[東日本 대지진]폭발한 1, 3호기 비교

‘증기 빼내는 과정서 수소 폭발’ 되풀이
“플루토늄 쓰는 3호기 피해 더 클수도”

3호기가 폭발한 원인은 1호기와 같다. 지진해일(쓰나미)로 인해 전기가 차단되면서 냉각기가 정지됐고, 노심이 녹으며 원자로 내부 압력이 높아졌다. 원자로 폭발을 막기 위해 소량의 증기를 배출했는데 이때 빠져나온 수소가 건물 내부에 쌓여 폭발을 일으킨 것이다. 이 과정에서 원자로 내부에 있던 방사성 물질도 외부로 누출됐다. 이날 외부로 누출된 방사선량은 시간당 20μSv(마이크로시버트)로 1호기 때의 시간당 1.2mSv(밀리시버트)보다 적은 수준이다. 1μSv는 1mSv의 1000분의 1이다.

아직 누출된 방사선량이 적지만 3호기는 사용하는 핵연료가 1호기와 다르고 발전 용량도 크다는 점에서 앞으로 폭발의 영향이 훨씬 커질 수 있다는 분석이 나오고 있다.

3호기는 1호기와 달리 플루토늄이 섞인 핵연료를 사용하고 있다. 플루토늄이 방출하는 방사성의 세기가 다른 방사선 물질보다 강해 이번에 누출된 방사성 물질이 1호기보다 큰 피해를 일으킬 수도 있다.

3호기는 지난해 9월부터 플루토늄이 포함된 ‘혼합핵연료(MOX)’를 사용하고 있다. MOX는 95% 정도의 ‘우라늄-238’과 5% 정도의 ‘플루토늄-239’로 이뤄졌다. 1호기는 95%의 ‘우라늄-238’과 5%의 ‘우라늄-235’로 구성돼 있었다. 플루토늄이 들어간 핵연료봉은 녹는 온도가 섭씨 2800도로 우라늄 핵연료봉보다 50도 낮아 노심용융이 더 빨리 일어난다.

1호기에서 누출된 방사성 물질은 세슘, 요오드, 스트론튬 등 54종이다. 3호기에서는 여기에 플루토늄이 추가된다. 제무성 한양대 원자력공학과 교수는 “플루토늄은 방사능도 강할 뿐 아니라 중금속이라서 인체나 환경에 치명적인 영향을 미칠 수 있다”고 경고했다. 반면 강현국 KAIST 원자력 및 양자공학과 교수는 “여러 종류의 방사성 물질에 플루토늄 하나가 추가됐다고 독성이 몇 배로 강해진다고 보기는 어렵다”고 밝혔다.

3호기의 발전용량도 784MW로 460MW인 1호기보다 1.7배 정도 큰 것으로 알려졌다. 규모가 큰 만큼 폭발로 외부에 노출되는 방사선량이 더 많을 가능성도 있다.

한편 3호기에 이어 2호기도 폭발 가능성이 높아지고 있다. 14일 오후 5시부터 원자로의 핵연료봉이 노출됐고 도쿄전력(TEPCO)은 이를 막기 위해 바닷물을 냉각수로 넣었다. 2호기는 1호기처럼 우라늄을 핵연료로 사용하고 있다. 2호기 노심용융 소식이 전해지며 3차 원전 폭발에 대한 우려도 커지고 있다.

최세민 동아사이언스 기자 july@donga.com
전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com
:: 우라늄 ::

자연 속에 존재하는 방사성 물질로 방사선을 배출한다. 천연우라늄은 원자량에 따라 우라늄-234, 235, 238 등 3종류의 동위원소로 나뉜다. 우라늄-238이 대부분이며 핵분열을 일으키는 우라늄-235가 주로 핵연료로 사용된다.

:: 플루토늄 ::

방사성 물질로 우라늄보다 방사선의 세기가 강하다. 자연에는 거의 존재하지 않으며 대개 원자로에서 쓰고 난 우라늄 연료봉을 재처리해서 플루토늄-239를 만든다. 플루토늄-239는 원자로의 연료나 핵무기의 원료로 쓰인다.