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후쿠시마 제2 원자력 발전소

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목차

1. 개요

후쿠시마 제2 원자력 발전소는 일본 후쿠시마현에 위치했던 원자력 발전소로, 4기의 비등수형 경수로(BWR-5) 원자로를 갖추고 있었다. 2011년 동일본 대지진과 쓰나미로 인해 냉각 시스템에 문제가 발생하여 원자로가 냉온 정지 상태에 도달하는 등 심각한 상황을 겪었다. 이후 2019년 9월 30일에 1~4호기가 폐지되었으며, 폐로 작업이 진행 중이다.

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후쿠시마 제2 원자력 발전소
지도 정보
기본 정보
공식 명칭후쿠시마 제2 원자력 발전소
원어 명칭福島第二原子力発電所 (후쿠시마 다이니 겐시료쿠 하쓰덴쇼)
위치후쿠시마현 후타바군 나라하정 오아자 나미쿠라 고자 오바마사쿠 12번지
좌표37°18′59″N 141°01′32″E
2015년에 촬영된 후쿠시마 제2 원자력 발전소
2015년에 촬영된 후쿠시마 제2 원자력 발전소
면적150 헥타르
발전소 정보
종류원자력 발전소
운영자도쿄 전력 홀딩스
상태폐로
건설 시작1976년 3월 16일
상업 운전 시작1982년 4월 20일
폐쇄일2019년 9월 30일
원자로 형식비등수형 원자로 (BWR)
원자로 공급사도시바, 히타치
전기 용량4,400 MW
연간 발전량0
설비 용량 계수0%
1호기 정보
출력110.0만 kW
연료이산화우라늄
연료 사용량132 톤
착공일1975년 11월
영업 운전 시작일1982년 4월
폐쇄일2019년 9월 30일
2호기 정보
출력110.0만 kW
연료이산화우라늄
연료 사용량132 톤
착공일1979년 2월
영업 운전 시작일1984년 2월
폐쇄일2019년 9월 30일
3호기 정보
출력110.0만 kW
연료이산화우라늄
연료 사용량132 톤
착공일1980년 12월
영업 운전 시작일1985년 6월
폐쇄일2019년 9월 30일
4호기 정보
출력110.0만 kW
연료이산화우라늄
연료 사용량132 톤
착공일1980년 12월
영업 운전 시작일1987년 8월
폐쇄일2019년 9월 30일
기타 정보
웹사이트후쿠시마 제2 원자력 발전소 홈페이지

2. 발전 설비

후쿠시마 제2 원자력 발전소의 모든 원자로는 각각 1,100MW(순출력: 각 1,067MW)의 전력을 가진 BWR-5형이다.[5][6]

1호기와 3호기 원자로는 도시바가, 2호기와 4호기 원자로는 히타치가 공급했다. 1~3호기는 가지마 건설이, 4호기는 시미즈 건설과 다케나카 공무점이 건설했다.[6]

호기최초 임계설치 비용
(백만 엔/MW)		원자로 공급사설계시공격납 용기[7]
11981년 7월 31일250도시바도시바가지마 건설Mark 2
21983년 6월 23일230히타치히타치가자미 건설Mark 2 advanced
31984년 12월 14일290도시바도시바가자미 건설Mark 2 advanced
41986년 12월 17일250[8]히타치히타치시미즈 건설
다케나카 공무점		Mark 2 advanced



원자로 형식운전 개시정격 출력현황
1호기비등수형 경수로(BWR-5)Mark-21982년4월 20일110만kW2019년9월 30일부로 폐지
2호기비등수형 경수로(BWR-5)Mark-2 개량1984년2월 3일
3호기1985년6월 21일
4호기1987년8월 25일


  • 압력 억제 풀 수량은 1호기가 3,400톤, 2~4호기가 4,000톤이다[48][49]。

2. 1. 1호기

1호기는 비등수형 경수로(BWR-5) Mark-2 형식으로, 1982년 4월 20일 운전을 개시하였다. 정격 출력은 110만kW였으며, 2019년 9월 30일부로 폐지되었다. 압력 억제 풀 수량은 3,400톤이다.[48][49]

2. 2. 2호기

후쿠시마 제2 원자력 발전소 2호기는 비등수형 경수로(BWR-5)Mark-2 개량형 원자로를 사용하며, 1984년2월 3일 운전을 시작했다. 2호기를 포함한 2~4호기의 압력 억제 풀 수량은 4,000톤이다. 2019년9월 30일부로 폐지되었다.

