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윈드스케일 화재

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목차

1. 개요

윈드스케일 화재는 1957년 영국 윈드스케일 원자로 1호기에서 발생한 핵 사고로, 영국이 핵무기 개발을 위해 건설한 원자로에서 위그너 효과로 인한 흑연 발화가 주요 원인이었다. 이 사고는 삼중수소 생산을 위한 과정에서 안전 규정 미준수, 열전대 오작동 등의 기술적 문제와 운영상의 실수로 인해 발생했으며, 다량의 방사성 물질 누출로 이어져 영국과 유럽 전역에 광범위한 피해를 입혔다. 사고 조사는 초기 보고서의 은폐 시도와 늦은 정보 공개로 이어졌으며, 200명 이상의 암 사망자를 초래했을 가능성이 제기되었다. 윈드스케일 화재는 원자력 발전의 위험성을 보여주는 중요한 사례로, 안전 규제 강화와 투명한 정보 공개의 중요성을 강조하는 교훈을 남겼다.

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윈드스케일 화재
사고 개요
사건명윈드스케일 화재
발생일1957년 10월 10일
발생 장소영국 컴브리아주 시스케일 윈드스케일 (현재의 셀라필드)
좌표54.4243°N 3.4982°W
결과INES 레벨 5 (광범위한 결과 초래 사고)
예상 사망자장기적으로 암으로 인한 사망자 100~240명으로 추정
부상자암으로 인한 비치명적 부상 최대 140건 (총 240건의 추가 암 발병 사례 중)
윈드스케일 원자로
1985년의 윈드스케일 원자로 (중앙 및 오른쪽; 왼쪽의 구형 구조물은 개량 가스 냉각로 (AGR))
1985년의 윈드스케일 원자로 (중앙 및 오른쪽; 왼쪽의 구형 구조물은 개량 가스 냉각로 (AGR))
위치영국 셀라필드
상태폐쇄
건설 시작1950년 10월
폐쇄1957년 10월
소유주Sellafield Ltd
원자로 유형흑연 감속 공기 냉각로
건설사해당 정보 없음
추가 정보
관련 사건1957년 윈드스케일 사고

2. 사고 이전 배경

제2차 세계 대전 이후, 영국은 강대국 지위를 유지하고 국제 사회에서 영향력을 행사하기 위해 독자적인 핵무기 개발을 추진했다.[61] 1946년 미국의 맥마흔 법으로 인해 미국과의 핵 기술 협력이 중단되자, 영국은 자체적인 핵무기 개발에 더욱 박차를 가하게 되었다.

영국 정부는 핵무기 개발을 빠르게 진행했고, 이 과정의 일환으로 컴벌랜드 시스케일의 작은 마을에 윈드스케일 원자로 1, 2호기가 건설되었다. 이 원자로는 서로 수십 미터 떨어져 있었으며 거대한 콘크리트 건물 안에 설치되었다. 윈드스케일 원자로는 흑연을 감속재로, 공기를 냉각재로 사용했다.[61] 차가운 공기는 여러 거대한 환풍기를 통해 유입되었고, 원자로를 냉각시킨 뜨거운 공기는 노심 반대편으로 나와 굴뚝으로 배출되었다. 굴뚝 상단에는 존 콕크로프트의 지시로 설치된 필터가 있었다.[61] 기술자들은 이 필터를 불필요하다고 생각하여 "콕크로프트의 어리석음"이라고 불렀지만, 이 필터는 윈드스케일 화재를 예방하는 데 중요한 역할을 했다.

윈드스케일 원자로 1호기의 설계, 다수의 연료 채널 중 하나를 보여준다


|thumb|right|윈드스케일 원자로의 단면도]]

원자로는 고체 흑연 노심으로 만들어졌으며, 흑연에 뚫린 수평 통로로 우라늄과 동위원소 카트리지를 넣어, 중성자 조사로 인한 동위원소 생산과 더불어 플루토늄을 생산했다. 연료와 동위원소 카트리지는 노심 앞쪽의 "장전면"으로 삽입되었으며, 사용 후 연료는 "퇴출면"으로 밀어 나왔고, 퇴출면 쪽에 설치된 물이 흐르는 통로에서 냉각 및 재처리 공정으로 옮겨졌다.

알루미늄 카트리지 내에 농축되지 않은 금속 우라늄이 들어있었으며, 카트리지에는 재처리 공정 중 연료를 냉각시키기 위한 냉각핀이 달려있었다. 플루토늄은 무기급으로 쓰기 위해, 무거운 플루토늄 동위원소(240Pu, 241Pu 등)는 원자로 내에서 연소시켜 비중을 줄였다.

