[日 대지진] 후쿠시마 원전 향후 3가지 시나리오

냉각시스템 재가동 여부가 관건

후쿠시마 제1원전 중 원자로 안의 연료 과열이 우려되고 있는 1~3호기에 외부전력을 사용한 냉각작업이 시작된다. 대지진으로 폭발사고를 일으켜 대량의 방사능이 누출될 것으로 우려돼 ‘핵공포’를 불러일으켰던 후쿠시마 제1원전. 앞으로 어떻게 진행될 지, 3가지 시나리오로 정리한다.

시나리오1; 노심(爐心) 손상됐지만 위기는 회피=현재 가장 현실성 있는 시나리오

외부전원을 사용할 수 있게 됐지만 냉각에 이용되는 장치를 곧바로 100% 가동할 수 없는 상태다. 현재 진행되고 있는 응급적 냉각에 의지하면서 서서히 원자로를 냉각시키는 것으로 가장 현실성이 높은 시나리오다.

대지진과 쓰나미 등으로 냉각시스템의 펌프와 모터 등 대부분의 장치가 순조롭게 작동되지 않을 가능성이 높기 때문이다. “전기를 연결시킬 수 있는 준비는 됐는데 곧바로 전원을 넣어 기계장치를 작동시킬 상황이 아니다. 아직까지 예단을 할 수 없다”(나가노 일본원자력기술협회 정보분석부장)이라는 견해가 강하다.

이 경우 본래의 냉각 시스템 복구를 시도하면서 소화용 시스템을 이용한 펌프로 바닷물을 계속 주입하는 현재의 방법을 계속하게 된다. 이런 방법으로는 안전한 온도로 떨어지기까지는 수주일이 걸릴 것으로 예상된다. 바닷물 주입이 장기화되면 원자로 안의 압력을 떨어뜨리기 위해 원자로 내 수증기를 밖으로 빼낼 필요가 있다. 그러면 방사성 물질이 서서히 방출될 수 있다. 주입했던 물의 일부가 누출돼 현장 부근을 오염시킬 우려도 나온다.

또 현재처럼 냉각하기 위해 바닷물을 계속 사용하면 “냉각수의 증발로 소금이 쌓여 배관을 좁게 만들기 때문에 냉각효과를 떨어뜨릴 수도 있다”(아리토미 도쿄공업대학원자로공학연구소장)는 우려도 있다.

시나리오2; 냉각기능 완전 회복=최선의 시나리오


가장 바람직한 시나리오다. 원자로를 냉각하기 위한 본래의 시스템이 외부전원의 개통과 함께 아무런 문제 없이 작동되는 경우다. 이렇게 되면 수일 안에 원자로를 ‘냉온(冷溫)정지’라고 불리는 안전한 상태로 유지할 수 있게 된다.

이용할 수 있는 냉각기능에는 노심에 물을 넣는 주수(注水)시스템과 냉각수를 순환시켜 노심을 냉각시키는 시스템이 있다. 우선 노심에 물을 넣는 주수를 실시한다. 붕산수주입계와 제어봉구동계로 불리는, 통상은 다른 목적으로 설치된 장치를 이용해 바닷물과 보통 물을 주입한다.

이렇게 해서 원자로를 응급적으로 냉각시킨 뒤에 물을 순환시켜 원자로를 냉각시키는 시스템을 작동시키게 된다.

하지만 고장 부품 등이 있으면 이런 시나리오는 작동하기 어렵게 된다.

시나리오3; 용기 파손으로 방사성 물질 방출=최악의 시나리오

가장 우려되는 최악의 상황은 연료봉이 완전히 녹아 압력용기와 격납용기를 파손시키는 경우다. 이렇게 되면 대량의 방사성 물질을 포함하고 있는 연료가 외부에 노출된다. 고온의 연료가 부근의 물과 반응하여 수증기 폭발이 발생하는 것도 우려되는 일이다.

연료봉의 온도상승과 응급조치적 냉각 시스템이 붕괴돼 연료봉이 가열될 가능성을 배제하기 어렵다. 하지만 “지금까지의 냉각으로 연료봉의 용해를 억제해 왔다. 더 이상 가혹한 사고로 진전될 가능성은 낮다고 보여진다”(데코우 큐슈대학교수)는 분석이 있다.

단 1개의 원자로에서 사고가 악화돼, 거기서 방사선량이 급증한다면 다른 원자로의 복구작업이 곤란하게 되고 작업원은 피난해야 한다. 모든 원자로와 사용이 끝난 연료 풀의 주수 작업을 할 수 없게 되고 손을 쓸 수 없는 상황으로 빠질 수도 있다.