2. 3. 3호기

3호기는 1985년 6월 21일 운전을 개시했다. 원자로 형식은 비등수형 경수로(BWR-5) Mark-2 개량형이다. 압력 억제 풀 수량은 4,000톤이다.[48][49] 2019년 9월 30일부로 폐지되었다.

2. 4. 4호기

4호기는 1987년 8월 25일 운전을 개시했다. 원자로는 비등수형 경수로(BWR-5) Mark-2 개량형이다. 압력 억제 풀 수량은 4,000톤이다.[48][49]

3. 주요 사건 및 사고

1989년 1월, 후쿠시마 제2 원자력 발전소 3호기 원자로 재순환 펌프 내부의 임펠러(회전 날개) 용접부가 파손되어, 노심에 다량의 금속 조각 등이 유출되어 장기간 발전소 가동이 중단되는 사고가 발생했다. 국제원자력사건평가척도(INES) 레벨 2.

2008년 1월, 3, 4호기 폐기물 처리 건물(RW/B)의 해수 펌프 A(이하 "RWSW 펌프")의 흡입 측 배관 및 전동기와 날개를 잇는 샤프트가 파손되는 문제가 발생했다. 이를 받아 3호기 RWSW 펌프 B를 긴급 점검하게 되었고, 도쿄 전력, 도덴 환경, 도덴 공업 등이 주목하게 되었다.

2008년 2월, 사이드 벙커에서 2호기의 사용후 핵연료를 적재한 캐스크를 크레인으로 들어 올리는 작업 중 크레인이 트립되는 사건이 발생했다.

2008년 10월, 3호기 열교환기 건물 지하 1층 북쪽의 "RWCW 열교환기" 본격 점검에서 냉각관이 경년 열화된 것을 전년도에 확인했기 때문에 이번에 냉각관 교체를 하는 과정에서 원래 손상을 입혀서는 안 되는 관판면에 상처를 낸 것을 원청에 은폐한 사실을 점검에 참여한 1차 기업 담당자가 밝혔다.

2009년 7월 및 11월, 1호기 원자로 건물 1층에 "다목적 화학 제염 장치"를 설치할 때 비방사성 폐수관(SD: 스톰 드레인)에 방사성 배수관(MUWT: 재생수 보급수(방사성 트리튬 포함된 물))을 잘못 연결하여, 방사성 트리튬을 아무런 처리 없이 바다로 방류한 문제가 발생했다.[50][51]

2009년 8월, 3호기 열교환기 건물 지하 1층 남쪽의 "TCW 열교환기" 구역에서 도덴 운전 관리원이 해당 열교환기의 물 채우기 작업을 하던 중 컨디션이 악화되어 3호기 열교환기 건물 출입이 금지되는 일이 있었다. 원인은 TCW 열교환기의 물 채우기 작업 시 벤트관에서 나오는 기체에 황화수소가 섞여 있었고, 황화수소를 흡입하여 쓰러졌기 때문이다.

시기 불명(후쿠시마 제2 원자력 발전소 부적합 기록에 기재 완료) - 폐기물 처리 건물(3, 4호기) 3층 고화 계통 건조기실에 설치된 호이스트 크레인(정격 하중 5t) 2기의 연차 점검에서 조건부 하중을 초과하는 부적합 사항이 있었다. 또한, 이 하중 시험 완료 후 보일러·크레인 협회의 입회 검사가 있었고, 검사관이 서류 확인 시 발견했다.

