후쿠시마의 원자력 오염처리수 방출이 '최선의 선택'

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일본 정부는 2023년 1월 13일 각료회의에서 2023년 봄부터 여름쯤에 도쿄전력 후쿠시마 제1원자력발전소의 처리수를 바다로 방출하기 위한 방침을 굳혔습니다. 무책임하다고 단정하는 일본내 여론도 있는 한편 영국 포츠머스 대학의 환경학자로 국제원자력기관(IAEA)의 전문가 그룹의 멤버인 짐 스미스 씨가 방출이 최선의 선택이라며 그 이유와 방출의 영향에 대해 설명했습니다.

Fukushima to release contaminated water – an expert explains why this could be the best option
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Fukushima to release contaminated water – an expert explains why this could be the best option

동일본 대지진과 쓰나미로 인한 후쿠시마 제1원자력발전소 사고에서는 손상된 원자로를 냉각하기 위해 주수가 행해진 것 외에 빗물이나 지하수의 유입 등에 의해 부지 내에는 대량의 오염수가 쌓여 있으며 하루에 약 130톤의 오염수가 발생하고 있습니다.

이에 대응하기 위해 부지 내에는 1000기 이상의 탱크가 건설되어 지금까지 100만 톤 이상의 물이 저장되어 왔지만 저장공간은 한계에 도달하고 있습니다. 또 지진이나 태풍 등의 자연재해에 의해 탱크에서 물이 샐 위험성도 있습니다. 이에 일본정부는 파이프라인을 통해 저장하고 있는 물을 태평양 앞바다로 배출할 계획을 허용했습니다.

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원전에서 발생한 오염수에는 코발트 60, 스트론튬 90, 세슘 137 등 방사성 원소를 거의 모두 제거하는 처리가 이루어지고 있으며 탱크에 저장되어 있는 것은 처리 후의 처리수입니다. 그러나 수소의 방사성 동위원소인 트리튬은 제거되지 않고 남아 있습니다.

스미스 씨에 의하면 물속의 수소원자 하나가 트리튬으로 바뀌어 방사성 트리튬수가 발생하는데 트리튬수는 화학적으로는 통상의 물과 같다고 합니다. 따라서 오염수에서 트리튬수를 제거하는 데는 비용과 에너지, 그리고 시간이 걸립니다. 실제로 2020년에 공개된 트리튬 분리기술의 보고서에서는 "후쿠시마 제1 원전에 즉시 실용화할 수 있는 단계에 있는 기술은 확인되지 않았다"고 결론짓고 있습니다.

처리수로부터 트리튬을 분리할 수 없기 때문에 방사성의 트리튬수가 남은 물이 바다로 방출되게 됩니다. 방사성 물질이 환경 중에 방출될 때 문제가 되는 것이 생물농축인데 예를 들어 후쿠시마 제1원자력발전소 사고나 1960년대~1970년대에 걸쳐 영국의 셀라필드 핵시설의 사고로 대량으로 방출된 방사성 세슘 137은 생물농축계수가 약 100입니다. 이는 세슘이 먹이사슬 과정에서 축적되어 신체의 방사성 세슘이 주변 물의 100배가 될 수 있음을 의미합니다.

한편 트리튬수의 생물농축계수는 약 1로 동물이 트리튬수에 노출되어도 체내의 트리튬 농도는 주위의 물과 거의 같아진다고 스미스 씨는 설명했습니다.

트리튬은 붕괴하면 베타입자라는 방사선을 발산합니다. 이 입자는 고속으로 움직이는 전자이기 때문에 생물체 내에서 트리튬이 붕괴하면 베타입자에 의해 DNA가 손상됩니다. 그러나 스미스 씨에 따르면 트리튬의 베타입자는 에너지가 그다지 강하지 않기 때문에 상당량의 방사선에 노출되기 위해서는 트리튬을 대량으로 섭취해야 한다는 것.

예를 들어 WHO가 정한 음료수 중의 트리튬의 기준치는 1리터당 1만 베크렐이지만 이것은 후쿠시마 제1원자력발전소로부터의 방출이 예정되어 있는 처리수의 수배의 농도입니다. 덧붙여 도쿄전력은 해수 희석 후의 트리튬 농도가 1500베크렐/리터 미만이 되도록 100배 이상의 해수로 충분히 희석한다고 발표했습니다.

이와 같이 트리튬수는 분리가 어렵고 환경에의 영향도 한정적이기 때문에 세계 각지의 원자력 시설은 오랜 세월에 걸쳐 트리튬을 바다로 방출해 왔습니다. 예를 들어 프랑스 북부에 있는 La Hague 재처리 공장에서는 연간 약 10페타베크렐(PB)의 트리튬이 영국해협에 방출되고 있습니다. 이에 비해 후쿠시마 제1원자력발전소에서는 연간 0.022PB의 트리튬이 합계 1PB 방출될 예정입니다. 또 트리튬은 우주에서 지구에 쏟아지는 우주선에 의해서도 발생하기 때문에 세계에서는 연간 50~70PB의 트리튬이 대기중에서 자연스럽게 생성되고 있다고 합니다.

스미스 씨는 “프랑스의 La Hague 재처리 공장에서는 후쿠시마 제1원자력발전소가 계획한 것보다 상당히 높은 비율로 트리튬이 방출되고 있지만 환경에 중대한 영향을 주고 있다는 근거는 없고 사람에게의 피폭량도 낮다”고 지적했습니다.

저장되어 있는 물을 방출할 때는 '유기결합형 트리튬'이 물에 포함되어 있는지 확인하는 작업도 중요합니다. 유기결합형 트리튬이란 유기분자 안에 있는 수소원자가 트리튬으로 대체된 것입니다. 물질적 성질이 물과 동일한 트리튬수와는 달리 유기결합형 트리튬을 포함하는 유기분자는 바다 생물에 의해 축적될 수 있습니다.

예를 들어 1990년대 중반에 Nycomed Amersham이라는 제약회사의 공장에서 영국의 웨일즈만에 트리튬을 포함한 유기분자가 방출되었는데 이때의 생물농축계수는 1만에 달했다고 합니다.

이러한 점에서 스미스 씨는 “우리가 직면하고 있는 환경문제의 장대한 스케일 중에서는 후쿠시마 제1원자력발전소에서의 방출은 비교적 작다고 할 수 있지만 주변 어업이 더욱 피해를 입을 가능성은 높을 것이고 정치나 미디어에서 논란이 되는 것은 피할 수 없다고 생각된다"고 보았습니다.