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1. 개요
2011년 03월 11일 일본 후쿠시마현(福島県, Fukushima Prefecture) 오쿠마마치(大熊町, Ōkuma Town)에 있는 후쿠시마 제1원 자력 발전소(福島第一原子力発電所, Fukushima I Nuclear Power Plant)에서 지진과 쓰나미로 발생한 원자력 발전소 사고이다.
해당 사고는 1986년 04월 26일 우크라이나(Ukraine)의 키예프주(Київська область) 프리피야트(При́п'ять, Pripyat)에서 발생한 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고에 이은 인류 역사상 두 번째의 7등급 원자력 사고*이다.
2. 원인
2011년 03월 11일 14시 46분 일본 도호쿠(東北地方) 태평양 연안에서 M9.1이라는 일본 지진 관측 역사상 최고 규모의 지진이 발생했다. 지진을 감지한 원자로는 안전을 위해 14시 52분 자동으로 셧다운(Shutdown)되었고 발전소와 전력망을 잇는 송전선로가 끊어지면서 외부 전력 없이 원자로를 냉각시킬 수 있는 고지대의 비상발전기가 작동되었다. 하지만 지진으로 인해 15시 46분 15m에 달하는 쓰나미가 덮치자 1-4호기 원자로 지하가 침수되면서 발전기로부터 전기를 받아들이는 변전 설비가 침수되었고 19시 30분 비상 냉각 시스템이 멈추면서 원자로로 냉각수 공급이 중단되었다.
1) Unit 1: Explosion, roof blown off (12 March)
2) Unit 2: Explosion (15 March), Contaminated water in underground trench, possible leak from suppression chamber
3) Unit 3: Explosion, most of concrete building destroyed (14 March), Possible plutonium leak
4) Unit 4: Fire (15 March), Water level in spent fuel pools partly restored
5) Multiple trenches: probable source of contaminated water, partly underground, leaked stopped (6 April)
원자로의 냉각이 되지 않자 2011년 03월 12일 남아있던 냉각수가 모두 증발했고 노심의 온도가 1200℃까지 상승했다. 이로 인해 원자로 3기가 노심용융*을 일으켰고 연료봉에 있던 지르코늄(Zirconium)의 산화반응으로 수소와 수증기로 격납용기 내부 압력이 상승하기 시작했다. 이미 원전 건물 내부는 방사능이 누출되어 있었고, 내부 압력을 낮추기 위해 배출을 시작했으나 2011년 03월 12일 15시 36분 원전 1호기에서 수소 폭발이 발생하면서 원전 건물 4개와 격납용기가 손상됐고 태평양을 포함한 일대가 방사능으로 오염되었다.
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직접적인 원인은 동일본 대지진에 따른 자연재해이지만 일부 전문가들은 명백한 인재라고 보고 있다. 침수 위험이 있는 지하에 전력 설비를 구축한 것부터가 설계결함이었고 쓰나미가 원전을 덮친 이후 도쿄전력(Tokyo Electric Power Company Holdings, TEPCO)에서 노심용융을 일으키기 전 해수를 끌어와 냉각을 시켰다면 피해를 조금이나마 낮출 수 있었지만, 해수로 냉각을 시킬 경우 해당 원자로는 폐기 처분되기 때문에 이에 따른 비용에 대한 우려를 한 것으로 보고 있다. 또한 당시 일본 총리였던 간 나오토(菅直人 / Kan Naoto)에게도 정보가 제대로 전달되지 않은 것으로 확인되면서 피해를 더 키웠다는 의견이 많다.
3. 대응
냉각수 공급이 중단된 시점인 2011년 03월 11일 22시를 기해 제1 원전 반경 3km 이내에 있는 모든 사람들에게 대피령이 떨어졌다. 하지만 얼마 지나지 않아 반경 10km로 확대되었다.
이후 2011년 03월 12일 17시 기준으로 후쿠시마 원전 근처의 방사능 물질이 20배나 많아졌고 이에 일본정부는 비상상황을 선포, 주민들의 외출을 금지했다.
냉각수 순환을 위한 비상전력공급용 배터리와 이동식 발전기가 사고 이후 13시간 만에 도착했고 2011년 03월 12일 17시 50분 일본 정부에서 원전 사고를 발표했고 22시에 대피반경은 20km로 확대되었다. 도쿄전력은 원자력 발전소 사고로 인해 전력 공급에 차질이 생기자 2011년 03월 14일 18시 20분을 시작으로 전력 공급 지역을 나누어 계획 정전을 시작하겠다고 발표했다.
2011년 03월 14일 11시 01분 후쿠시마 제1 원전 3호기가 수소폭발했고 13시 25분에는 제1 원전 2호기의 냉각장치가 모두 고장 났다고 통보했다. 이로 인해 18시 22분부터 해수냉각을 시도했으나 해수주입을 위한 펌프가 고장 나 어려움이 있었으나 21시 34분 연료봉의 반 정도까지 해수를 채웠다고 발표했다.