시기 불명(2008-2010년 사이) - 4호기 정기 검사 중 D/W 내에 있는 주증기 안전 밸브 설치 작업 중 볼트를 조이기 위해 망치를 사용하던 중 주변에 있던 철제 지주와 망치 사이에 손가락이 끼어 산업 재해 (산재)를 은폐했다.

2010년 8월, 폐기물 처리 건물(3, 4호기) 3FL 대형 물품 반출구에서 자재 반출 작업 중 크레인 조작 미숙으로 방사선 관리 구역과 비방사선 관리 구역을 나누는 셔터를 손상시키는 문제가 발생했다.

2021년 2월 13일 제2원전 사용후핵연료 수조에서 160cc가 물이 넘쳤다.

3. 1. 1989년 3호기 원자로 냉각 펌프 손상

1989년 1월, 후쿠시마 제2 원자력 발전소 3호기 원자로 재순환 펌프 내부의 임펠러(회전 날개) 용접부가 파손되어, 노심에 다량의 금속 조각 등이 유출되어 장기간 발전소 가동이 중단되는 사고가 발생했다. 이 사고는 국제원자력사건평가척도(INES) 레벨 2로 판정되었다. 3호기 원자로 냉각 펌프 중 하나에서 임펠러 블레이드가 용접 부위에서 파손되어 대량의 금속 파편이 1차 계통 전체로 흘러 들어갔으며, 이로 인해 원자로는 상당 기간 동안 가동이 중단되었다.

3. 2. 2008년 해수 펌프 샤프트 파손

2008년 1월, 후쿠시마 제2 원자력 발전소 3, 4호기 폐기물 처리 건물(RW/B)의 해수 펌프 A (RWSW 펌프) 흡입 측 배관 및 전동기와 날개를 연결하는 샤프트가 파손되는 문제가 발생했다.[50] 이로 인해 3호기 RWSW 펌프 B를 긴급 점검하게 되었고, 도쿄 전력, 도덴 환경, 도덴 공업 등이 주목하게 되었다.

3. 3. 2011년 동일본 대지진 및 쓰나미

2011년 3월 11일, 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진(동일본 대지진) 및 쓰나미로 인해 후쿠시마 제2 원자력 발전소는 전원 공급 및 냉각 시스템에 심각한 문제가 발생했다.[52] 지진 발생 당시 발전소 부지에서 측정된 최대 수평 지반 가속도는 0.21g(2.10m/s2)에서 0.28g(2.77m/s2)로, 설계 기준보다 훨씬 낮았다.[12][11] 지진에 대한 설계 기준 사고는 0.42g(4.15m/s2)에서 0.52g(5.12m/s2) 사이였으며, 쓰나미에 대한 기준은 5.2m였다.[12] 지진 직후 4개 호기 모두 자동으로 정지(스크램)되었고,[2] 디젤 엔진이 가동되어 원자로 냉각에 전력을 공급했다.[13]

지진 후 발전소를 덮친 쓰나미는 도쿄전력(TEPCO)에 의해 처음에는 14미터 높이로 추정되었으나,[12] 다른 자료에서는 쓰나미 높이를 9미터로 보고했다. 이 쓰나미로 인해 원자로 냉각에 사용되는 해수 펌프가 고장났다.[19] 외부 고압 전선 한 가닥이 여전히 작동하여 중앙 제어실에서 내부 원자로 온도 및 수위 데이터를 모니터링할 수 있었다.

증기 구동 원자로 격리 냉각 시스템(RCIC)은 4개 호기 모두에서 작동되었고, 운전자는 안전 릴리프 밸브 시스템을 사용하여 열을 억제 풀로 방출함으로써 원자로 압력이 높아지는 것을 방지했다.[13] 3호기에서는 해수 펌프 하나가 계속 작동하여 잔열 제거 시스템(RHR)을 가동, 3월 12일에 원자로를 냉온 정지 상태로 만들었다. 1, 2, 4호기에서는 열 제거가 불가능하여 3월 12일 1, 2, 4호기 풀의 수온은 JST 05:30과 06:10 사이에 100 °C에 도달했다.[23][20][21]

