안드레예프만 핵 사고

안드레예프만 핵 사고()는 1982년 2월 소련 해군 기지 569에서 발생했다. 안드레예프만은 무르만스크에서 북서쪽으로 55km, 노르웨이 국경에서 60km 떨어진 콜라반도의 자파드나야 리차강 서쪽 해안에 위치한 방사성 폐기물 저장소였다. 이 저장소는 1961년에 가동을 시작했다. 1982년 2월, 5번 건물의 수조에서 방사성 냉각수가 유출되는 원자력 사고가 발생했다. 사고 정화 작업은 1983년부터 1989년까지 진행되었다. 이 기간 동안 약 70만 톤의 고방사성 냉각수가 바렌츠해로 유출되었다. 정화 작업에는 약 1,000명이 참여했다. 해군 함대의 방사능 사고를 담당했던 블라디미르 콘스탄티노비치 불리긴은 이 공로로 소련 영웅 칭호를 받았다.

 핵연료 저장소 

1960년대 초에 건설된 이 저장소는 자파드나야 리차만 해안에 위치한 해군 기지다. 이곳은 두 개의 부두, 고정식 계류장, 위생 시설, 5번 건물의 사용후핵연료 저장조(1989년부터 미사용), 3개의 1,000m³ 건식 저장 용기, 40,000톤급 크레인, 사용후핵연료 컨테이너 야외 저장소, 보안 검문소 및 기타 기술 시설로 구성되어 있다. 이 구역에는 약 22,000개의 사용후핵연료 집합체가 포함된 5번 건물의 사용후핵연료(SNF) 저장 시설, 7번 건물과 그 부속 시설(7A, 7B, 7D, 7F)의 고체 방사성 폐기물(SRW) 저장 시설, 그리고 6번 건물의 액체 방사성 폐기물(LRW) 저장 시설이 있다.

 5번 건물 

5번 건물(수조 저장 시설)에는 강철 드럼에 담긴 사용후핵연료 집합체를 저장하는 두 개의 수조가 있었다. 각 드럼에는 5~7개의 사용후핵연료 집합체가 들어 있었으며, 완전히 적재된 무게는 350kg이었다. 각 수조는 길이 60m, 폭 3m, 깊이 6m였으며 부피는 1,000m³였다. 각 수조는 약 2,000개의 드럼을 수용할 수 있도록 설계되었다. 드럼은 통제되지 않은 핵연쇄반응이 시작되는 것을 방지하기 위해 일정한 간격으로 콘솔에 부착된 거대한 체인에 매달려 수중에 보관되었다. 물은 생물학적 방호막 역할을 했다. 드럼은 체인과 크레인 카트를 이용해 수중에 배치되었으나, 구조의 신뢰성이 낮아 드럼이 수조 바닥으로 떨어지는 일이 잦았다. 그 결과 사용후핵연료 드럼이 바닥에 위험하게 쌓이게 되었다.

안드레예프만에서 근무했던 한 직원은 다음과 같이 회상했다.

 건식 저장 용기 

건식 저장 용기는 3A, 2A, 2B라고 불리는 세 개의 강철 지하 블록으로 구성되어 있으며, 각각 지름 18m, 부피 1,000m³이다. 원래 이 용기들은 5번 건물에서 나오는 방사성 냉각수를 여과하는 구조로 설계되었으나, 1982년 사고 이후 5번 건물과 원자력 잠수함에서 나오는 핵폐기물을 보관하는 건식 저장소로 개조되었다. 각 용기에는 수직 강철 파이프로 만든 격실이 들어 있다. 통제되지 않은 핵연쇄반응을 방지하기 위해 파이프들은 정해진 간격을 두고 배치되었다. 각 파이프는 길이 4m, 지름 40cm이며 파이프 사이의 25-27cm 공간은 콘크리트로 채워졌다. 3A 용기에는 900개의 격실(드럼 900개용)이 있고, 2A와 2B 용기에는 각각 1,200개의 격실이 있다. 드럼은 KPM-40 크레인을 사용하여 적재되었다.

