周辺地域で線量が1000倍に急上昇！ “フクイチ”で何かが起きている!?
주변 지역의 방사선량이 1,000 배로 급상승! 후쿠이치(후쿠시마 제1원전)에서 무슨 일이 일어나고 있나!?
2015년 4월 27일 06:00

요즘 후쿠시마 제1원전의 상태가 아무래도 이상하다. 약 20 ℃였던 격납용기의 온도가 2015 년 4 월 3 일에 70 ℃까지 급상승했다.

게다가, 이틀 후에는 88 ℃에 달했고, 4월 셋째 주인 현재도 70 ℃ 전후 이하로 내려가지 않고 있다. 당연히, 열원(熱源)은 4 년 전에 압력용기 안에서 멜트다운 된 최대 중량 100 톤으로 추정되는 핵연료이다.

사고 당시의 온도는 태양의 표면 온도와 비슷한 4,000 ℃ 전후로, 불순물이 섞여 핵연료 파편이 된 지금도 내부는 1,000 ℃ 이상을 유지하고 있는 것으로 보인다. 즉, 2호기 안의 핵연료 파편이 알 수 없는 어떠한 원인으로 활발해져 방열량이 많아지고 있는 것 같다는 것이다.

이 점에 대해서, 류큐 대학 이학부 환경 방사선학(琉球大学理学部環境放射線学)의 후루카와 마사히데(古川雅英) 교수는 이렇게 설명한다.

“1, 2, 3호기 모두 핵연료 파편을 냉각시키기 위해서 방수작업을 계속하고 있지만, 사실 그 수량(水量)을 조절하는 일이 상당히 어렵습니다. 수량이 적으면 말 그대로 ‘언 발에 오줌누기’입니다. 그리고, 극히 드문 경우이긴 하지만, 환경조건이 갖춰지면 물 때문에 감속된 ‘핵분열 중성자’가 연쇄 핵분열을 유발할 수도 있습니다”

때문에, 도쿄전력은 요즘 1, 2, 3호기 각각을 일반 수도꼭지 두 개를 튼 정도로 계속 주수(注水)하고 있다. 이 주수량은 거대한 원자로 격납용기를 생각하면 의외로 적은 수량이라고 할 수 있다.

그런데, 왜 2호기의 온도가 급상승한 것일까.

이와 비슷한 이변은 3호기 내부에서도 일어나고 있는 것 같다. 올해 들어 몇 차례 3호기 옥상에서 대량의 증기가 분출되는 모습이 라이브 영상에서 목격됐다.

그리고, 더욱 더 빼놓을 수 없는 것이 바로 2호기의 온도 상승과 연동된 듯한, 4 월 6 일부터 후쿠시마 제1원전 주변의 방사선 모니터링 포스트들이 일제히 높은 방사능 수치를 나타내기 시작한 것이다.

그 중에서도 제1원전 북쪽의 미나미소마 시(南相馬市)에서는 복구된 지 얼마 안 된 ‘조반 자동차 도로·미나미소마 카시마 SA'(常磐自動車道・南相馬鹿島 SA)의 모니터링 포스트가 평소의 1,000 배에 달하는 시간당 55 마이크로 시버트(µSv)를 기록했으며, 시내 곳곳에서 평소의 수십 배의 상승을 보였다.

이들 지역의 방사선량이 급상승했을 당시 후쿠시마 제1원전 쪽에서 바람이 불어 오고 있었다. 후쿠시마 현내 각지의 방사능 오염을 자세히 조사한 ‘미나미소마·피난 권장 지역 모임’의 오자와 요이치(小澤洋一) 씨는 이렇게 말한다.