3월 13일, 1, 2, 4호기의 펌프실에 있는 서비스 해수 시스템 펌프가 수리되어 정상적인 비상 노심 냉각 장치(ECCS) 및 열 제거 시스템의 가동 상태 복구가 가능해졌다. 냉각은 ECCS의 ''잔열 제거 시스템''(RHR) 부분으로 전환되었다. 격납조가 100 °C 이하로 냉각되자 RHR은 정지 냉각 모드로 전환되어 원자로를 냉정 정지 상태로 만들었다.[23]

비상 정지(스크램) 후 약 34시간 만에 2호기 원자로에서 냉각수 온도가 100°C 이하(냉정 정지)에 도달했다.[23] 1호기와 3호기는 3월 14일, 4호기는 3월 15일에 냉온 정지에 도달했다.[24] 3월 15일까지 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 4개 원자로 모두 냉온 정지에 도달하여 안정화되었다.[25]

3월 18일, 일본 당국은 1, 2, 4호기 원자로의 냉각수 손실을 국제 원자력 사고 등급 (INES) 3단계(심각한 사고)로 분류했다.[26][27][28]

3월 12일, 1호기의 S/C 온도가 100℃를 넘어, 원자력 재해 대책 특별 조치법에 근거한 긴급 통보 (소위 15조 통보)가 이루어졌고, 원자력 긴급 사태 선언이 발령되었다.[52]

2011년 6월 현재, 쓰나미로 유입된 7,000톤의 해수가 발전소에 남아 있었다. 약 3,000톤의 물에서 방사성 물질이 검출되어 일본 수산청은 해당 물의 해양 방류를 허가하지 않았다.[36]

2012년 2월 8일, 지진 후 처음으로 보도진에게 공개되었다. 당시 마스다 나오히로 소장은 "후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고의 노심 용융과 유사한 사태가 될 뻔했다"고 밝혔다.[57][58]

3. 4. 2016년 후쿠시마 지진

2016년 11월 22일, 일본 나미에 동남동쪽 37km 지점에서 규모 6.9 지진이 발생했으며, 후쿠시마현 깊이는 11.3km였다. 진동의 최대 강도는 VII(매우 강함)이었다.[38] 14명이 부상을 입었고 1,900채 이상의 가구가 일시적으로 정전되었다.[39] 최대 3m 높이의 쓰나미 가능성에 대한 경보가 발령되었지만,[40] NHK에 따르면 이와키시 오나하마 항구에서 60cm 파도가 관측되었고, 소마시에서 90cm 파도가 관측되었으며, 6.9 지진 후 또 다른 1m 높이의 파도가 후쿠시마 제1 원자력 발전소 부지를 강타했다.[41] 내각관방장관 스가 요시히데는 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 3호기 사용후 핵연료 저장조 냉각 시스템이 지진으로 인해 작동을 멈췄다고 말했다. TEPCO는 이후 사용후 핵연료 냉각 시스템이 100분 만에 재가동되었다고 보고했다.[40][41][42][43]

4. 동일본 대지진 이후

2011년 3월 11일에 발생한 동일본 대지진으로 인해, 후쿠시마 제2 원자력 발전소는 3개의 송전 계통 중 원자로 건물을 연결하는 2개가 손실되었고, 쓰나미의 영향으로 일부 비상용 디젤 발전기가 기능을 상실하여 1, 2, 4호기에서 RHR을 포함한 원자로 냉각 기능이 상실되었기 때문에, 18시 33분에 통보 (소위 10조 통보)가 이루어졌다. 3월 12일 5시 22분, 1호기의 S/C 온도가 100℃를 넘었기 때문에, 5시 48분, 원자력 재해 대책 특별 조치법에 근거한 긴급 통보 (소위 15조 통보)가 이루어졌고, 원자력 긴급 사태 선언이 발령되었다.[52]