개조 프로젝트가 승인된 후, 드럼을 적재하기 위해 용기 위의 50cm 두께 콘크리트 덮개를 부쉈다. 용기가 덮이지 않은 상태로 남았기 때문에 적재 작업은 야외 환경에서 진행되었으며, 강수가 내부로 아무런 방해 없이 쏟아졌다. 드럼이 격실에 배치되면서 물이 밀려났는데, 핵연료 집합체에서 방출되는 열로 인해 이 물은 즉시 방사성 증기로 변했고 바람을 타고 기지 전체 영토로 흩어졌다. 아나톨리 N. 사포노프는 자신의 저서 『안드레예프 핵만』에서 용기 바닥이 강철로 덮이지 않아 지하수가 스며들 수 있었다고 기록했다. 겨울 동안 격실 내부의 지하수가 얼어붙어 강철 덮개가 변형되었다.

 타임라인 

 1982년 2월에 5번 건물의 오른쪽 수조에서 누출이 시작되었다. 금속 코팅의 균열을 찾으려면 수조로 잠수해야 했으나, 핵폐기물 드럼 근처의 감마선 수치가 17,000 R/h에 달해 불가능했다. 밀가루 20포대를 부어 균열을 반죽으로 메우려는 시도가 있었으나 누출은 계속되었고, 서비스 요원들은 건물 오른쪽에서 빙판이 형성된 것을 발견했다. 이 방법은 명백히 효과가 없었다. 누출량은 빙판의 크기로 미루어 보아 일일 약 30L로 추정되었다. 누출 원인을 파악하기 위해 해군 전문가와 건물 설계자들로 구성된 위원회가 소집되었다. 수조의 금속 코팅 파손이 가장 유력한 원인으로 판단되었다.
 1982년 4월 조사 결과, 누출량은 일일 150L에 달했으며 건물 오른쪽 빙판의 감마선 수치는 1.5 R/h였다.
 1982년 4월, 건물의 지하 부분에 600m³의 콘크리트를 채웠으나 효과가 없었다.
 1982년 9월 말, 오른쪽 수조의 누출량이 일일 30톤이라는 위험한 수준에 도달했다. 사용후핵연료 집합체의 상단부가 노출될 위험이 있었으며, 이는 서비스 요원의 피폭뿐만 아니라 인근 자파드나야 리차만의 전체 수역 오염으로 이어질 수 있었다. 감마선으로부터 방호하기 위해 수조를 철-납-콘크리트 덮개로 덮고 핵연료 집합체를 건식 저장소로 옮기는 방안이 제안되었다.
 1982년 11월, 누출량이 일일 10톤으로 급격히 감소했다. 전문가들은 수천 톤에 달하는 철-납-콘크리트 덮개의 무게로 인해 건물이 가라앉으면서 발생한 현상으로 분석했다. 나중에 밝혀진 바에 따르면, 건물 전체가 붕괴하지 않은 것은 천운이었다.
 1982년 12월, 오른쪽 수조의 덮개 공사가 완료되었고 왼쪽 수조는 30%가 덮였다. 오른쪽 수조의 모든 물이 만으로 흘러 들어갔고, 왼쪽 수조에서도 일일 약 10톤의 누출이 시작되었다.
 1983년 2월 14일, 특별 러시아 국방부 위원회가 도착했다. 위원회는 사고 정화와 관련된 작업을 제외하고 저장소의 폐쇄를 승인했다. 5번 건물에는 더 이상 사용후핵연료가 적재되지 않았다.
 1983년 3월부터 1987년 9월까지 왼쪽 수조의 사용후핵연료 하역 작업이 진행되었다. 추출할 수 없었던 25개의 드럼을 제외하고 모든 연료가 하역되어 마야크 재처리 공장으로 보내졌다. 남은 드럼들은 중자 방출을 차단하기 위해 붕소 속에 매립되었다.
 1989년 12월 13일, 왼쪽 수조 바닥에 남은 25개를 제외하고 5번 건물의 모든 사용후핵연료(약 1,500개 드럼)가 하역되었다. 5번 건물은 다시는 사용후핵연료 저장용으로 사용되지 않았다.

수조 파손을 일으킨 몇 가지 가능한 원인은 다음과 같다.
 수조 코팅의 용접 이음새 품질 불량.
 지진 활동.
 오른쪽 수조 위 철-납-콘크리트 덮개의 무게로 인해 건물이 가라앉으면서 왼쪽 수조에도 누출 발생.
 오른쪽 수조 냉각수의 온도 변화.