“후쿠시마현이 설치한 이들 모니터링 포스트들의 고선량 그래프는 이상하게도 장검(長剣)처럼 돌출된 하나 또는 두 개의 정점(peak)이 특징적이었고, 하필이면 짧은 시간 안에 한정된 곳에서 나타났기 때문에 제 개인적으로는 잡아내지 못 했습니다. 그런데, 곧바로 후쿠시마현은 (*역주: 70 개 중에서) 40 개나 되는 모니터링 포스트가 ‘기기 조정 중’이라면서 측정을 중단했습니다. 너무도 부자연스럽다고 생각합니다. 만약, 값비싼 정밀 모니터링 장비 수십 대가 정말로 동시에 고장났다면, 그 자체가 정치적으로 큰 문제가 됐겠죠”

(*역주: 해당 방사선 모니터링 포스트를 생산한 업체는, 이후에 계약이 파기됐다)

후쿠시마 제1원전 2호기의 온도 급상승과 관계가 있어 보이는 이러한 이변은, 사실 후쿠시마 현외에도 영향을 끼쳤다. 그 중 하나가 4 월 7 일의 도쿄 도내에서 있었다.

본지는 원전 사고 이후 4 년 동안 도쿄 도내의 정해진 43 개 지점에서 매월 수 차례씩 방사선량을 측정해 왔다. 그리고, 시속 4 ~ 5 m의 북동풍과 북풍이 계속됐던 2015 년 4 월 7 일 정오부터 저녁 사이에 미나토구(港区), 신주쿠구(新宿区), 시부야구(渋谷区), 세타가야구(世田谷区)를 중심으로 평소의 2 ~ 4 배에 달하는 방사선량 상승을 확인했다.

또, 원자력 규제 위원회가 공개한 2015 년 4 월 중순까지의 전국 방사선량 그래프에서도 동북 지역의 각 현과 카나가와현(神奈川県) 등에서 급격한 상승을 보였다.

후쿠시마 원전 사고 이후 동일본 지역에서는 지표면에 침투한 방사성 세슘이 1 ~ 3 월의 건조기에 허공으로 날아 올라 방사선량을 높이는 ‘2차 오염 현상’이 계속돼 왔다. 그런데, 2015 년의 봄은 다르다.

현재, 후쿠시마 제1원전으로부터 직접 날아온 짙은 방사성 물질이 일부 지역의 방사선량을 핫스팟 수준으로 끌어 올리고 있다고 밖에 생각할 수 없다.

이 새로운 현상은 무엇을 의미할까. 생각해 볼 수 있는 것은, 후쿠시마 제1원전의 핵연료 파편이 기존의 주수냉각법에 대해 기존과는 다른 반응을 보이는 상태로 변했을 가능성, 예를 들면, 핵연료 파편이 격납용기 밑에 있는 콘크리트를 뚫고 지반까지 도달(멜트아웃, Meltout)해서 지하수와 만나는 상태 등이다.

*역주: "문부과학성으로부터 방사능 수치 조작을 강요받았다" (당시에는 방사능 측정을 문부과학성이 주관하고 있었다. 현재는 원자력 규제 위원회)

후쿠시마 제1원전 1, 2, 3호기에서는 동일본 대지진 직후 압력용기 안의 핵연료가 격납용기 밑으로 녹아 내렸다.

그러한 사실은  2014 년 4 월부터 7 월 사이 5 회에 걸쳐 나고야 대학(名古屋大学)이 2호기에서 실시한 ‘뮤온’을 이용한 투시촬영으로 밝혀졌다.

마찬가지로, 1호기 격납용기 바닥으로부터 약 2 미터 높이에 있는 작업 공간에서 로봇이 실시한 조사에서도 수천 ℃의 초고온 파편이 압력용기를 녹이고 낙하​​한 흔적이 촬영됐다. 하지만, 핵연료 파편의 정확한 위치는 파악되지 않았고, 뮤온 입자 영상에 비친 격납용기 바닥은 평탄해 보였다.

그렇다면, 100 톤이 넘는 대량의 핵연료 파편 덩어리는 어디로 갔을까. 반구형(半球状)의 격납용기 바닥 안쪽은 약 3 m 두께의 콘크리트가 평평하게 깔려 있지만, 그 콘크리트의 70 cm 정도의 깊이는 사고 초기에 고열의 핵연료에 의해 녹았을 가능성이 있다고 도쿄전력은 지금껏 발표해 왔다.