금속 카트리지 안엔 중성자를 조사시켜 방사성동위원소를 제작하려 하였다. 아래는 만들려고 한 동위원소와 생산을 위한 재료 목록이다.

목적 물질
리튬-마그네슘 합금삼중수소
질산화 알루미늄탄소-14
염화 칼륨염소-36
코발트코발트-60
툴륨툴륨-170
탈륨탈륨-204
산화 비스무트폴로늄-210
토륨우라늄-233



여기서 생산된 동위원소 중 폴로늄-210이 사고로 방출되어 일반인의 방사능 집단 피폭에 가장 큰 기여를 하였다.[135][62]

윈드스케일 원자로 건설 당시, 영국은 흑연이 중성자에 노출되었을 때 발생하는 현상에 대한 이해가 부족했다. 헝가리계 미국 물리학자 유진 위그너는 흑연이 중성자 조사를 받으면 결정 구조가 변형되어 위치 에너지를 축적하고, 이는 갑작스럽게 강한 열로 방출될 수 있다는 사실을 발견했다.[136] 이러한 위그너 에너지 축적은 원자로 화재로 이어질 수 있다는 경고가 있었다.[15]

2호기 가동 후, 원자로 노심 온도가 불가사의하게 상승하는 현상이 발생했는데, 이는 위그너 에너지 방출 때문으로 추정되었다.[136] 이를 해결하기 위해 어닐링 과정이 도입되었다. 흑연 노심 온도를 250°C 이상으로 올리면 흑연 결정 구조가 회복되면서 축적된 위그너 에너지가 서서히 방출된다.[63]

그러나 윈드스케일 원자로의 설계와 운영 방식은 어닐링 과정을 제대로 반영하지 못했다. 원자로에 설치된 열전대는 어닐링 과정을 모니터링하지 않고 일반 가동만을 모니터링하여 노심의 높은 온도를 나타내는 지역을 알 수 없었다.[137] 또한, 당시 사용된 금속 우라늄 연료는 현대 원자로에서 사용되는 이산화 우라늄과 달리 산소와 만나 쉽게 불이 붙는 성질을 가지고 있었다.[64]

영국은 1958년 미국과 핵무기 협정을 맺기 위해 기술적 동등성을 증명해야 했다. 미국이 삼중수소를 사용하는 수소폭탄 개발에 성공하자, 윈스턴 처칠은 수소폭탄 개발을 공언하며 과학자들에게 촉박한 일정을 제시했다.[65] 이에 영국은 삼중수소 생산 시설이 없어 윈드스케일 원자로를 이용해 리튬-6에 중성자를 조사하여 삼중수소를 생산하기로 결정했다.[65]

높은 중성자속이 필요했기에, 핵연료 카트리지의 냉각 핀 크기를 줄여 핵연료 온도를 높이고 중성자 농축률을 증가시켰다.[65] 이러한 변경은 기술 직원들의 경고를 야기했지만 무시되었다.[65]

윈드스케일 원자로를 이용한 삼중수소 생산은 안전성을 희생하면서 진행되었다. 원자로 온도가 설계 이상으로 상승하자, 과학자들은 노심의 열 정규 분포를 변경했고, 이로 인해 파일 1에 열점(hot spot)이 발생했다.[66] 그러나 원자로의 열을 재는 열전대는 바뀐 열 분포대로 설치되지 않아 원자로의 뜨거운 점의 온도를 재지 못하고 잘못된 측정값을 냈다.[66]

윈드스케일 화재 당시, 금속 카트리지 안에는 다음과 같은 물질들이 중성자 조사로 방사성동위원소를 만들기 위해 넣어졌다.[135][138]



이 중 폴로늄-210의 누출은 일반 대중들의 방사능 피폭량을 늘리는 데 가장 큰 영향을 주었다.[135][138]

2. 1. 윈드스케일 원자로

제2차 세계 대전 이후 영국 정부는 핵무기 개발을 빠르게 진행했다. 이 과정의 일환으로 컴벌랜드 시스케일의 작은 마을에 윈드스케일 원자로 1, 2호기가 건설되었다. 이 원자로는 서로 수십 미터 떨어져 있었으며 거대한 콘크리트 건물 안에 설치되었다. 윈드스케일 원자로는 흑연을 감속재로, 공기를 냉각재로 사용했다.[61] 차가운 공기는 여러 거대한 환풍기를 통해 유입되었고, 원자로를 냉각시킨 뜨거운 공기는 노심 반대편으로 나와 굴뚝으로 배출되었다. 굴뚝 상단에는 존 콕크로프트의 지시로 설치된 필터가 있었다.[61] 기술자들은 이 필터를 불필요하다고 생각하여 "콕크로프트의 어리석음"이라고 불렀지만, 이 필터는 윈드스케일 화재를 예방하는 데 중요한 역할을 했다.

