위원회가 펜실베이니아주 해리스버그에서 첫 회의 개최.
1980년 12월미국 96차 의회에서 5년간의 원자력 안전, 연구, 시연 및 개발 프로그램을 설립하는 법안 통과 (Nuclear Safety, Research, Demonstration, and Development Act of 1980).
1984년 7월원자로 용기 헤드(상단) 제거.
1985년 10월사용후핵연료 제거 작업 시작.
1986년 7월원자로 핵심부 파편의 현장 외부 운반 시작.
1988년 8월GPU, TMI-2 라이선스를 "소유만" 라이선스로 수정하고 시설을 장기 모니터링 저장소로 전환하기 위한 제안 요청서 제출.
1990년 1월사용후핵연료 제거 작업 완료.
1990년 7월GPU, 원전의 방사성 오염 제거를 위해 2억 2,900만 달러를 에스크로 계정에 예치하는 자금 계획 제출.
1991년 1월사고로 발생한 물의 증발 시작.
1991년 4월NRC, GPU의 라이선스 수정 요청에 대한 청문회 개최 기회 공고 발표.
1992년 2월NRC, 안전 평가 보고서 발표 및 라이선스 수정 승인.
1993년 8월223만 갤런에 달하는 사고 발생 물 처리 완료.
1993년 9월NRC, 소유만 라이선스 발급.
1993년 9월TMI-2 오염 제거 자문 위원회 마지막 회의 개최.
1993년 12월사용후핵연료 제거 후 모니터링 저장 시작.
2009년 10월TMI-1 라이선스, 2014년 4월에서 2034년까지 연장.
2019년 5월TMI-1, 2019년 9월에 폐쇄될 것이라고 발표.
2019년 9월TMI-1, 2019년 9월 20일 정오에 가동 중단.


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