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미국 펜실베이니아주 해리스버그에 있는 스리마일섬의 원자력발전소 2호기에서 냉각장치가 파열돼 노심용융이 일어나 핵연료가 외부로 누출된 사고다. 스리마일 원전은 1978년 4월 전기 생산을 처음 시작했는데, 해당 사고는 생산이 시작된 지 1년이 채 지나지 않은 1979년 3월 28일 발생했다. 

사고는 이 발전소의 제2호 가압수형 경수로가 전기출력 95만 5000kW로 운전 중 증기발생기 2차계에 물을 공급하는 주급수 펌프계통이 고장을 일으키면서 시작됐다. 이후 경수로 내부를 냉각하는 긴급노심냉각장치(ECCS)가 작동했음에도 계량을 오판한 운전원이 냉각장치의 작동을 멈추게 하였고, 이후로도 여러 겹의 방호시스템이 제대로 작동하지 못하면서 냉각장치가 파열돼 노심의 절반 이상이 녹아내리는 노심용융 상태가 발생했다. 이에 대량의 핵연료가 외부로 누출되면서 주변 8km 이내의 주민들의 일시 피난이 이뤄지기도 했다.  

이 사고는 미국 원전 역사상 최악의 사고였지만 다행히 원자로 격납용기가 붕괴되지 않아 피폭량은 미량이었고 외부 인명 피해는 발생하지 않았다. 하지만 원자로 사용 불능과 약 10억 달러의 경제적 손실 등은 물론 미국의 원자력산업에 대한 안전성 논란과 반핵운동이 확산되는 계기가 되었다. 사고 이후 미국 대통령 스리마일섬 사고 조사특별위원회 보고서(케메니 보고)는 ① 경수형 원자력 발전기술의 불완전함, ② 규제행정의 결함, ③ 방재계획의 결여 등을 사고원인으로 지적하였다.