원자로는 고체 흑연 노심으로 만들어졌으며, 흑연에 뚫린 수평 통로로 우라늄과 동위원소 카트리지를 넣어, 중성자 조사로 인한 동위원소 생산과 더불어 플루토늄을 생산했다. 연료와 동위원소 카트리지는 노심 앞쪽의 "장전면"으로 삽입되었으며, 사용 후 연료는 "퇴출면"으로 밀어 나왔고, 퇴출면 쪽에 설치된 물이 흐르는 통로에서 냉각 및 재처리 공정으로 옮겨졌다.

알루미늄 카트리지 내에 농축되지 않은 금속 우라늄이 들어있었으며, 카트리지에는 재처리 공정 중 연료를 냉각시키기 위한 냉각핀이 달려있었다. 플루토늄은 무기급으로 쓰기 위해, 무거운 플루토늄 동위원소(240Pu, 241Pu 등)는 원자로 내에서 연소시켜 비중을 줄였다.

금속 카트리지 안엔 중성자를 조사시켜 방사성동위원소를 제작하려 하였다. 아래는 만들려고 한 동위원소와 생산을 위한 재료 목록이다.

목적 물질
리튬-마그네슘 합금삼중수소
질산화 알루미늄탄소-14
염화 칼륨염소-36
코발트코발트-60
툴륨툴륨-170
탈륨탈륨-204
산화 비스무트폴로늄-210
토륨우라늄-233



여기서 생산된 동위원소 중 폴로늄-210이 사고로 방출되어 일반인의 방사능 집단 피폭에 가장 큰 기여를 하였다.[135][62]

|thumb|right|윈드스케일 원자로의 단면도]]

2. 2. 위그너 에너지 문제

윈드스케일 원자로 건설 당시, 영국은 흑연이 중성자에 노출되었을 때 발생하는 현상에 대한 이해가 부족했다. 헝가리계 미국 물리학자 유진 위그너는 흑연이 중성자 조사를 받으면 결정 구조가 변형되어 위치 에너지를 축적하고, 이는 갑작스럽게 강한 열로 방출될 수 있다는 사실을 발견했다.[136] 이러한 위그너 에너지 축적은 원자로 화재로 이어질 수 있다는 경고가 있었다.[15]

2호기 가동 후, 원자로 노심 온도가 불가사의하게 상승하는 현상이 발생했는데, 이는 위그너 에너지 방출 때문으로 추정되었다.[136] 이를 해결하기 위해 어닐링 과정이 도입되었다. 흑연 노심 온도를 250°C 이상으로 올리면 흑연 결정 구조가 회복되면서 축적된 위그너 에너지가 서서히 방출된다.[63]

그러나 윈드스케일 원자로의 설계와 운영 방식은 어닐링 과정을 제대로 반영하지 못했다. 원자로에 설치된 열전대는 어닐링 과정을 모니터링하지 않고 일반 가동만을 모니터링하여 노심의 높은 온도를 나타내는 지역을 알 수 없었다.[137] 또한, 당시 사용된 금속 우라늄 연료는 현대 원자로에서 사용되는 이산화 우라늄과 달리 산소와 만나 쉽게 불이 붙는 성질을 가지고 있었다.[64]

2. 3. 삼중수소 생산 시도와 문제점

영국은 1958년 미국과 핵무기 협정을 맺기 위해 기술적 동등성을 증명해야 했다. 미국이 삼중수소를 사용하는 수소폭탄 개발에 성공하자, 윈스턴 처칠은 수소폭탄 개발을 공언하며 과학자들에게 촉박한 일정을 제시했다.[65] 이에 영국은 삼중수소 생산 시설이 없어 윈드스케일 원자로를 이용해 리튬-6에 중성자를 조사하여 삼중수소를 생산하기로 결정했다.[65]

높은 중성자속이 필요했기에, 핵연료 카트리지의 냉각 핀 크기를 줄여 핵연료 온도를 높이고 중성자 농축률을 증가시켰다.[65] 이러한 변경은 기술 직원들의 경고를 야기했지만 무시되었다.[65] 크리스토퍼 힌턴은 좌절감에 빠져 떠났다.