3월 13일, 외부 전원이 유일하게 살아남은 폐기물 처리 건물에서 해수 열교환기 건물까지 불과 200명이 평소라면 1개월이 걸릴 작업을 1일 만에 총 연장 9km에 달하는 결사적인 케이블 포설 작업을 실시한 결과, 13일 심야, 1호기에서 벤트까지 2시간을 남겨두고 전원이 연결되어 곧 냉각 기능이 부활했다. 3월 15일, 모든 원자로가 "냉온 정지" 상태가 되어 안전하게 정지되었다는 것이 발표되었다. 3월 18일, 원자력 안전・보안원은 1, 2, 4호기에서 INES 레벨 3 (중대한 이상 사상)의 잠정 평가 결과를 제시했다.[53]

3월 30일 오후 5시 56분경, 1호기 터빈 건물 1층의 분전반 부근에서 연기가 나는 것을 작업자가 발견하여 소방서에 통보했다. 또한 오후 6시 18분 시점에서는 연기는 확인되지 않았다.[54] 3월 31일, 선전 차량이 침입하여 구내를 약 10분간 돌아다녔다. 후쿠시마현 경찰 후타바 경찰서는 이 선전 차량을 운전하던 남자를 체포했다.[55]

12월 26일, 내각총리대신에 의해 당소의 원자력 긴급 사태 해제가 선언되어, 원자력 재해 대책 특별 조치법에 근거한 원자력 재해 사후 대책의 실시 단계로 이행했다.[56]

2012년 2월 8일, 지진 후 보도진에게 처음 공개되었다. 지진 당시의 쓰나미 높이는 9m였고 침수는 건물 일부에 그쳤지만, 원자로 냉각용 해수 펌프 4기 중 3기가 일시적으로 위험한 상태에 빠졌다. 즉, 쓰나미 때문에 원자로의 제열에 필요한 해수 펌프 3기와 그 전원이 해수에 수몰되었다. 다만, 외부로부터의 고압 전원 1회선이 살아있어 원자로의 온도, 압력 및 수위 등을 파악하는 것은 가능했다. 지진이 토·일요일이었다면 당직 등 40명이었지만, 사고는 금요일이었고 약 2000명이 일하고 있었으며, 총 연장 9km 케이블을 인력으로 연결하여 가설 전원도 확보할 수 있었고, 사고 4일 후에 냉온 정지에 이르는 대처가 이루어졌다. 당시 마스다 나오히로 소장은 "후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고의 노심 용융과 유사한 사태가 될 뻔했다"고 밝혔다.[57][58]

2012년 10월 1일부터 4호기의 연료 이동 작업이 진행되었다. 10월 24일 오후에 모든 연료 집합체의 사용 후 연료 풀로의 이동이 완료되었다.[59] 2015년 3월 24일, 후쿠시마 제2 원전 3호기의 원자로에 있던 연료 764개의 사용 후 연료 풀로의 이송을 완료했다고 도쿄 전력이 발표했다. 이로써 1 - 4호기의 모든 원자로 내 연료가 비워졌다.

2018년 6월 14일, 도쿄 전력 홀딩스 사장 코바야카와 토모아키는 후쿠시마현청에서 후쿠시마현 지사 우치보리 마사오와 면담하여 후쿠시마 제2 원전에 대해 "운전을 재개하지 않고 전 기 폐로 방향으로 구체적인 검토에 들어가고 싶다"고 표명했고, 이어서 기자 회견에서 보도진에게도 표명했으며, 다음 날 경제산업대신 세코 히로시게와 경제산업성에서 회담하여 설명했다.

2018년 11월 30일, 도쿄 전력 홀딩스는 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 PR 시설이었던 에너지관을 전용한 "도쿄 전력 폐로 자료관[44]"을 개관했다.