이러한 추측에 대해서, 토시바의 연구원을 지냈고 원자로 격납용기의 강도 설계를 다뤘던 공학박사 고토 마사시(後藤政志) 씨는,

“이번에 뮤온 입자 촬영으로 알게 된 점은 분명히 격납용기가 파괴됐다는 것이고, 이 점은 2, 3호기도 마찬가지라고 생각합니다. 그런데, 감광판을 지면과 거의 같은 높이에 놓고 촬영했기 때문에 핵연료의 실제 위치를 판단할 수는 없습니다. 도쿄전력이 말하는 70 cm라는 숫자의 근거에 대해서는 잘 모르겠습니다. 콘크리트 또는 금속 건축자재가 핵연료와 혼합된 상태의 핵연료 파편은 더 밑으로 갔다고도 생각할 수 있습니다. 다만, 불순물이 섞인 채 시간이 흐르고 있기 때문에 핵연료 파편의 발열량이 줄어 격납용기 안쪽 바닥의 콘크리트를 뚫고 그 밑의 격납용기 바닥판(두께 20 cm, 위의 그림 참고)까지는 도달하지 못 할 것입니다. 만약, 바닥판이 녹더라도 밑에는 5 ~ 6 m 두께의 콘크리트 층이 있기 때문에 그 속에서 냉각 균형을 유지한 채 머물 것으로 생각됩니다”

만약에 핵연료 파편이 격납용기를 뚫는다면 멜트아웃이 되는 것인데, 얼마 전 조사 도중에 멈춘 로봇에 대한 기자회견에서 도쿄전력의 대변인은 의미심장한 말을 했다.

격납용기 안에서 10 시버트(Sv)라는 지독한 고선량이 측정됐는데, 다행히도 예상했던 것의 10 분의 1 정도였다고 말한 것이다. 그 말의 의미는 핵연료 파편이 금속 격자 모양의 작업용 발판에서도 볼 수 없는 더 깊은 곳에 있다는 뜻은 아닐까.

(*역주: 격납용기 내부보다 지상의 방사선량이 두 배 이상 더 높다)

최근에 도쿄전력의 폐로 책임자가 ‘NHK 국제 뉴스‘에서 ‘2020 년 안에 핵연료 파편 제거에 착수한다’는 작업목표에 대해서 “어렵다”고 말했는데, 이 말도 매우 상황이 안 좋다는 것을 시사하는 지도 모른다.

멜트아웃 또는 차이나 신드롬이라는 것은, 핵연료 파편이 원전 시설의 최하층에 있는 콘크리트까지도 증발시키고 땅속으로 꺼지는 상태로, 그것이 현실이 될 지는 고토 마사시 박사가 언급한 핵연료 파편의 온도에 달려 있다. 4 년이 지난 지금까지도 1, 2, 3호기에서는 각각 100 톤의 핵연료 파편이 4,000 ~ 5,000 ℃의 고온을 내고 있어서 멜트아웃의 위험이 높다고 말하는 해외 연구원들도 있다.

예를 들면, 국제 원자력 기구(IAEA)의 ‘긴급 복구 관리 기술 회의’는 2012 년 시점으로 핵연료 파편이 격납용기와 최하층의 콘크리트를 녹이고 자연 지반으로 빠져 나갔을 가능성을 지적했다. 구체적으로는, 핵연료 파편이 원전 시설의 지하 6 ~ 7 m까지 침투해 직경 10 ~ 15 m짜리 커다란 구멍의 바닥에 쌓여 있다는 것이다.

이 가설에서도 지각을 뚫는 멜트아웃은 부정했지만, 한 가지 골치 아픈 사태를 예측했다. 핵연료 파편의 핵분열 반응이 또다시 폭발적으로 가속화 될 가능성이다.

