일본 후쿠시마 원전 폭발사고가 플루토늄 누출과 압력용기의 균열로 새로운 국면을 맞고 있다.

플루토늄과 제논은 어떤 물질인지, 압력용기의 균열이 왜 위험한지 관련 용어와 함께 정리했다.

◇플루토늄 = 천연으로는 거의 존재하지 않는 방사성 물질로 물보다 약 20배 무거운 금속이다. 자연상태에서도 우라늄 광석 속에 미량이 함유돼 있다. 원자로 안에서는 연료인 우라늄이 중성자를 흡수해 플루토늄으로 변한다. 인체에 미치는 영향이 매우 큰 알파선을 방출하기 때문에 인류 역사상 가장 위험한 물질로 꼽힌다.

몸 안으로 들어가면 방사선을 계속 방출하고 잘 배출되지도 않는다. 반감기는 워낙 길어서 잘 사라지지 않는다. 플루토늄-238의 반감기는 87.7년, 239의 반감기는 약 2만4천년이다.

플루토늄은 핵분열을 일으키며 막대한 에너지를 내기 때문에 플루토늄-239는 핵무기의 재료로 쓰이기도 한다. 플루토늄-238은 1g에 0.5W(와트)의 전기에너지를 낸다. 후쿠시마 1호기에 가까운 2곳에서 검출된 플루토늄은 플루토늄-238이다.

◇알파선 = 투과력이 약해서 공기 중에서는 3㎝도 나아가지 못하고, 물도 통과하지 못한다. 2.5mm의 납이나 얇은 종이로 차단할 수 있고 손으로 만지더라도 위험하지 않다. 다만, 알파선을 방출하는 물질이 호흡을 통해 몸 안에 들어가면 뼈나 폐에 붙어 강한 발암성을 나타낸다. 알파선의 파괴력은 방사성 요오드 등에서 나오는 감마선의 약 20배인 것으로 알려졌다.

◇압력용기 = 원자로에는 다섯 겹의 방호벽이 있는데 핵연료 분말을 고온으로 구워 원통형으로 굳힌 핵연료 펠릿, 연료봉을 감싸는 지르코늄 합금의 원통형 관인 연료 피복관, 원료 피복관 수백 개를 담는 두께 25cm의 철제 압력 용기, 다음으로 격납용기와 콘크리트 외벽이 있다.

압력용기는 마지막 방호벽인 격납용기와 콘크리트벽으로 방사선 물질이 새지 않도록 거르는 중간 방호벽이다. 높은 압력과 온도에도 견디도록 설계돼 있다. 압력용기에 손상이 가면 최후 보루인 격납용기의 균열 가능성이 커지고 대규모 방사선 누출도 안심하지 못하게 된다.

 ◇제논 = 우라늄의 핵분열 과정에서 직접 생성되거나 요오드-133이 감마선을 방출하면서 변하는 물질로, 자연에서는 존재하지 않기 때문에 핵폭발 여부를 확인하는 지표물질이 된다.

다른 방사성 물질인 요오드-131, 세슘-137과 비교하면 상대적으로 인체 위험성은 낮은 물질이다.

특히 화학적으로 활발하지 않은 비활성 기체로 다른 물질과 잘 결합하지 못하기 때문에 인체로 들어가더라도 별다른 반응을 일으키지 못하고 배출되기 쉽다. 감마선 방출량은 81keV(킬로전자볼트)로 세슘-137의 662keV보다 훨씬 적으며 반감기는 5.27일로 세슘-137의 약 30년보다 훨씬 짧다.