2.1.4 다중방벽

■ 다중방벽 

원자력발전소는 에너지를 만드는 과정에 방사선과 방사성 물질이 발생하기 때문에 안전을 최우선으로 고려해야 한다.

앞장에서 설명하였듯이 원자력발전소의 안전조치는 심층방어라고 할 수 있는데, 심층방어는 여러곂의 안전장치를 말하며 다중방호와 다중방벽을 합친 개념이다.

이중 다중방벽은 원자력 발전소에서 방사성물질이 발전소 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 그림 1과 같이 5겹의 방호벽을 말한다.

그림 1. 원자력발전소 다중방벽(출처 : http://www.khnp.co.kr/content/152/main.do)

▷ 1 방호벽

1 방호벽은 핵연료 펠렛으로, 핵분열에 의해 발생된 방사성 물질 대부분을 핵연료 안에 가둬둘 수 있다.

▷ 2 방호벽

2 방호벽은 핵연료 피복관으로, 핵분열에 의해 생기는 방사성물질 중 일부 펠렛을 빠져나온 가스 성분을 차단한다.

▷ 3 방호벽

3 방호벽은 수십센치 두께의 강철로 된 원자로 용기 이며, 핵연료 피복관에서 빠져나온 방사성 물질의 외부 누출을 차단한다.

▷ 4 방호벽

4 방호벽은 원자로건물 내벽의 강철판이며, 사고가 발생하여 방사성 물질이 원자로건물로 빠져나오더라도 발전소 외부로 누출되는 것을 차단한다.

▷ 5 방호벽

마지막으로 5 방호벽은 1미터 정도의 철근 콘크리트로 이루어진 원자로건물 외벽이다. 원자로건물 외벽은 인위적 충격(테러) 및 자연재해에도 발전소내 방사성 물질을 외부로 누출되지 않도록 보호한다.

예제 1 (2008년 원자력기사 기출)

다음중 원자로 다중방어벽(Multiple Barrier) 개념과 거리가 먼 것은?

① 원자로 격납용기

② 비상노심냉각계통

③ 연료 피복재

④ 냉각재계통

정답) ②

① 다중방벽은 핵연료 펠렛, 핵연료 피복재, 원자로용기(보기①), 원자로건물 내벽, 원자로건물 외벽으로 구성된다.

② 비상노심냉각계통은 다중 방벽 보다는 심층방어의 공학적 안전설비 개념이다.

③ 다중방벽은 핵연료 펠렛, 핵연료 피복재(보기③), 원자로용기, 원자로건물 내벽, 원자로건물 외벽으로 구성된다.

④ 냉각재계통은 원자로용기 안에 포함되어 방사성 물질을 흡수할 수 있므로 정답으로 볼 수 있다.

예제 2 (2011년 원자력기사 기출)

다음중 가압경수로형 원전에서 사고시 방사성물질 누출을 방지하기 위한 방벽이 아닌것은?

① 연료 피복재

② 순환수 배관

③ 증기발생기 튜브

④ 주증기 격리밸브

정답) ②

일반적인 다중방벽의 개념보다 상세한 수준의 설비를 물어보고 있어 어려운 문제이다. 

① 다중방벽은 핵연료 펠렛, 핵연료 피복재, 원자로용기, 원자로건물 내벽, 원자로건물 외벽으로 구성되므로 정답이다.

② 발전소의 2차측(터빈과 복수기)을 지나가는 물을 일반적으로 순환수라 칭한다. 따라서 2차측에는 방사성 물질이 없으므로 방사성 물질 누출을 방지하기 위한 방벽과는 거리가 멀다.

③ 원자력발전소 1차계통의 원자로냉각재계통은 그림 2(붉은색표시)에서 보는 바와 같이 핵연료의 열을 가지고 출발하여 원자로용기 → 고온관 → 증기발생기 U-튜브 → 원자로냉각재펌프 → 원자로용기 순서로 돌아온다. 따라서 증기발생기 U-tube는 방사능 물질이 2차로 빠져나가지 않는 방벽 역할을 하고 있는셈이다. 그러나 증기발생기 U-tube의 주목적은 1차측 열을 2차측으로 전달하는 역할이다.

그림2. 원자력발전소 개략도

④ 만약 증기발생기 U-tube가 손상되어 방사성 물질이 2차측을 거처 발전소 외부로 누출되기 전에 주증기 격리밸브를 격리하면 방사성 물질의 누출을 막을 수 있으므로 주증기 격리밸브 또한 방벽의 역할을 하고 있다.

예제 3 (2012년 원자력기사 기출)

원자력발전소에서는 핵분열의 부산물로 방사성물질이 방출된다. 이러한 방사성물질을 환경으로 방출되는 것을 차단하기 위한 방어벽으로 틀린 것은?

① 중성자 조사시편

② 핵연료 피복재

③ 원자로 용기

④ 원자로 건물

정답) ①

다중방벽은 핵연료 펠렛, 핵연료 피복재, 원자로용기, 원자로건물 내벽, 원자로건물 외벽으로 구성된다.

예제 4 (2014년 원자력기사 기출)

원전사고시 방사성물질의 외부유출을 막기 위한 다중방어 개념에 해당되지 않는 것은?

① 핵연료 피복재

② 안전주입탱크

③ 원자로 압력용기

④ 원자로 격납건물

정답) ②

다중방벽은 핵연료 펠렛, 핵연료 피복재, 원자로용기(원자로 압력용기), 원자로건물 내벽, 원자로건물 외벽(원자로 격납건물)으로 구성된다. 안전주입탱크는 공학적안전설비의 비상노심냉각계통의 하나로 볼 수 있다.