원자로에서 중대사고가 나면 방사선뿐 아니라 중성자도 피폭의 원인이 된다. 중성자는 원자핵을 구성하는 핵자의 하나로 전하를 띠지 않는 특징이 있다. 중성자는 원자로 안에서 우라늄-235와 같은 핵분열성 물질과 충돌하거나 흡수돼 핵분열을 일으켜 에너지를 생성한다. 핵분열을 할 때 새로운 중성자가 평균 1개 이상 나와 연쇄 핵분열이 일어나게 된다. 원자력 발전에 쓰이는 중성자는 대부분 원자로 안에서 운동하지만 이번 사고처럼 원자로가 비정상 가동을 하거나 사용후 핵연료의 냉각수가 부족할 때는 외부로 다량 유출되기도 한다. 이렇게 흘러나온 중성자에 의한 피폭은 그 속도에 따라 고속 중성자와 열 중성자로 크게 나눌 수 있다. 속도가 빠른 고속 중성자는 원자핵과 충돌해 에너지 준위가 높아진 원자핵의 하전(전기를 띤) 입자가 인체 세포에서 이온화(전리)를 일으켜 에너지를 축적한다. 이를 '제1 충돌선량'이라고 부른다. 열 중성자는 세포를 구성하는 질소나 수소 원자에 흡수돼 감마선이나 양성자 같은 방사선이 나오도록 한다. 특히 열중성자는 인체의 세포조직이 단위 무게당 흡수한 에너지를 생물학적 영향까지 고려하는 선량당량(단위 시버트)을 계산할 때 감마선의 10배로 가중치를 둘 만큼 피해가 크다. 그러나 다행히 중성자의 비행거리가 수백m 정도로 짧고 고속 중성자라고 하더라도 속도가 빨리 줄어 피해 범위는 방사선보다 크지는 않아 원전에서 수㎞ 떨어지기만 해도 피폭 가능성이 현저히 낮아진다. 다만 원자력발전소 안에 근무하는 작업자는 이번 같은 비상사태에선 중성자 피폭에 유의할 필요가 있다. 서울대 원자핵공학과 이은철 교수는 "고속 중성자는 핵분열 시 나오는데 후쿠시마 원전이나 사용후 핵연료에서 핵분열 반응이 연쇄적으로 일어난다면 모를까 그렇지 않으면 중성자 피폭은 크게 우려할 부분은 아직 아니다"라고 말했다. 사용후 핵연료를 습식 저장하는 수조는 냉각재(물)가 다 빠져도 임계계수가 0.98 이하로 설계돼 연쇄 핵분열이 일어날 공산은 크지 않다는 게 전문가들의 중론이다. |
