후쿠시마 제1원전 부지에서 독성이 강한 방사성물질인 플루토늄이 검출되면서 원자로 손상 정도에 대한 우려가 커지고 있다. 아직 어느 원자로가 원인인지 알 수 없지만, 플루토늄 검출은 노심용해, 원자로 압력용기 손상 등 여러 가능성을 뒷받침하는 증거라고 전문가들은 입을 모은다.

29일 일본 언론에 따르면 후쿠시마 제1원전 부지 내 5곳에서 검출된 플루토늄은 238, 239, 240 3종이다. 숫자는 원자의 무게(질량)를 나타낸다. 이 중 1호기 인근 500m 지점 두 곳에서 플루토늄 238이 각각 1㎏당 0.54㏃(베크렐), 0.18㏃이 검출됐다.

보통 플루토늄 239나 240은 핵실험 후 대기 중에서 검출되곤 하지만 플루토늄 238은 거의 나타나지 않는다. 기체로 방출되는 방사성 요오드나 세슘과 달리 플루토늄은 끓는 점이 섭씨 약 3232도로 매우 높아 기체가 되기 전에 물과 섞이기 때문이다. 1986년의 체르노빌 원전 사고나 1997년에 일어난 이바라키(茨城)현 도카이무라(東海村) 재처리공장 폭발 사고 후 토양에서 플루토늄 238이 검출된 바 있다.

이 때문에 도쿄전력은 이 두 지점의 플루토늄 238이 원전 사고와 연관성이 있다고 보고 있다. 에다노 유키오 관방장관도 기자회견에서 원자로 핵연료봉 손상으로 나온 것임이 틀림없다고 언급했다.

도쿄공업대 니노반 히사시 교수는 요미우리신문과의 인터뷰에서 “연료봉을 냉각하지 못하고 뜨거워졌을 때 상당히 손상된 것으로 보인다”며 “플루토늄이 폭발이나 화재, 연기 등을 통해 외부로 흘러나왔을 것”이라고 분석했다.

플루토늄이 어느 원자로에서 흘러나왔는지는 아직 특정할 수는 없는 상황이다. 3호기가 플루토늄과 우라늄의 혼합물인 MOX를 연료로 사용하기에 다른 원자로보다 플루토늄 양이 많지만 단정할 수는 없다. 우라늄 연료를 사용하는 일반적인 원자로에서도 우라늄이 중성자를 흡수해 핵분열이 일어나면서 플루토늄이 생긴다. 1, 2호기 연료봉에 있던 우라늄이 플루토늄으로 변해 연료봉 손상과 함께 밖으로 누출됐을 수 있다. 마이니치신문은 1∼3호기 연료봉 외에도 1∼6호기에 보관된 사용후 핵연료봉 중 손상된 연료봉도 하나의 가능성으로 제시했다.

현재는 플루토늄 수치는 인체에 해를 미치는 수준은 아니라는 것이 당국의 설명이다. 하지만 압력용기 손상으로 플루토늄이 앞으로 계속 흘러나와 지하수에 섞이는 가장 심각한 상황도 배제할 수 없다.

고이데 히로아키(小出裕章) 교토대 원자로실험 조교수는 “플루토늄이 검출된다는 건 노심의 상태가 굉장히 나빠졌다는 증거”라며 “앞으로 대책은 어찌됐든 냉각을 서두르는 것밖에 없다”고 말했다.

이진경 기자 ljin@segye.com