윈드스케일 원자로를 이용한 삼중수소 생산은 안전성을 희생하면서 진행되었다. 원자로 온도가 설계 이상으로 상승하자, 과학자들은 노심의 열 정규 분포를 변경했고, 이로 인해 파일 1에 열점(hot spot)이 발생했다.[66] 그러나 원자로의 열을 재는 열전대는 바뀐 열 분포대로 설치되지 않아 원자로의 뜨거운 점의 온도를 재지 못하고 잘못된 측정값을 냈다.[66]

윈드스케일 화재 당시, 금속 카트리지 안에는 다음과 같은 물질들이 중성자 조사로 방사성동위원소를 만들기 위해 넣어졌다.[135][138]

이 중 폴로늄-210의 누출은 일반 대중들의 방사능 피폭량을 늘리는 데 가장 큰 영향을 주었다.[135][138]

3. 윈드스케일 화재 사고

1957년 10월 7일, 윈드스케일 원자로 1호기에서 위그너 에너지 해제를 위한 어닐링 작업이 시작되었다. 운전자들은 냉각 팬을 저풍력으로 전환하고 원자로를 저출력으로 안정화시켰다. 다음 날, 어닐링을 위해 원자로 출력을 높였으나, 위그너 에너지 방출이 노심에 균일하게 퍼지지 않아 10월 8일 두 번째 가열을 시도했다.

공식 보고서는 우라늄 카트리지 파열과 산화를 화재 원인으로 지목했지만, 최근 보고서는 마그네슘/리튬 카트리지 문제를 제기한다.

10월 10일, 원자로 온도 측정값이 비정상적으로 상승했고, 냉각을 위해 공기 흐름을 늘리자 굴뚝에서 방사성 물질이 방출되는 것이 확인되어 비상사태가 발령되었다.

1957년 10월 10일, 운전자들은 원자로 노심 온도가 계속 상승하고 굴뚝에서 방사능 수치가 높아지는 것을 확인하고 원자로를 조사했다.[18][19][67][68][69] 연료 채널의 측정 플러그를 제거하자 연료가 붉게 타오르는 것이 발견되었고, 이를 통해 화재가 발생한 지 48시간이 지났음을 알게 되었다.[18][19][67][68][69]

화재는 주변 연료 채널로 번져 빠르게 확산되었고, 굴뚝을 통해 방사성 물질이 외부로 누출되기 시작했다. 원자로 관리자였던 톰 투히(Tom Tuohy)는[139] 보호복과 호흡 장치를 착용하고 원자로 건물 24.384미터 위에서 배출면을 조사하였는데, 원자로 뒤와 뒤쪽 격납용기까지 붉은빛이 보였다고 보고했다.[140] 그는 고온으로 인한 콘크리트 붕괴를 막기 위해 화재 중 여러 번 배출면과 콘크리트 격납용기의 뒤쪽을 확인했다.[140]

운전자들은 초기 화재 진압에 어려움을 겪었다. 처음에는 냉각 팬을 최대로 가동하여 불을 끄려고 시도했으나, 이는 오히려 불길을 키우는 결과를 초래했다.[15][70] 톰 허긴스와 그의 동료들은 손상되지 않은 연료 카트리지를 제거하여 방화선을 구축하려 했고, 톰 투호이는 녹은 카트리지를 곤봉으로 밀어 물길에 방출하는 것을 제안했다.[15] 그러나 연료봉은 고온으로 인해 움직이지 않았고,[15] 제거를 위해 사용한 막대기는 끝이 뜨거워져 녹은 금속을 떨어뜨리기 시작했다. 허긴스는 이것이 녹은 방사성 우라늄임을 인지하고, 장전 호이스트에 심각한 방사선 문제를 일으킬 수 있다고 판단했다.[15][70]

허긴스와 함께 호이스트를 조작한 동료는 노출된 연료 채널이 "하얗게 불타고 있었다"고 증언하며, "아무도 정말로 얼마나 뜨거울 수 없다는 걸 믿을 수 없을 정도"였다고 말했다.[15]

이후 이산화탄소를 투입하여 진화를 시도했다.[15] 콜더 홀 원자력 발전소에서 새로 도착한 25톤의 액체 이산화탄소를 윈드스케일 파일 1에 연결했으나,[15] 화재의 강도가 너무 강해 이산화탄소에서 산소를 분리하여 연소시켰기 때문에 효과가 없었다.[70] 허긴스는 "초라하게 작은 이산화탄소 튜브를 갖고 있었다는 것과 더불어 이것이 아무런 희망도 없다는 걸 알게 되었죠."라고 말했다.[15]

1957년 10월 11일 금요일, 화재가 최고조에 달했을 때 11톤의 우라늄이 불타고 있었고, 온도는 극도로 높아져(한 열전대는 1300℃를 기록) 원자로의 생물학적 방호벽이 붕괴될 위험에 처했다.[71] 이러한 위기 상황에서 운전자들은 물을 투입하기로 결정했다. 이는 용융된 금속 산화물이 물과 접촉하여 산소와 수소를 발생시켜 수소 폭발을 일으켜 약해진 구조물을 파괴할 수 있다는 위험성이 있었지만, 다른 선택지가 없었기에 강행되었다.[71] 약 12개의 소방 호스가 동원되어 노즐이 제거되었고, 호스는 연료 채널을 통해 불의 심장부에서 약 1미터 위에 있는 막대에 연결되었다.[71] 톰 투이는 원자로 차폐 위로 올라가 물을 투입하도록 명령하고, 압력 증가에 따른 수소 폭발 징후를 확인했다.[71]