일반적으로 원자로 또는 핵실험 시설에서 컨트롤하고 있는 ‘재임계'(再臨界)는 자연상태에서도 일정한 조건이 갖춰지면 일어난다. 그 조건은 중성자, 물, 지질이다. IAEA 기술 회의의 시뮬레이션에서는 원전 지하에 있는 지하수와 암반층이 중성자의 반사 장치 역할을 해서 핵연료 파편 속의 우라늄과 플루토늄이 연쇄적으로 핵분열을 일으켰다.

그리고, 방대한 붕괴열로 수증기 폭발이 반복되고, 새로 발생한 방사성 물질이 지상으로 뿌려진다.

류큐 대학 이학부(琉球大学理学部)의 후루카와 마사히데(古川雅英) 교수는 이렇게 분석한다.

“이러한 자연임계 현상은 아프리카 중서부의 우라늄 광산에서 20 억 년 전에 일어났고, 해저에 있던 당시의 지층이 중성자에 의해 핵분열 반응이 최소 60 만 년 동안 지속됐습니다. 그런 점에서 보면, 대량의 지하수가 흐르고 있는 후쿠시마 제1원전의 지질 구조도 그와 같은 조건일 수 있습니다”

비거리 파워가 강해서 인체도 통과하는 물질인 원자를 방사화(放射化)시키는 중성자선 그 자체의 위력은 엄청나다. 1999 년 토카이무라의 핵연료 가공 공장에서 ‘JCO 임계 사고‘ 발생 당시 약 3 kg의 우라늄 화합물이 연쇄 핵분열을 일으켜 반경 10 km 권내의 약 30 만 명이 옥내로 대피했다.

그에 비해서 질량의 단위가 전혀 다른 후쿠시마 제1원전의 핵연료 파편이 지하임계를 일으키면 동일본은 물론이고 지구 규모의 초 대형 원자력 재해에 빠져든다. 때문에, 해외 연구원들과 정부 관계자들도 후쿠시마 제1원전 사고처리의 불투명한 상황 때문에 불안과 초조가 깊어지고 있는 것이다.

사실, 이 악몽 같은 파국의 시나리오가 결코 말도 안 되는 상상이 아니라는 것은 또다른 과학적 사실로도 뒷받침된다.

그 하나는, CTBT(포괄적 핵실험 금지 조약)에 따라 ‘일본 원자력 개발 기구’가 군마현(群馬県) 타카사키 시(高崎市)에 설치한 ‘고감도 방사성 핵종 감시 관측 시스템’에 2014 년 12 월부터 후쿠시마 제1원전의 재임계를 의심케하는 방사성 요오드131과 텔루르132가 검출됐다.

또, 올해 들어 후쿠시마 원전 2호기 옆의 관측용 우물에서는 핵분열 반응의 재발을 알리는 세슘134와 트리튬의 농도가 높아졌다. 2014 년 가을에 개통한 국도 6호선의 제1원전과 제2원전 사이 12 km 구간에서도 높은 방사선량이 이어지고 있다.

과연, 후쿠시마 제1원전은 멜트아웃으로 지하임계라는 최악의 상황을 맞이할 것인가. 이번의 격납용기 온도 급상승과 일부 지역의 급격한 방사선량 상승은, 일본 정부의 초 대형 거짓말인 ‘언더 컨트롤’과는 달리 원전 사고가 정반대의 새로운 위험 영역에 들어섰음을 알리는 것일 지도 모른다.

↑ 후쿠시마 제1원전의 핵연료 상황(게재일, 2014 년 12 월 22 일)

1호기가 아닌 2호기에 로봇 투입 예정

* '그 분'께서는, 일본 국토 전역에 천연 우라늄 광산이 여기저기 널려 있고 그것들이 자연 핵분열을 계속해서 일으키고 있다고 말씀하시더니.. 얼마 전에는 코끼리발이랑 놀고 계시더군요. 곧 댓글로 승화하실 겁니다.