플루토늄은 천연에는 거의 존재하지 않는 방사성 물질로 물보다 약 20배 무거운 금속이다. 원자번호는 94, 원소기호는 Pu이다.

이전에는 천연에 존재하지 않는 것으로 생각됐지만, 이후 우라늄 광석 속에 미량이 함유돼 있다는 것이 확인됐다. 원자로 안에서는 연료인 우라늄이 중성자를 흡수해 플루토늄으로 변한다.

플루토늄이 무서운 건 인체에 미치는 영향이 매우 큰 알파선을 방출하기 때문이다. 몸 안으로 들어가면 방사선을 계속 방출하고 잘 배출되지도 않는다.

알파선은 투과력이 약해서 공기 중에서는 3㎝도 나아가지 못하고, 물도 통과하지 못한다. 다만 호흡을 통해 몸 안에 들어가면 뼈나 폐에 들러붙어 강한 발암성을 내기 때문에 매우 위험하다. 알파선의 파괴력은 방사성 요오드 등에서 나오는 감마선의 약 20배인 것으로 알려졌다. 서울대 원자핵공학과 서균렬 교수는 “인류가 아는 가장 독성이 강한 물질 중 하나”라고 말했다.

플루토늄은 워낙 무거워서 멀리 날아가지 못한다. 기체로 방출되는 방사성 요오드나 세슘과 달리 플루토늄은 끓는 점이 약 3천232℃로 매우 높아 기체가 되기 전에 분진이 물에 섞여 나온 것으로 추측된다. 플루토늄이 물에 섞여 흘러나왔다는 것은 압력용기가 손상됐을 가능성이 있다는 말이기도 하다.

이 때문에 고이데 히로아키(小出裕章) 교토대 원자로실험 조교수는 “플루토늄이 검출된다는 건 노심의 상태가 굉장히 나빠졌다는 증거”라며 “이정도로 상황이 악화했다고는 생각하지 않았다”고 말했다고 교도통신이 전했다.

후쿠시마 제1원전 3호기가 플루토늄에 우라늄을 섞은 혼합산화물(MOX)을 연료로 사용하는 ‘플루서멀’ 발전을 하고 있다고 해서 반드시 3호기에서 나왔다고는 단정할 수 없다. 1, 2호기에서도 우라늄 연료가 중성자를 흡수할 때 플루토늄이 만들어지기 때문이다. 1∼3호기 중 어디서 나왔는지 분명하지 않다는 의미다.

플루토늄의 반감기는 워낙 길어서 잘 사라지지 않는다. 대표적인 플루토늄 238의 반감기는 88년, 239의 반감기는 약 2만4천년이다.

21일과 22일 채취한 후쿠시마 원전 부지의 토양 5곳에서 전부 플루토늄이 발견됐는데, 이중 1호기에 가까운 2곳에서 검출된 플루토늄 238의 농도는 토양 1㎏당 0.54㏃(베크렐)과 0.18㏃이었다. 일본 국내에서 보통 검출되는 양은 0.15㏃이라고 하는 만큼 양 자체가 많은 것은 아니다.

가장 심각한 상황은 플루토늄이 앞으로도 계속 흘러나오고, 이것이 지하수에 섞이는 것이다. 기체는 퍼지면서 옅어지지만 플루토늄은 성질이 전혀 다른 물질인 셈이다.

일본측은 현재 검출된 농도는 당장 인체에 영향을 줄만한 것은 아니라며, 앞으로 주변 토양의 상태를 면밀하게 체크하는 한편, 원자로에 물을 붓고 증기를 방출하는 작업을 계속하겠다고 밝히고 있다. 고이데 교수도 “앞으로 대책은 어찌됐든 냉각을 서두를 수 밖에 없다”고 말했다.

서균렬 교수는 “계속 이런 노력을 하는 한편, 원자로 지하 400m 쯤에 콘크리트를 부어 플루토늄 같은 물질의 확산을 막을 필요도 있을 것”이라고 제안하기도 했다.

한편 플루토늄은 1986년의 체르노빌 원전 사고나 1997년에 일어난 이바라키(茨城)현 도카이무라(東海村) 재처리공장 폭발 사고시에도 밖으로 방출된 적이 있다. 플루토늄은 핵분열을 일으키며 막대한 에너지를 내기 때문에 플루토늄 239는 핵무기의 재료로 쓰이기도 한다.