격납용기 같은 안전장치 없어
핵분열 연쇄반응 일으킨다면… 최악엔 800㎞내 10만명 희생

폭발한 일본 후쿠시마 제1원전 가운데 현재 가장 위험한 원자로는 4호기다.

원전 운영사인 도쿄전력이 헬리콥터로 붕산을 뿌리는 방안까지 검토하는 것은 다른 원자로와 달리 4호기는 격납용기 같은 안전장치가 없는 데다 ‘폐연료봉’ 저장수조에서 사고가 발생했기 때문이다.

4호기는 현재 외벽 건물에 8m 크기의 구멍 2개가 뚫린 상태. 핵연료봉이 완전히 녹거나 핵분열 연쇄반응을 일으킨다면 고준위 방사성 물질이 대량 유출될 가능성이 높다. 최악에는 반경 800㎞ 내 10만여명이 희생될 수도 있다는 경고까지 나올 정도니 가히 ‘시한폭탄’이라 불릴 만하다.

원자로에서 핵분열 과정을 거친 연료봉은 연료로서 수명이 다 된 뒤에도 플루토늄239와 남은 우라늄235 등 강력한 방사성 물질과 높은 잔열을 갖고 있다. 이은철 서울대 교수(원자핵공학)는 “사용후 핵연료는 통상 5∼7년은 꾸준히 냉각해야 잔열이 안전 수준에 도달한다”고 말했다.

후쿠시마 제1원전은 사용후 핵연료 600t 정도를 6기의 원자로에 분산, 보관한 것으로 알려졌다.

4호기는 100t가량이 있었을 것으로 추정할 수 있는데 이 중 10t 정도는 여전히 위협적인 방사선량을 갖고 있을 것으로 추정된다고 이 교수는 덧붙였다.

이번 4호기는 냉각 장치 고장으로 저장 수조 수위가 내려가 핵연료봉 일부가 노출됐고 이 과정에서 연료봉 외부 피복재(지르코늄)가 녹아 수증기와 반응, 수소 폭발이 일어났던 것으로 보인다. 수조 수위가 계속 줄어들면 피복재에 불이 붙어 화재가 발생, 사용후 핵연료 내에 있던 각종 방사성 물질이 화염과 함께 대기중에 급속도로 확산될 수 있다.

시민단체 녹색연합은 “미국 관련 보고서는 사용후 핵연료 저장수조의 냉각에 실패하면 약 100시간(4일) 후 지르코늄 피복 화재로 이어질 위험이 있다고 경고했다”고 전했다.

사용후 핵연료봉이 핵분열 연쇄반응을 일으킨다면 사태는 더욱 심각해진다. 도쿄전력은 “사용후 핵연료봉이 재임계(핵분열) 반응을 일으킬 가능성이 ‘제로(0)’는 아니다”고 인정했다.

미 일간 뉴욕타임스는 원전 전문가를 인용해 “수조에서 화재가 발생하면 보통 냉각수에 잠긴 연료봉이 거의 다 노출됐을 가능성이 크다”면서 “사용후 핵연료가 대기에 노출되면 두꺼운 벽에 둘러싸인 원자로의 노심 용해(melt down)보다 더 심각한 사안”이라고 전했다.

실제 미국의 한 연구 결과를 보면, 저장수조의 사용후 핵연료에 불이 붙어 공기중에 그대로 노출된다면 반경 800㎞ 내 100명이 숨지고 최종적으로 13만8000명이 사망할 수 있다고 경고했다.

송민섭 기자 [e-mail]