희석해도 총량 차이없는 후쿠시마 방사성 오염수

2021.04.26 11:22:33

더 무서운 “롯카쇼무라” 사용후핵연료재처리공장의 숨겨진 카드
[특별기고] 전 건국대 물리학 전공 이준택 교수

[우리문화신문=이준택 전 건국대 교수] 

 

 

  일본은 일본 국민과 주변국들의 반대에도 후쿠시마 원전 방사성 오염수를 바다에 방류한다고 발표했다. 이에 물리학을 전공한 전 건국대 이준택 교수는 특별기고를 통해 이의 문제점을 신랄하게 지적한다. 이 칼럼으로 우리는 후쿠시마 원전 방사성 오염수의 바다 방류가 얼마나 심각한 것인지 알 수 있다.(편집자말)

 

 

후쿠시마에서 바다로 희석해서 버리고자 하는 삼중수소를 포함한 방사성물질들은 실로 다양하다. 그 가운데서 우선 삼중수소를 잠깐 살펴본다. 수소(1H)의 원자핵은 통상 양성자 하나로 구성이 되었지만, 핵에 양성자에 더해서 중성자가 하나 더 있는 중수소(2H)가 있고, 핵에 양성자 하나에 중성자가 두 개인 삼중수소(3H)가 있다. 이 가운데서 삼중수소는 1) 지구 밖에서 들어오는 우주선(Cosmic ray)과 대기중의 질소나 중수소와 반응을 하여 자연에서 생성이 되는 경우와 인공적으로는 2) 과거 50, 60년대 핵실험에서, 3) 현재의 핵발전소(원전이라고 부르는) 가동에서 그리고 4) 사용후핵연료 재처리과정에서 생성된다.

 

자연에서 그리고 과거 핵실험에서 생성된 것에 대해서 달리 방책이 없지만, 핵발전소 가동과 핵연료 재처리과정은 오늘을 사는 사람들이 크게 고민해야만 한다. 핵분열을 시켜서 생성되는 열로 물을 끓여 증기를 발생시키고, 그 증기로 터빈을 돌려서 전기를 만드는 특정한 형태의 핵분열화력발전소가 문제다. 이미 과거 80여 년 동안 많은 사고가 있었는데, 미국의 TMI, 구소련의 체르노빌과 일본의 후쿠시마 등 세 개의 대형사고가 있었고, 현재도 그 사고의 위험은 폭탄돌리기 같은 진행형이다.

 

우라늄, 플루토늄, 토륨 등 핵연료의 특성들은 핵의 구성 성분인 양성자와 중성자의 비가 약 1.5배 정도로 중성자가 많은 상태인데 그 핵을 분열시키는 순간 쪼개어진 핵분열 생성물질(FP, Fission Products)들 또한 중성자가 많은 매우 불안정한 상태가 된다. 핵분열 직후의 이 FP들, 예를 들어서 세슘, 스트론튬, 바륨, 지르코늄들은 즉각, 순차적-연쇄적으로 방사선을 방출하는 방사능을 갖게 된다. 불행히도 인류가 이 방사능에 대해선 답이 없다. 답이 없다면, 더는 핵분열에너지를 사용하지 말아야 한다. 곧 다른 에너지원을 활용해야 한다.

 

2011년 대형 사고가 일어난 아직도 진행형인 후쿠시마핵발전소에 저장해 둔 삼중수소가 포함된 오염수를 바다(태평양)에 방출하려고 한다. 태평양에서 적도를 기준으로 북쪽(북태평양)을 순환하는 해류 가운데 쿠로시오해류가 후쿠시마 연안을 거쳐서 북상을 한 뒤에 해류의 흐름은 동으로 전환이 되고, 미국의 서안을 따라 흐른 뒤 적도를 따라 동에서 서로 흐르게 된다. 물론, 이 해류는 다시 후쿠시마 방향으로 북상을 하지만, 일부분은 우리나라 남해안에서 대한해협을 거쳐서 동해안으로(쓰시마해류) 흐른다. 후쿠시마에서 버린 방사능과 함께. (그림1 참조)

 

 

독일 북부 킬(Kiel)의 헬름홀츠 해양연구소(Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel - GEOMAR)에서 2011년 후쿠시마 핵발전소 사고 이후에 세슘(137Cs)의 흐름에 대하여 전산모사 실험을 한 바 있다. 물론, 세슘이 삼중수소보다 반감기가 3배 정도 길지만, 방사성물질의 해상방류라는 면에서 참고가 될 것이다. (그림 2)

 

 

 

음식이 짜서 물을 좀 부었지만 그래도 짜서, 물을 더 부은 다음 맛을 보면 별로 짠지는 모르게 된다. 그런데, 물로 희석을 하여 간이 적절하다고 다 마셔버렸다면, 결국 원래 음식에 있던 염분은 다 마셔버리는 것이다.

