후쿠시마(福島) 제1원자력발전소 4호기 원자로에서 15일 폭발에 이어 16일 화재가 일어났다. 작동이 중단된 채 안전점검을 받고 있어 안전하다고 알려졌던 4호기에 사고가 잇따르는 이유는 무엇일까.

연료봉은 사용 후에도 상당한 잔열과 방사선을 내뿜기에 폐기되기 전에 별도의 저장시설에 담아 보관된다. 후쿠시마 원전은 커다란 수조에 물을 가득 채우고 그 안에 연료봉을 담가 식히는 ‘습식저장’ 방식을 채택하고 있다. 4호기는 원자로가 든 건물 5층에 있는 수조에 사용 후 연료봉을 저장하고 있다.

냉각수에는 연료봉이 다시 핵분열을 일으키는 것을 막기 위해 핵분열 감속재인 붕소가 함유돼 있다. 이 수조 속에서 물을 순환시키며 연료봉의 열을 식힌다. 이 과정은 5∼7년이 걸리는데, 이 기간 동안 강력한 방사성 물질의 배출도 함께 줄어든다. 이후 연료봉의 방사선 수치와 온도가 떨어지면 폐기물 저장소나 재처리 공장으로 옮겨진다.

도쿄전력 등에 따르면 대지진 후 4호기의 외부 송전, 비상용 발전기가 멈춰 냉각수 공급에 이상이 생겨 수조의 수위가 계속 줄어든 것으로 보인다.

이후 수면 위로 노출된 연료봉의 온도가 올라가며 수소와 방사성 물질이 섞인 증기가 건물 위쪽에 모였고 결국 폭발로 이어졌다는 것이 일본 당국의 설명이다.

사용 후 연료봉은 노심에서 제거된 지 100∼120일 안에 대부분의 잔열이 사라지는 것으로 알려졌다.

제1원전 5, 6호기도 4호기와 마찬가지로 작동이 중단된 채 사용 후 연료봉을 저장하고 있다. 5, 6호기도 냉각수 공급이 원활하지 않아 열이 올라가고 있어 향후 4호기와 같은 화재나 폭발 가능성도 배제할 수 없다.

백소용 기자 swinia@segye.com