2011년 03월 15일 후쿠시마 제1 원전 2호기가 연료봉이 노출된 채로 밤을 보냈고 어디에선가 해수가 새고 있는 것 아니냐라는 의문이 강력하게 제기되었다. 하지만 일본 정부에서는 수증기를 물로 바꾸는 장치가 고장 났다고 해명했다. 하지만 6시 제 1원전의 4호기에서 또 한 번의 수소폭발이 발생했다. 운전을 안 하고 있었지만 여분 연료를 보관하던 곳으로 지금까지의 수소폭발 때보다 훨씬 더 많은 방사능 노출이 발생했고 이로 인해 20km 이상 30km 이내의 주민의 경우에는 자택 등의 실내로 대피하고 13시 40분에는 30km 이내 지역이 비행금지구역으로 설정되었다.
20211년 03월 16일 사고 원전 20km 지역에 평소 6,600배에 달하는 방사선량이 검출되었다. 연료봉 냉각을 위해 여러 방안들이 제시되었고 2011년 03월 17일 10시부터 자위대 헬기 3대가 3호기를 향해 물 투하를 시작으로 지상에서 고압 소방차 11대가 지상에서 살수를 시작했다.
한편 미국은 사고 초기 사고 발생 원전 반경 80km 이내에 거주하는 미국인에게 대피를 권고한데 이어 2011년 03월 17일에는 약 93km까지 미군 병사의 출입을 원칙적으로 금지했다.
2011년 03월 19일 10시에 제 1원전 2호기로 외부 전력선이 연결됐고 1호기를 시작으로 3호기 4호기 순서로 냉각을 시작했다. 2011년 03월 23일 1-6호기 모두 전력공급공사가 완료되었고 후쿠시마 인근의 채소류, 수산물은 모두 다른 지역으로의 판매가 중지되었다. 한국, 중국을 비롯한 다른 국가들 역시 일본산 식품에 대해서 잠정적으로 수입을 보류했다.
2011년 03월 26일 막대한 양의 방사능을 포함한 냉각수가 바다로 유입되었고 이로 인해 원전 앞바다에서는 정상치의 1,850배가량의 방사능이 검출되었다.
2011년 03월 31일 발전소 인근에서 시신 1,000여 구가 발견되었다. 지진으로 인한 사망자들이지만 방사능 물질이 검출되는 상황에서 유족에게 인계할 수 없었고 화장이나 매장 역시 방사능 오염의 확산 때문에 어려움이 있다고 밝혔다.
2011년 04월 02일 제1 원전 2호기 취수구 주변의 전원케이블용 통로에 길이 약 20cm의 균열을 통해 오염수가 바다로 흘러들고 있다고 발표했다. 일본 정부에서는 계속해서 해외 다른 국가들의 도움을 거부한 채 대응을 하고 있었고 2011년 04월 05일에는 도쿄전력이 오염수를 바다로 방출하기 시작했다. 이는 일본 부처에도 통보하지 않은 도쿄전력의 독단적 행동이었다. 논란이 거세지자 2011년 04월 06일 도쿄전력이 오염수 방출을 종료했고 격남용기의 수소폭발을 방지하기 위해 용기 내에 질소를 주입한다고 발표했다.
2011년 04월 08일 일본 정부에서 후쿠시마 현의 농산물에서 방사능 물질의 검출량이 기준치를 밑돈다는 이유로 출하금지조치를 일부 해제했다.
2012년 06월 27일 사고 직후 수습에 대한 여러 잘못된 결정을 내려온 도쿄전력의 국유화를 결정했고 이에 반발한 경영진은 모조리 해임, 새로운 경영진이 도쿄전력을 맡아 사고 수습을 진행 중이다.
사고 이후 원전은 가동중지 상태이지만 폐쇄 명령은 내려지지 않다가 2017년 사베 신조(安倍晋三 / Abe Shinzō) 정권에서 대부분의 원전을 재가동시켰고 2019년 07월 20일 사고의 근원지였던 제1, 2원전은 폐쇄되었다.
4. 피해
인명 피해
주민들을 대피시키는 동안 다수의 사망자가 있긴 했지만 피폭으로 인한 공식적인 사망자는 1명으로, 간접적인 피해에 대해서는 밝혀진 내용이 없다.
방사능 누출
압력용기 내부 압력을 낮추기 위해 진행된 환기, 바다로 냉각수 방출 등으로 방사능 물질이 유출되었다. 후쿠시마 원자력 발전소 사고로 유출된 방사능은 체르노빌 원자력 발전소 사고의 약 10% 수준이며 세계에서 가장 강한 해류를 가지고 있는 후쿠시마 해안의 특성상 유출된 방사능 물질 80% 이상이 태평양으로 흘러들어 간 것으로 추정하고 있다.
*원자력 사고
0-3등급 : 고장
4등급 : 비교적 소량의 방사성 물질 사고
5등급 : 방사선 비상 계획의 부분적 시행이 요구될 정도의 제한된 양의 방사성 방출 사고 등급
6등급 : 방사선 비상 계획의 전면적 시행이 요구될 정도의 다량의 방사성 물질 방출 사고 등급
7등급 : 한 국가를 넘어 다른 광범위한 지역으로 방사능 피해를 줄 수 있는 대량의 방사성 물질 방출 사고 등급(최고등급)
*노심용융(爐心鎔融, Meltdown)
원자로의 노심 냉각이 불충분한 상태가 계속되거나 노심의 이상 출력으로 인해 노심 온도가 상승하여 녹아내리는 현상으로 원자력 사고에서 발생할 수 있는 가장 심각한 상황으로 중대사고로 규정된다.
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