 

일본(도쿄전력)의 자료에 따르면 지금 후쿠시마 핵발전소의 저장탱크에 모아 놓은 - 삼중수소가 포함된 - 방사성 오염수의 양은 860TBq(860조 베크렐)로, 용적 117만m3(약 길이 500m x 폭 340m x 높이 10m 정도)가 있다. 곧 1리터당 삼중수소의 양이 74만 Bq이라면, 그 양은 11억 7천만 리터인 셈이다. 참고로, 여기에 포함되어 있는 삼중수소만의 양은 약 2.4g이다. 이 860TBq(리터 당 70만 Bq)의 오염수를 1차 희석해서(물을 타서) 리터 당 6만Bq로 낮추고, 재차 희석을 해서 해양방출시 리터 당 1500 Bq로 낮추겠다는 것이다.

 

정리하면 일본은 860조Bq의 삼중수소를 희석해서 1500Bq/리터 정도로 바다에 방출한다고 주장한다. 그런데 희석하든 그대로 버리든 바다로 버려지는 그 방사능의 총량에서는 차이가 없는 게 문제다.

 

그러나 보관해두었다가 버리면, 삼중수소는 시간에 따라 방사성붕괴가 되어 방사능의 양이 줄어든다. 그래서 우리는 물을 희석하더라도 총량에 차이가 없는 방류가 아니라 보관해두었다가 방사능의 양이 줄어든 상태에서 땅에 묻는 게 최선이란 얘기다. 그 근거는 삼중수소의 반감기가 12.3년으로 그 정도 시간이 지나면, 삼중수소의 절반은 헬륨(3He)으로 베타붕괴(*)를 하여서 그 양이 50%로 줄어들기 때문이다.

 

[핵반응식: 삼중수소(3H)가 베타붕괴를 하면서 헬륨(3He)으로 전환하는 과정이다.]

 

*베타붕괴란 원자핵 안에서 중성자가 양성자로 전환이 되면서 베타선(전자)과 안티뉴트리노를 방출하는 것으로 그때 나오는 전자의 에너지가 통상 화학반응(원자)에서 나오는 전자보다 수십만배 ~ 수백만배 커서 위험하다.

 

삼중수소를 50년 정도 보관을 하면 4번의 반감기가 지나서 10% 이하로 줄어든다. (표1 참조) 100년을 보관하면 99.6%가 붕괴를 해서 0.4% 이하로 떨어진다.

 

 

일본 국민에게는 조삼모사(혹은 조사모삼)이 통할지 모르나, 태평양에 투기하는 근본적인 삼중수소 총량에선 희석하든 하지 않든 같다! 일본정부가 한국, 중국 등도 일상적으로 삼중수소를 배출한다고 주장하지만, 실상은 정상적인 핵발전소에서 방출되는 방사능(삼중수소) 외에도 노심이 녹아버린 후쿠시마 핵발전소 사고에서 나온 다른 “63핵종의 포함" 사실을 거론하지 않고 있다.

 

일본 자국민과 주변국가의 반대를 무릅쓰고도 삼중수소를 포함한 60여 종의 방사성 핵종들을 바다에 방출하려는 일본정부가 수상하다. 강정민 전 원자력안전위원장은 지난주 신문에 실린 글에서 “롯카쇼무라” 사용후핵연료재처리공장의 숨겨진 카드가 의심스럽다고 지적한 바 있다. 2022년에 완공예정인 롯카쇼무라에선 사용후핵연료를 연간 800t 처리하며, 해마다 약 9700 TBq의 삼중수소를 바다로, 약 1000T㏃의 삼중수소를 대기 중으로 방출하게 된다. 또 해마다 약 50T㏃의 탄소14와 500억㏃의 요오드129를 그리고 크립톤 등을 방출한다. 곧 해마다 후쿠시마 오염수에 포함된 삼중수소의 총량 900T㏃(860T㏃)의 10배의 양을 바다로, 1배 이상의 양을 대기 중으로 방출하게 될 것이다.

 

따라서 후쿠시마 오염수 해양 방출은 당연히 안 되는 것이고, 추후 가동할 때 해마다 후쿠시마의 11배 이상이나 되는 방사성 물질을 바다와 대기 중으로 방출할 일본은 롯카쇼무라 재처리공장의 조업 계획도 중지해야 한다. 태평양 바다가 일본만의 것이 아니기 때문이다. 은폐된 진실을 뒤로한 채 뻔뻔스럽게도 자국의 이득만 계산하는 이러한 행태를 보면 일본의 정치가들은 2차대전 패망 이후 76년이 지난 오늘날에도 변화된 모습을 보이지 않고 있다.

 

 

이준택 전 건국대 교수 fechter@naver.com
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