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1. 개요
비상 노심 냉각 계통(Emergency Core Cooling System)은 원자력발전소에 냉각재상실사고(LOCA : Loss of Coolant Accident)발생 시 원자로에 비상냉각수를 공급하기 위해 설치된 시스템이다.ECCS용 컴퓨터가 노심의 열수력 상황을 판단하여 비정상 운전 상황일 경우, 독립적으로 ECCS를 가동해 코어를 강제로 식히는 시스템을 말한다.
ECCS 컴퓨터는 설계시 독립적으로 작동하고, ECCS 시스템도 독립적으로 돌아가기 때문에 RRS(Reactor Regulating System)에서 ECCS로의 지령은 무시할 수 있다.
ECCS의 냉각 시스템에는 붕소가 포함되어 있어서, High Pressure Coolant Injection System이 작동하여 노심 내부로 붕소가 섞인 냉각수를 주입할 경우 붕소[1]에 의해 노심의 반응도가 감소된다. 즉, 출력이 감소된다는 뜻. 물론, 이 전단계에서 해결하는 방법도 있다.
ECCS의 시스템은 크게 고압부/저압부 로 분류할 수 있으며, 냉각 방식도 유량 보조/집적 살포/압력 완화 등으로 나눈다. 그 중, 보조 냉각 시스템이란 것이 있어서 주 증기 발생기와 별도로 냉각을 위한 냉각수 순환을 지원한다.
2. 사고
원자력 사고를 보면, 이게 제대로 작동하지 않은 사고는 상당히 높은 사고 등급을 받았다. 스리마일 섬 원자력 발전소 사고[2]가 레벨5, 체르노빌 원자력 발전소 사고[3], 후쿠시마 원자력 발전소 사고[4]가 레벨7을 받았다.[1] 붕소가 핵반응을 억제한다.[2] ECCS가 정상 작동했으나 직원이 판단착오로 꺼버렸다.[3] 발전소 정전이 터진 비상상황에서 원자로의 터빈이 관성으로 회전하면서 보조발전기 가동까지의 1분 동안 버틸 수 있는지를 실험하였는데, 실험시작 이전의 출력저하, 실험 진행을 위한 ECCS 해제, 제어봉의 과다한 인출과 같은 이유로 원자로 내부가 불안정해졌고, 결정적으로 모종의 원인으로 인해 원자로를 정지하려 하였으나 제어봉의 부적절한 설계로 인해 오히려 원자로가 정상출력의 10배를 넘어가는 과부하를 일으키며 노심에서 증기폭발이 발생했다.[4] 사고 초기에는 정상 작동하였지만 이후 밀려든 쓰나미가 원전 지하의 변전시설을 침수시켜 전력이 끊어졌다. 제어봉을 통한 비상운전 정지까지는 정상적으로 진행되었으나, 가동 정지 이후 밀려든 쓰나미에 연료봉에서 발생하는 잔열을 냉각하는 장비에 필요한 전원이 끊어져서 생겼다. 디젤발전기 침수 이후 배터리 가동을 하고 있다가 결국 배터리가 방전되면서 문제가 시작되었다.