그러나 물 투입만으로는 화재를 완전히 진압할 수 없었다.[71] 이에 톰 투이는 자신을 제외한 모든 사람들을 원자로 건물에서 내보내고, 소방대장에게 원자로로 가는 모든 환기 장치와 냉각 장치를 끄도록 명령했다.[15] 이 조치는 작업자들의 마지막 수단이었다.[15] 투이는 여러 번 올라가 불길이 서서히 줄어드는 것을 관찰했다.[15] 그는 검사판이 닫혀 있는 것을 발견하고, 불이 모든 곳에서 공기를 빨아들이려 했기 때문이라고 보고했다.[15] 그는 인터뷰에서 "불이 유지되기 위해 굴뚝을 통해서도 공기를 빨아들이고 있었다"고 말했다.[15] 마침내 그는 검사판을 떼어냈고, 불이 꺼져가는 것을 확인했다.[15]

투이는 "불길이 먼저 사라진 후, 달궈져 있던 것이 식기 시작했다"고 설명하며, "불이 완전히 꺼질 때까지 여러 차례 확인했다"고 덧붙였다.[15] 원자로가 완전히 냉각될 때까지 24시간 동안 물을 계속 투입했다.[15]

3. 1. 발단: 점화

1957년 10월 7일, 윈드스케일 원자로 1호기에서 위그너 에너지 해제를 위한 어닐링 작업이 시작되었다. 운전자들은 냉각 팬을 저풍력으로 전환하고 원자로를 저출력으로 안정화시켰다. 다음 날, 어닐링을 위해 원자로 출력을 높였으나, 위그너 에너지 방출이 노심에 균일하게 퍼지지 않아 10월 8일 두 번째 가열을 시도했다.

공식 보고서는 우라늄 카트리지 파열과 산화를 화재 원인으로 지목했지만, 최근 보고서는 마그네슘/리튬 카트리지 문제를 제기한다.

10월 10일, 원자로 온도 측정값이 비정상적으로 상승했고, 냉각을 위해 공기 흐름을 늘리자 굴뚝에서 방사성 물질이 방출되는 것이 확인되어 비상사태가 발령되었다.

3. 2. 화재 발생과 확산

1957년 10월 10일, 운전자들은 원자로 노심 온도가 계속 상승하고 굴뚝에서 방사능 수치가 높아지는 것을 확인하고 원자로를 조사했다.[18][19][67][68][69] 연료 채널의 측정 플러그를 제거하자 연료가 붉게 타오르는 것이 발견되었고, 이를 통해 화재가 발생한 지 48시간이 지났음을 알게 되었다.[18][19][67][68][69]

화재는 주변 연료 채널로 번져 빠르게 확산되었고, 굴뚝을 통해 방사성 물질이 외부로 누출되기 시작했다. 원자로 관리자였던 톰 투히(Tom Tuohy)는[139] 보호복과 호흡 장치를 착용하고 원자로 건물 24.384미터 위에서 배출면을 조사하였는데, 원자로 뒤와 뒤쪽 격납용기까지 붉은빛이 보였다고 보고했다.[140] 그는 고온으로 인한 콘크리트 붕괴를 막기 위해 화재 중 여러 번 배출면과 콘크리트 격납용기의 뒤쪽을 확인했다.[140]

3. 3. 초기 진압 시도와 실패

운전자들은 초기 화재 진압에 어려움을 겪었다. 처음에는 냉각 팬을 최대로 가동하여 불을 끄려고 시도했으나, 이는 오히려 불길을 키우는 결과를 초래했다.[15][70] 톰 허긴스와 그의 동료들은 손상되지 않은 연료 카트리지를 제거하여 방화선을 구축하려 했고, 톰 투호이는 녹은 카트리지를 곤봉으로 밀어 물길에 방출하는 것을 제안했다.[15] 그러나 연료봉은 고온으로 인해 움직이지 않았고,[15] 제거를 위해 사용한 막대기는 끝이 뜨거워져 녹은 금속을 떨어뜨리기 시작했다. 허긴스는 이것이 녹은 방사성 우라늄임을 인지하고, 장전 호이스트에 심각한 방사선 문제를 일으킬 수 있다고 판단했다.[15][70]

허긴스와 함께 호이스트를 조작한 동료는 노출된 연료 채널이 "하얗게 불타고 있었다"고 증언하며, "아무도 정말로 얼마나 뜨거울 수 없다는 걸 믿을 수 없을 정도"였다고 말했다.[15]