전문가들은 4번을 가장 유력한 원인으로 꼽는다. 수조 물의 온도 변화가 용접 이음새에 응력을 가해 찢어지게 만들었다는 것이다. 5번 건물 저장소가 설계될 때, 수면 아래 매달린 핵연료 집합체에서 나오는 열로 물이 일정한 온도를 유지할 것이라고 가정했다. 따라서 별도의 물 가열 시스템은 불필요한 것으로 간주되었다. 그러나 설계자들의 예상은 빗나갔고, 가혹한 북극 기후로 인해 겨울철 수조 표면에는 20cm 두께의 얼음층이 형성되었다. 이 문제를 해결하기 위해 방사능 안전 규정을 명백히 위반하면서 보일러실의 증기를 사용해 얼음을 녹였다. 방식은 다음과 같았다. 얼음 덮개에 구멍을 뚫고 파이프를 삽입한 뒤, 얼음 아래로 증기를 뿜어 녹이는 방식이었다. 방사성 에어로졸이 건물 전체로 퍼졌고 외부 공기로도 유출되었다.

 정화 작업 중 발생한 사고 

수조 바닥에서 드럼을 추출하던 중 작업자 두 명의 목숨을 앗아갈 뻔한 사고가 발생했다. 왼쪽 수조를 보호 덮개로 덮은 후, 정화 작업자들은 바닥에서 드럼을 들어 올리는 장치를 넣기 위해 토치로 창을 냈다. 작업자들을 방사능으로부터 보호하고 추락을 방지하기 위해 창은 철판으로 덮여 있었다. 작업 도중 1등 상사 계급의 작업자 한 명이 실수로 창을 덮고 있던 철판을 밟았다. 철판은 그의 무게를 견디지 못했고, 그는 철판과 함께 수조의 방사성 냉각수 속으로 추락했다. 추락하면서 그의 다리는 일부 핵폐기물 드럼 아래에 끼었고, 방사능 보호 장비를 갖추지 않은 다른 작업자들에게도 물이 튀었다.

사고 당시 정화 작업을 이끌었던 A. N. 사포노프의 회고록에 따르면 다음과 같다.
 잠시 후, 2등 상사 계급의 다른 작업자가 동료를 구하기 위해 영웅적으로 수조 속으로 뛰어들었다. 몇 초 후 두 사람 모두 방사성 냉각수에 완전히 젖은 채 수면으로 올라왔다. 목격자들은 그들의 얼굴이 공포로 가득 차 있었다고 전했다.

사고를 당했던 첫 번째 작업자는 다음과 같이 회상했다.
 두 작업자는 제염을 위해 샤워실로 보내졌다. 방사능 측정기의 바늘은 수천만 번의 베타 붕괴를 계속해서 가리켰다. 두 작업자는 온몸의 털을 제거해야 했고, 몸 자체가 이제 감마선원이 되었기 때문에 다른 사람들과 격리되어 자고 고무장갑을 낀 채 식사를 제공받았다. 측정기가 수조에 가라앉았기 때문에 그들이 노출된 정확한 선량은 알 수 없다.

A. N. 사포노프의 회고록에 따르면 다음과 같다.

 작업 중 발생한 연쇄반응 

5번 건물에서 사용후핵연료 드럼을 꺼내 건식 저장 용기에 적재할 때, 물리적 충격과 얼음으로 인해 변형된 격실에서 핵연료가 쏟아지는 일이 잦았다. 작업 중이던 수병들은 일반 삽을 사용해 저장 용기의 시멘트로 둘러싸인 수직 강철 파이프 속으로 연료를 퍼 넣었다. 이러한 행동은 임계 질량 도달과 그에 따른 통제되지 않은 연쇄반응을 일으켰고, 체렌코프 복사로 인한 빛과 함께 윙윙거리는 소리가 났다가 금세 사라지곤 했다.

이에 대해 A. N. 사포노프는 다음과 같이 묘사했다.

5번 건물의 왼쪽 수조 바닥에서 핵폐기물 드럼을 들어 올리는 작업 중에도 청록색 섬광이 관찰되었다. 이것이 통제되지 않은 연쇄반응이었다는 사실은 당시 5번 건물에서 근무했던 물리학자 레오니트 그리고리에비치 코노브리츠키 중위에 의해 확인되었다.

 같이 보기 
 키시팀 사고
 체르노빌 원자력 발전소 사고
 1958년 마일루수 테일링 댐 붕괴
 세미팔라틴스크 핵 실험장

 서적 


분류:소련의 재난
분류:소련의 환경
분류:1982년 소련
분류:핵 실험장
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