2019년 7월 31일, 도쿄 전력 홀딩스는 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 폐지를 정식 결정했고, 앞으로 폐로를 위해 노력해 나갈 것을 발표했다.[60] 2019년 9월 30일, 1 - 4호기가 전기 사업법상 폐지되었다.[61]

2021년 5월, 니가타현의 가시와자키 가리와 원자력 발전소에서 테러 대책에 심각한 문제가 있었던 것을 계기로, 원자력 규제 위원회 (일본)가 전국 원전을 조사한 결과, 후쿠시마 제2 원자력 발전소에서도 테러 대책상의 부실이 발견되었다.[62]

2022년 3월 16일 오후 11시 36분경에 발생한 후쿠시마현 앞바다 지진으로 인해, 1, 3호기의 사용 후 핵연료 풀의 냉각 펌프가 정지. 다음 날 17일 오전 1시 40분경에 복구[63]。

4. 1. 복구 및 안정화

2011년 3월 11일, 도호쿠 지방 태평양 해역 지진(동일본 대지진)으로 인해 후쿠시마 제2 원자력 발전소는 송전 계통 및 비상용 디젤 발전기 일부가 손상되어 1, 2, 4호기의 원자로 냉각 기능이 상실되는 사고가 발생했다.[52] 3월 12일, 원자력 재해 대책 특별 조치법에 근거한 긴급 통보가 이루어졌고, 원자력 긴급 사태 선언이 발령되었다.[52]

3월 13일, 외부 전원을 복구하기 위해 평소 1개월이 걸릴 작업을 단 하루 만에 총 연장 9km에 달하는 케이블 포설 작업이 이루어졌다. 3월 15일, 모든 원자로가 "냉온 정지" 상태가 되어 안전하게 정지되었다.[57][58] 3월 18일, 원자력 안전・보안원은 1, 2, 4호기에 대해 INES 레벨 3 (중대한 이상 사상)으로 잠정 평가했다.[53]

2011년 12월 26일, 일본 총리는 후쿠시마 제2 원자력 발전소에 대한 원자력 비상사태 선언을 공식적으로 해제했다.[56]

2012년 2월 8일, 도호쿠 지방 태평양 해역 지진과 쓰나미 이후 처음으로 언론에 발전소가 공개되었다. 당시 마스다 나오히로 소장은 "후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고의 노심 용융과 유사한 사태가 될 뻔했다"고 밝혔다.[57][58]

2012년 8월, 제2 원자력 발전소 피난민에 대한 피난 명령이 부분적으로 해제되었다. 나하 주민 일부는 낮 시간에만 귀가가 허용되었고,[37] 2015년에는 나하에 대한 피난 명령이 완전히 해제되었다.

2012년 10월부터 2015년 3월까지 1 - 4호기의 원자로 내 연료를 모두 사용 후 연료 풀로 옮기는 작업이 완료되었다.[59]

2019년 7월 31일, 도쿄 전력 홀딩스는 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 폐지를 정식 결정했다.[60] 2019년 9월 30일, 1 - 4호기가 전기 사업법상 폐지되었다.[61]

2022년 3월 16일, 후쿠시마현 앞바다 지진으로 인해 1, 3호기의 사용 후 핵연료 풀 냉각 펌프가 정지되었다가 다음 날 복구되었다.[63]

4. 2. 폐로 결정 및 진행

2019년 7월 31일, 도쿄전력 이사회는 지역 사회의 요구에 따라 후쿠시마 제2 원자력 발전소의 폐쇄를 결정했다.[4] 폐로는 40년 이상 소요될 것으로 예상되며, 사용후 핵연료를 사용후 연료 저장조에서 부지 내 건식 저장 시설로 옮기는 작업을 포함한다.[4]

2021년 6월 23일, 폐로 작업이 시작되었다.[64] 폐로는 4단계로 진행될 예정이다. 제1단계는 2021년부터 2030년까지 오염 조사 및 제염 등 폐로를 준비한다. 제2단계는 2031년부터 2042년까지 원자로 주변 설비를 해체하고 철거한다. 제3단계는 2043년부터 2053년까지 원자로를 해체하고 철거한다. 제4단계는 2054년부터 2064년까지 나머지 건물을 철거하며, 총 4단계로 진행될 계획이다.[65]

5. 도쿄전력 폐로 자료관

6. 한국의 관점

참조

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