냉각기능 망가지며 ’용해’, 냉각재 대신 바닷물 주입

원자로 폐기 무릎쓴 선택

1·3호기에 무슨 일이…

“바닷물 주입해도 수위 안올라가 1호 1.7m·3호 2m 노출” 보도도

후쿠시마 원자력발전소에서는 무슨 일이 일어나고 있는 것인가?

후쿠시마 원전의 원자로들은 이른바 ‘비등수형 경수로’ 방식으로 돼 있다. 순도가 높은 물을 이용해 핵분열 속도를 낮추는 감속재를 쓰는 한편, 이를 1차 냉각재로도 쓰는 원자로다.

이번 사고는 지진과 쓰나미로 일반전원은 물론 비상전원까지 고장을 일으켜 냉각기능이 망가지면서 시작됐다. 냉각이 제대로 이뤄지지 않으면 원자로를 감싸고 있는 격납용기 안의 온도와 압력이 높아진다. 제1원전 1호기에서는 압력을 낮추기 위해 밸브를 열어 증기를 빼냈다. 그 과정에서 방사성 물질이 외부로 일부 유출된 것으로 여겨지고 있다.

원자로 안 냉각수 수위가 낮아져 연료봉이 공기 중에 노출될 때는 심각한 사태가 일어난다. 공기 중에 노출된 핵연료가 고온 고압이 되어 스스로를 녹여내는 현상을 ‘노심용해’라고 한다. 노심용해가 일어나면 최악의 경우 원자로를 감싸고 있는 구조물을 파괴시켜 방사성 물질을 공기 중에 대량으로 유출시킬 위험이 크다. 1979년 미국 스리마일섬 원전 사고의 경우 기계 고장과 조작 실수가 겹치면서 냉각수가 유출돼 노심용해가 일어나고 대량으로 방사성 물질이 유출됐다. 후쿠시마 원전의 1호기에서 12일, 3호기에서 13일 노심용해가 일부 진행됐다. 특히 저농축 우라늄을 쓰는 1호기와 달리 3호기는 플루토늄을 포함한 혼합핵연료를 사용해 방사능 유출이나 폭발 위험성이 훨씬 높다.

핵분열에 의해 생성되는 방사성 물질은 세슘 137과 방사성 요오드다. 세슘 137은 사람의 몸에 쌓이면 근육 등에 모여 체내 피폭을 일으키는 것으로 알려져 있다. 요오드는 갑상샘에 달라붙어 쌓여 갑상샘 암을 일으킨다.

일본 정부는 12일 오후 제1원전 1호기에서 일어난 폭발은 노심용해에 의한 원자로 폭발은 아니라고 밝혔다. 격납용기 안에서 새어나온 수소 가스가 밀폐된 건물 안에서 농도가 짙어지면서 산소와 결합해 일으킨 폭발일 뿐이라는 것이다.

발전소 쪽은 현재 ‘순수한 물’을 확보하기 어려워, 노심용해가 일부 진행된 제1원전 1호기와 3호기에 바닷물을 주입하고 있다. 바닷물을 주입할 경우 원자로를 못 쓰게 될 수도 있지만, 이를 무릅쓴 선택이다. 그러나 발전소 쪽은 13일 밤 “바닷물을 주입한 뒤에도 수위가 올라가지 못한 채 1호기는 1.7m, 3호기는 2m가량 연료봉이 공기 중에 노출돼 있다”고 밝혔다. 연료봉은 4m다. 노심용해가 계속 진행중일 가능성이 크다는 것이다.

현재 후쿠시마 제1원전 1호기에서 일어난 사고는 0~7단계까지 모두 8개 단계로 구분되는 원자력 사고 가운데 다섯번째인 4단계로 분류된다. ‘시설 밖으로 위험이 커질 수도 있는 사고’의 단계라는 것이다. 이보다 심각한 5단계는 ‘시설 밖으로 위험을 동반한 사고’로, 스리마일 원전 사고가 이에 해당한다. 원자로가 폭발한 체르노빌 원전 사고는 7단계로 최악의 사고로 꼽힌다.

도쿄/정남구 특파원

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