이후 이산화탄소를 투입하여 진화를 시도했다.[15] 콜더 홀 원자력 발전소에서 새로 도착한 25톤의 액체 이산화탄소를 윈드스케일 파일 1에 연결했으나,[15] 화재의 강도가 너무 강해 이산화탄소에서 산소를 분리하여 연소시켰기 때문에 효과가 없었다.[70] 허긴스는 "초라하게 작은 이산화탄소 튜브를 갖고 있었다는 것과 더불어 이것이 아무런 희망도 없다는 걸 알게 되었죠."라고 말했다.[15]

3. 4. 물 투입과 공기 차단

1957년 10월 11일 금요일, 화재가 최고조에 달했을 때 11톤의 우라늄이 불타고 있었고, 온도는 극도로 높아져(한 열전대는 1300℃를 기록) 원자로의 생물학적 방호벽이 붕괴될 위험에 처했다.[71] 이러한 위기 상황에서 운전자들은 물을 투입하기로 결정했다. 이는 용융된 금속 산화물이 물과 접촉하여 산소와 수소를 발생시켜 수소 폭발을 일으켜 약해진 구조물을 파괴할 수 있다는 위험성이 있었지만, 다른 선택지가 없었기에 강행되었다.[71] 약 12개의 소방 호스가 동원되어 노즐이 제거되었고, 호스는 연료 채널을 통해 불의 심장부에서 약 1미터 위에 있는 막대에 연결되었다.[71] 톰 투이는 원자로 차폐 위로 올라가 물을 투입하도록 명령하고, 압력 증가에 따른 수소 폭발 징후를 확인했다.[71]

그러나 물 투입만으로는 화재를 완전히 진압할 수 없었다.[71] 이에 톰 투이는 자신을 제외한 모든 사람들을 원자로 건물에서 내보내고, 소방대장에게 원자로로 가는 모든 환기 장치와 냉각 장치를 끄도록 명령했다.[15] 이 조치는 작업자들의 마지막 수단이었다.[15] 투이는 여러 번 올라가 불길이 서서히 줄어드는 것을 관찰했다.[15] 그는 검사판이 닫혀 있는 것을 발견하고, 불이 모든 곳에서 공기를 빨아들이려 했기 때문이라고 보고했다.[15] 그는 인터뷰에서 "불이 유지되기 위해 굴뚝을 통해서도 공기를 빨아들이고 있었다"고 말했다.[15] 마침내 그는 검사판을 떼어냈고, 불이 꺼져가는 것을 확인했다.[15]

투이는 "불길이 먼저 사라진 후, 달궈져 있던 것이 식기 시작했다"고 설명하며, "불이 완전히 꺼질 때까지 여러 차례 확인했다"고 덧붙였다.[15] 원자로가 완전히 냉각될 때까지 24시간 동안 물을 계속 투입했다.[15]

4. 사고 이후

4. 1. 방사성 물질 누출과 피해

윈드스케일 화재로 인해 다량의 방사성 물질이 영국과 유럽 전역으로 확산되었다.[143][23] 특히 740 테라베크렐 (2만 퀴리)의 요오드-131, 22 테라베크렐(594 퀴리)의 세슘-137, 1만 2천 테라베크렐(324,000 퀴리)의 제논-133을 비롯한 기타 방사성 핵종이 누출되었다.[142][22] 초기 보고서는 피해를 축소했으나, 이후 오염 데이터를 재작업한 결과는 국가 및 국제 오염이 이전에 추정했던 것보다 높았을 수 있음을 시사한다.[143][23]

방사성 물질 누출량 (TBq)
종류윈드스케일스리마일섬 원자력 발전소 사고 (Windscale과 비교)체르노빌 사고후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고
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아이오딘-131740더 적음1,760,000130,000
세슘-13722더 적음79,50035,000
제논-13312,0006,500,00017,000,000
제논-135윈드스케일의 25배
스트론튬-90더 적음80,000
플루토늄align="right" |align="right" |6,100align="right" |



반감기가 약 8일인 요오드-131은 인체 갑상선에 흡수되어 갑상선암을 유발할 수 있다.[143] 이 사고로 인해 200건의 갑상선암이 발생되었다고 추산되었으나, 최근 240건으로 상승하였다.[143][74] 사고 직후 주변 지역에서 생산된 우유는 위험할 정도로 오염되어, 500 제곱킬로미터 내의 우유가 1000배로 희석된 후 아일랜드 해에 버려졌다.[6]

해럴드 맥밀런 정부는 화재에 대한 초기 보고서를 대대적으로 검열하고 사고에 대한 정보를 대부분 비밀로 유지하라고 명령했으며, 이후 매우 위험한 방사성 동위원소인 폴로늄-210이 화재 중 소량이나마 상당량 방출되었다는 사실이 밝혀졌다.[15][2] 페니 보고서가 전체적으로 공개된 것은 1988년이 되어서였다.[29]

