후쿠시마(福島) 제1원자력발전소 4호기 사용후 핵연료(폐연료봉)의 핵분열 연쇄반응 가능성이 점쳐지면서 방사능 물질 유출 등 핵에 대한 공포감은 더욱 커지고 있다. 이미 사용된 핵연료를 감싸고 있던 냉각수가 부족해지면서 핵연료의 온도가 상승해 재임계(핵분열 연쇄반응이 다시 시작되는 것)할 수 있다는 것이다.

하지만 대부분 전문가들은 사용후 핵연료가 다시 핵분열을 일으킬 가능성은 매우 낮게 보고 있다. 다만 도쿄전력이 사용후 핵연료의 보관 상황을 정확히 파악하지 못하고 있어 ‘만의 하나’의 가능성을 배제하지 못하고 있다.

▶피복재 타면서 폐연료봉 폭발 가능성=사용후 핵연료는 원전의 연료로 사용되고 난 후의 핵연료 물질이다. 그러나 핵연료의 원료가 되는 물질이 남아 있는 것이 문제다. 국내 원전에서 쓰는 우라늄 핵연료는 우라늄238이 94.5%, 우라늄235가 4.5%다. 핵분열 반응을 일으켜 에너지를 내는 것은 혼합 비중이 적은 우라늄235다. 원자로 안에서 핵분열을 마치고 꺼낸 사용후 핵연료에는 우라늄235가 0.9%밖에 남지 않는다. 이 때문에 국내 대다수 전문가는 “핵분열이 다시 일어나지 않을 가능성이 99% 이상”이라고 보고 있다.

그러나 물 속에 넣어둔 핵연료가 뭉쳐지면 그 희박한 가능성이 현실이 될 수 있다. 우라늄235의 농축률이 높아지기 때문이다. 특히 4호기에서는 화재가 두 차례나 일었고 외벽에 지름 8m 구멍이 두 개나 뚫려 있기 때문에 외벽 잔해가 연료봉을 흐트려 놓았을 가능성을 배제할 수 없다.

최악의 상황도 있다. 핵분열로 온도가 서서히 올라가 폐연료봉을 둘러싼 피복재(지르코늄)가 타서 없어지면 내부 핵연료가 분열과 함께 방출하는 세슘 등 방사성 물질이 밖으로 유출되기 위험하다는 지적도 있다. 피복재가 산화하면서 발생한 수소 때문에 ‘폭발 현상’이 관찰될 수는 있을지라도 폐연료봉 자체가 터질 수도 있다는 것이다.

▶3호기 방사능 계속 누출…5ㆍ6호기 비교적 ‘안전’=일본 정부와 도쿄전력은 폭발한 원자로 1ㆍ2ㆍ3호기에 대한 냉각작업에 총력을 기울이고 있다.
1ㆍ2ㆍ3호기의 경우 노심 용해가 우려되는 상황인 반면 5ㆍ6호기의 경우 온도가 상승하고 있지만 1~4호기보다는 덜 위험한 것으로 알려졌다.

도쿄전력에 따르면 1호기는 원자로 내 핵연료봉이 70% 정도 파손된 것으로 조사됐다. 과열을 막기 위해 바닷물을 주입하고 있으며, 17일 냉각 장치를 재가동하기 위한 새로운 전력선 복구가 완료되면서 전력 공급이 재개됐다.

2호기는 핵연료봉이 완전히 노출됐으며, 33% 정도 파손된 것으로 드러났다고 밝혔다. 과열을 막기 위해 바닷물을 주입하고 있으며, 17일 냉각 장치를 재가동하기 위한 새로운 전력선 복구가 완료되면서 전력 공급이 재개됐다.

3호기에서 높은 수준의 방사선을 포함한 수증기가 누출됐으며 격납용기가 손상됐을 가능성이 있다. 핵연료봉이 노출된 상태라, 일본 정부는 자위대 헬리콥터 등을 동원해 냉각수를 살포하고 있다.

<신상윤 기자 @ssyken>
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