최악의 사고를 겪은 일본 후쿠시마(福島) 제1원전 4호기 원자로의 핵연료 저장수조에서 핵연료봉을 꺼내는 작업이 다음 주부터 시작됨에 따라 사고 수습이 전체 3단계 중의 2단계로 접어들게 됐다.
부서진 건물 잔해 등을 제거해 연료를 꺼낼 준비를 하는 것이 1단계, 사용 후 연료와 미사용 연료를 저장 수조에서 꺼내 옮기는 것이 2단계, 녹아내린 연료(용융 연료)를 꺼내고 완전히 폐로(廢爐)하는 것이 3단계다.
단계 구분으로는 중반에 접어들었지만, 모든 작업을 완료하는 데 30∼40년이 걸리는 점을 고려하면 이제 첫걸음을 뗀 셈이다.
아사히(朝日)신문 등 일본 언론은 앞으로 작업에 많은 위험이 도사리고 있어 전혀 안심할 수 없는 상황이라고 지적했다.
◇ 핵연료봉 어떻게 꺼내나
2011년 3월 후쿠시마 제1원전 사고 당시 4호기는 정기 점검 중이라서 연료봉이 원자로가 아니라 저장 수조에 보관돼 있었다.
4호기 수조에는 현재 사용 후 핵연료봉 1천331개와 사용 전 핵연료봉 202개 등 모두 1천533개가 있다.
이 연료봉이 적당히 냉각됐으니 이를 모두 꺼내 100ｍ가량 떨어진 공용 수조로 옮기겠다는 것이다.
우선 4호기 건물 상부에 설치한 크레인을 이용해 연료봉을 물속에 있는 '랙(rack)'에서 꺼내 '캐스크(cask)'라는 길이 약 5.5ｍ의 전용 용기에 담는다.
이 용기에 연료봉 22개를 담으면 무게가 약 91t에 이른다. 크레인을 이용해 연료봉을 담은 캐스크를 물 밖으로 끌어내 차에 실어 공용 수조로 옮기기를 반복하게 된다.
간단한 작업처럼 보이지만 별다른 사고가 없더라도 1년 남짓이 걸릴 전망이다. 도쿄전력은 이르면 다음 주에 연료봉 인출을 시작하지만, 내년 말에나 끝날 것으로 보고 있다.
비슷한 방식으로 처리해야 하는 연료가 1호기에는 392개, 2호기에는 615개, 3호기에는 566개 더 있다. 이 작업을 마치면 2018년 말이 될 것으로 보인다.
◇ 연료봉 떨어뜨리면 방사성 물질 대량 누출 위험
연료봉이 손상되면 방사성 물질이 다량 유출될 가능성이 있기 때문에 연료봉을 떨어뜨리는 상황이 가장 우려스럽다.
사용 후 연료봉에는 우라늄, 플루토늄뿐 아니라 핵분열로 생긴 여러 방사성 물질이 포함돼 있다.
수조에 남은 이물질도 장애 요인이다. 4호기 건물은 사고 때 폭발로 지붕이 날아가 버렸고 콘크리트벽이 심하게 파손됐다. 이때 수조에 떨어진 잔해, 파편 가운데 큰 것은 제거했지만 작은 것은 무수히 많이 남아 있다.
이 때문에 연료봉이 파손되거나 변형됐을 우려도 있다. 연료가 랙에서 빠지지 않는 상황에도 대비해야 한다.
사고 때 연료 냉각을 위해 수조에 바닷물을 투입했기 때문에 부식 가능성도 있다.
캐스크를 물에서 꺼내 물로 씻은 다음에는 작업원이 닦아낸다. 용기 뚜껑을 닫고 볼트로 조이는 작업도 인력으로 해야 한다. 결국, 작업자가 방사성 물질에 오염되지 않게 하는 것도 중요하다.
◇ 연료봉 인출 시 돌발사고 대비책은
연료봉이 실수로 떨어지는 것을 막으려고 크레인에 사용하는 철선을 이중으로 설치했다. 수조 하부도 콘크리트로 보강해 동일본대지진과 비슷한 수준의 지진에도 버틸 수 있다는 게 도쿄전력의 설명이다.
날아가 버린 지붕 대신 철판을 덮었는데 연료봉을 꺼낼 때는 만약의 상황에 방사성 물질이 흩날리는 것을 막도록 별도의 커버를 씌운다.
연료봉이나 캐스크를 떨어뜨리더라도 원전 부지 경계의 방사선량이 최대 0.0053ｍ㏜(밀리시버트)를 넘지 않기 때문에 대량 피폭 위험이 없다는 것이 도쿄전력의 추산이다.
그러나 그간 도쿄전력이 보여준 오염수 대응 등을 보면 이런 대책만으로 안심하기는 쉽지 않아 보인다.
다나카 순이치(田中俊一) 원자력규제위원회 위원장은 "잠재적으로 매우 큰 위험을 지니고 있다. 오염수 이상으로 걱정된다"며 히로세 나오미(廣瀨直己) 도쿄전력 사장에게 신중한 작업을 요구했다.
◇ 연료봉 녹은 1∼3호기는 방법도 미정…갈 길 멀어
1∼3호기 원자로에 있는 녹아내린 연료봉은 어떻게 꺼낼지 방법을 확정하지 못했다.
용융 연료는 1호기 400개, 2호기 548개, 3호기 548개 등 합계 1천496개로 추정된다.
도쿄전력은 연료가 원자로 압력용기에서 격납용기로 흘러나온 것으로 보고 있다. 원자로 건물의 방사선량이 높아 작업자가 접근하기 쉽지 않고 연료의 위치, 상태, 용기 파손 상태가 제대로 파악되지 않았다.
도쿄전력은 13일 카메라를 부착한 소형 무선조종 배를 이용해 1호기의 압력억제실 등을 조사할 계획이다.
원전 내부 상태를 파악하고 이에 근거해 연료를 꺼내는 방법 등을 연구하는 작업을 우선 해야 한다. 작업자의 방사선 노출을 줄이려고 로봇도 개발 중이다.
녹아내린 연료를 꺼내는 폐로 3단계 진입은 빨라도 2020년에나 가능할 전망이다. 끝나는 시점은 알 수 없다.