방사능 누출로 인한 장기적인 건강 영향의 정도에 대한 합의는 사고에 대한 더 많은 정보가 밝혀짐에 따라 시간이 지남에 따라 바뀌었다.[30] 1983년까지 정부 보고서에는 폴로늄-210 방출이 포함되지 않았으며, 낙진이 장기적으로 33명의 암 사망자를 유발한 것으로 추정되었다.[30] 1988년 개정된 영국 정부 보고서는 40~50년 동안의 방출로 인해 암으로 인해 "아마도" 100명의 사망자가 발생했다고 추정했다.[32][33]

2007년, 맨체스터 대학교 달튼 핵 연구소의 리처드 웨이크포드와 존 갈랜드는 화재에서 방출된 방사선량이 이전 추정치의 두 배가 될 수 있고 방사성 기둥이 더 동쪽으로 이동했기 때문에 화재로 인해 장기적으로 100~240명의 암 사망자가 발생했을 가능성이 있다고 결론 내렸다.[1][2]

2010년의 연구는 청소 작업에 직접 참여한 근로자들을 대상으로 했으며, 이들의 참여로 인한 장기적인 건강 영향은 없다는 것을 발견했다.[9][10]

4. 2. 사고 조사와 은폐

사건에 대한 조사는 1957년 10월 17일부터 25일까지 윌리엄 페니 경의 주재 하에 열렸다.[145][146] "페니 보고서"는 영국 원자력청 의장에게 제출되었으며, 1957년 11월 의회에 제출된 정부 백서의 기초가 되었다.[36][37] 1988년 1월, 공공 기록 보관소에서 공개되었고, 1989년에는 원본 기록의 필사를 개선하는 작업을 거쳐 수정된 기록이 공개되었다.[36][37]

페니는 화재가 진압된 지 16일 후인 1957년 10월 26일에 보고서를 제출했으며,[38] 네 가지 결론에 도달했다. 첫째, 사고의 주된 원인은 10월 8일에 너무 빨리, 그리고 너무 급격하게 적용된 두 번째 핵 가열이었다. 둘째, 사고가 발견된 후 대처하기 위해 취해진 조치는 "신속하고 효율적이었으며 관련된 모든 사람들의 상당한 직무 헌신을 보여주었다"고 평가했다. 셋째, 사고의 결과에 대처하기 위해 취해진 조치는 적절했으며 "윈드스케일의 일반 대중이나 작업자 중 누구에게도 즉각적인 건강 피해는 없었다"고 결론 내렸다. 유해한 영향이 발생할 가능성은 매우 낮았다. 그러나 보고서는 기술적, 조직적 결함에 대해 매우 비판적이었다. 넷째, 더 자세한 기술 평가가 필요했으며, 이를 통해 조직 변경, 건강 및 안전에 대한 더 명확한 책임, 방사선량 제한의 더 나은 정의가 이루어질 필요가 있다고 작성했다.[77][78]

2018년에 해체된 파일 1


사건에 직접적으로 관여했던 사람들은 페니의 결론에 힘입어, 취해진 조치가 "신속하고 효율적"이었고 "상당한 직무 헌신을 보여주었다"는 점에 고무되었다. 특히, 토마스 투히가 보여준 결단력과 용기는 대참사를 막는 데 결정적인 역할을 했음에도 불구하고 공식적인 인정을 받지 못했다.[18]

조사 위원회 보고서는 공식적으로 화재가 화재를 진압하기 위해 자신의 생명을 걸었던 사람들의 "판단 오류"로 인해 발생했다고 결론 내렸다. 당시 총리였던 해럴드 맥밀런은 사고가 영국 정부의 무모한 결정으로 인해 발생했고, 미국 의회가 이 사실을 알았다면 드와이트 D. 아이젠하워 대통령과의 공동 핵무기 개발 계획에 거부권을 행사했을 수 있다는 이유로 진실을 은폐했다는 의혹이 제기되었다.[39]

4. 3. 장기적인 영향과 교훈

윈드스케일 화재는 원자력 발전의 위험성을 전 세계에 각인시키는 계기가 되었으며, 안전 규제 강화와 투명한 정보 공개의 중요성을 강조하는 교훈을 남겼다.[74] 사고 이후 윈드스케일 원자로는 폐쇄되었고, 제염 작업이 진행되었다.[83]

