12일 폭발한 일본 후쿠시마(福島) 제1원자력발전소 1호기에서 방사선 수치가 다시 높아지고 있다고 현지 언론이 14일 전했다. 일본 정부가 핵연료가 들어 있는 노심(爐心)에 급히 바닷물과 붕산수를 쏟아 붓고 있지만 역부족인 상황이다. 3호기도 같은 응급처치를 하고 있지만 계속 악화하고 있다. 2호기 연료봉은 14일 오후 2시간 30분간 냉각수 부족으로 노출된 데 이어 밤에 다시 완전히 노출돼 본격적 노심용융이라는 극단적 상황에 직면할 수 있다는 우려도 나오고 있다. 일본 정부 당국자들은 제1원전 3개 원자로 모두에서 연료봉이 녹고 있는 것으로 보인다고 말했다.
전문가들은 원전을 안심할 수 있을 때까지 안정화하는 데 수개월은 걸릴 것으로 보고 있다. 하지만 상황이 악화되고 있어 노심을 둘러싼 격납용기까지 녹아 내리는 전면적 용융으로 이어져 체르노빌 참사와 같은 대재앙으로 번질 것이라는 최악의 시나리오도 배제할 수 없는 상황이다.
보통 원전은 핵연료가 들어 있는 막대(핵연료봉)를 교체하거나 폐기하기 위해 노심을 식힐 땐 펌프를 돌려 물을 계속 순환시킨다. 수백 도로 뜨거운 노심에 물을 붓기만 하면 온도가 점점 올라가기 때문이다. 식기는커녕 물이 끓어 원자로 내부가 증기로 차게 되는 것이다. 이를 막기 위해 뜨거워진 물을 빼내고 다시 찬물을 넣는 순환펌프 기능이 필수다.
그러나 후쿠시마 원전들은 전원 공급이 끊어져 순환펌프가 작동하지 않는 상황이다. 바닷물을 넣어도 노심이 식기 전에 뜨거워져 수증기가 생길 수밖에 없다. 이를 빼내고 다시 바닷물을 넣는 과정을 반복해야 하는 것이다. 후쿠시마 1호기의 전기출력은 약 50만kW(킬로와트). 열이 단 1%만 남아 있다고 해도 5,000kW다. 이은철 서울대 원자핵공학과 교수는 “이 정도면 북한에 있는 원자로 한 기 규모”라며 “(노심을) 식히는 데만 적어도 6개월은 걸릴 것”이라고 예상했다.
보통 원자로에는 염소나 미네랄성분 등을 모두 제거한 순수한 물을 써야 한다. 핵연료를 싸고 있는 피복재(금속)가 부식되는 걸 막기 위해서다. 노심 온도가 수천 도에 이르는 이번 사고 상황에선 한꺼번에 많은 양을 부을 수 있는 바닷물이 최후의 수단이다. 하지만 수개월 뒤 바닷물 속 화학성분들이 피복재를 부식시킬 가능성도 배제할 수 없다.
붕산의 과다 사용도 문제다. 붕산은 원래 원전 출력을 낮출 때 쓰는 물질이다. 핵연료와 만나 핵분열반응을 일으키지 못하게 중성자를 붙잡기 때문이다. 그러나 말 그대로 산성물질이기 때문에 다량 주입하면 결국엔 피복재를 부식시킬 수 있다. 원전 정상 가동 때 사용하는 붕산의 최대 농도 기준치는 약 5,000ppm. 냉각수의 수소이온지수(Ph)가 6~7 사이로 유지되도록 부식억제제를 함께 넣는다.
방인철 울산과학기술대(UNIST) 친환경에너지공학부 교수는 “후쿠시마에선 아마 붕산을 기준치 이상으로 넣고 있을 것”이라며 “어느 정도 냉각이 진행되면 반드시 부식억제제를 투입해야 추가 노심 부식을 막을 수 있다”고 말했다.
임소형기자 precare@hk.co.kr
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