원자로 자체는 회수 처리하지 않고, 가능한 연료봉은 제거한 후 생물학적 방호벽을 봉인하여 유지하였다.[144] 화재로 손상된 약 6,700개의 연료 카트리지와 1,700개의 동위원소 카트리지가 원자로 내부에 남아있으며, 방사성 동위원소 작용으로 인해 여전히 따뜻한 상태이다.[144] 2000년 기준으로 원자로 코어에는 삼중수소, 세슘-137, 스트론튬-90, 이트륨-90, 플루토늄-239, 플루토늄-241 등 다양한 방사성 핵종이 포함되어 있었다.[35] 윈드스케일 파일 2는 손상되지 않았지만, 안전상의 이유로 가동이 중단되었고, 이후 공기 냉각형 원자로는 건설되지 않았다.[144]

검사 결과 흑연 화재는 없었고 흑연 손상은 국소적이었으며, 이는 과열된 우라늄 연료 조립체에 의해 발생한 것으로 밝혀졌다.[21] 손상된 원자로에서 연료를 제거하는 작업은 2008년에 시작되어 4년간 진행되었다.[21][64]

사고 초기에는 반감기가 짧은 요오드-131이 갑상선에 축적되어 갑상선암을 유발할 수 있다는 우려가 컸다.[74] 화재 사고로 인해 240건의 암 발생 사례가 추가로 발생한 것으로 추정된다.[74] 사고 후 주변 지역 약 500km2에서 생산된 우유는 약 한 달 동안 폐기되었다.[57] 제염 작업에 참여한 노동자들에게서 유의미한 장기적인 건강 영향은 발견되지 않았다.[83]

5. 한국에 대한 시사점

참조

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[51] 서적 シャドウの恐怖―核燃料再処理工場で汚染された人々の運命 ジャプラン出版 1991
[52] 서적 核燃料サイクルの闇－イギリス・セラフィールドからの報告 [[現代書館]] 2006
[53] 문서 この事故に言及している日本語文献3冊から'''ウィンズケール'''の表記が登場する最初のページを示す。なお[[コリンズ英語辞典]][https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/windscale]によれば、英語の発音は'''/ˈwɪndˌskeɪl/'''である。'''ウィンドスケール'''[http://www.aec.go.jp/jicst/NC/about/ugoki/geppou/V03/N09/195810V03N09.HTML]、'''ウインドスケール'''[http://www.aec.go.jp/jicst/NC/about/ugoki/geppou/V02/N12/195713V02N12.HTML]とする日本語表記もみられる。
[54] 웹사이트 村の中心部から敷地までだと2km以上ある。 https://www.google.c[...]
[55] 서적 核燃料サイクルの闇－イギリス・セラフィールドからの報告 [[現代書館]]
[56] 뉴스 Windscale fire: 'We were too busy to panic' http://www.telegraph[...] The Telegraph 2007-10-09
[57] 웹사이트 The view from outside Windscale in 1957 https://www.bbc.co.u[...] BBC
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[59] 뉴스 Britain's nuclear inferno: How our own Government covered up Windscale reactor blaze that's caused dozens of deaths and hundreds of cancer cases http://www.dailymail[...] Daily Mail 2011-03-19
[60] 문서 直訳すると「生体遮蔽」。現行の発電用原子炉において、主に原子炉圧力容器や原子炉格納容器の外周を囲む分厚い重コンクリートの壁を指す（{{ATOMICA dic|1554|生体遮へい}}）。核反応で生じる強力な放射線を遮る重要な役目を果たすものだが、この原子炉は核爆弾の原料製造用であり圧力容器も格納容器も存在しない。ただこの構造物自体が黒鉛炉の炉心を冷やす空気の通風に関わる「筒」を兼ねていることから本記事では炉心[[シュラウド]]と訳した。
[61] 간행물 Cockcroft's subatomic legacy: splitting the atom http://www.cockcroft[...] Cockcroft Institute
[62] 간행물 An assessment of the radiological impact of the Windscale reactor fire, October 1957
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[65] 문서 7Liでも可能。
[66] 문서 英文は "the scientists had altered the normal distribution of heat in the core" であるが、この normal distribution を替えたというのは、熱電対が複数あって測定温度のデータはバラツキがあるので[[正規分布]]で運転の際の判断していたが増産のため火災事故の安全マージンを下げ許容する温度を上げたという意味に解釈して訳出した。
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[69] 서적 シャドウの恐怖―核燃料再処理工場で汚染された人々の運命 ジャプラン出版 1991
[70] 문서 charge hoist ... hoist は貨物用の昇降機を意味するイギリス英語。[http://ejje.weblio.jp/content/hoist]炉心は高さ80フィートあり多数の燃料を通すチャンネルがあるため、高い場所は昇降機で作業した。作業用エレベーターと訳出。
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[82] 서적 核燃料サイクルの闇－イギリス・セラフィールドからの報告 現代書館
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