방사능

방사능물질이 인체에 얼마나 치명적인지, 또 방사능 단위와 원자력사건 등급평가는 어떻게 되는지, 중성자, 방사능, 세슘, 요오드, 붕산, 노심 등은 무엇인지 집중 점검해 본다.

# 가장 치명적인 방사성 물질 ‘중성자’는 뭔가?

중성자(中性子,중성자)는 핵분열이 일어날 때 방출되는 치명적 방사성 물질로 높은 투과력으로콘크리트를 그대로 투과하며 생물체의 세포를 파괴하는 특성을 갖고 있다. 즉 연료봉 속의 핵물질들이 핵분열을 할 때만 나타나는 방사선으로 수소폭발로 유출된 방사성 물질과는 비교가 안 될 정도로 인체에 치명적이다.

따라서 중성자에 노출되면 피폭 량에 따라서는 즉사할 수도 있다. 일본 정부가 14일 오전 후쿠시마 원전 1호기 수소폭발에 이어 3호기에서도 비슷한 폭발이 발생하자 중성자가 나오지는 않았다고 빠르게 발표한 것도 이런 위험성 때문이다.

그러나 하루 만에 도쿄전력은 후쿠시마 원전 정문에서 15일 모니터용 차량을 이용한 계측에서 1시30분과 40분에 각각 0.02마이크로시버트와 0.01마이크로시버트의 중성자 검출됐다고 밝혔다. 3호기에서 중성자선이 검출과 함께 2호기의 노심 용융으로 미량의 중성자가 방출된 것이다.

중성자는 원자핵을 구성하는 핵자의 하나로 전하를 띠지 않는 특징이 있다. 중성자는 원자로 안에서 우라늄-235와 같은 핵분열성 물질과 충돌하거나 흡수돼 핵분열을 일으켜 에너지를 생성한다.

원자력 발전에 쓰이는 중성자는 대부분 원자로 안에서 운동하지만 이번 사고처럼 원자로가 비정상 가동을 하거나 사용 후 핵연료의 냉각수가 부족할 때는 외부로 다량 유출된다.

유출된 중성자에 의한 피폭은 그 속도에 따라 고속 중성자와 열중성자로 크게 나눌 수 있다. 이중 열중성자는 인체의 세포조직이 단위 무게 당 흡수한 에너지를 생물학적 영향까지 고려하는 선량당량을 계산할 때 감마선의 10배로 가중치를 둘 만큼 피해가 크다.

다행인 것은 중성자의 경우 비행거리가 수 백 미터 정도로 짧다는 것이다. 때문에 고속 중성자라고 하더라도 속도가 빨리 줄어 피해 범위는 방사선보다 크지는 않다. 따라서 원전에서 수 킬로 떨어지기만 해도 피폭 가능성이 현저히 낮아진다.

하지만 원자력발전소 안에 근무하는 작업자는 이번 같은비상상태에선 중성자 피폭에 유의할 필요가 있다.

만약 후쿠시마 원전이나 사용 후 핵연료에서 핵분열 반응이 연쇄적으로 일어난다면 중성자 피폭은 심각해질 수 있다.

현재의 원전은 사용 후 핵연료를 습식 저장하는 수조의 냉각재(물)가 다 빠져도 임계계수가 0.98 이하로 설계돼 연쇄 핵분열이 일어날 공산은 크지 않다. 중성자는 원자핵을 구성하는 것 중 전하가 없는, 양성자보다 약간 무거운 핵자다.

한 개의 위 쿼크, 두 개의 아래 쿼크로 이루어져 있다. 원자핵 안에 갇히면 안정하지만 이번 원전사고처럼 유출돼 자유 상태가 되면 불안정한 상태를 유지하면서 인체는 물론 모든 생명체에 심각한 문제를 유발시킨다. 반감기는 614초(10분 14초)다.

#‘방사능’과 ‘방사성 물질’

대지진과 쓰나미 보다 더 위험하다는 것 때문에 전 세계가 공포에 떨고 있는 방사능은 요즘 우리가 가장 많이 듣는 용어다. 방사능은 방사선의 세기를 말하며, 엄밀히는 단위 시간당 원자핵 붕괴 수를 가리킨다.

방사선은 위험한 물질 중 하나인데 그 위험성은 방사선의 전리(電離) 작용 때문이다. 전리 작용은 방사선이 물질을 구성하고 있는 원자로부터 전자를 튕겨내 양이온(+)과 전자(-) 한 쌍으로 분리하는 것이라고 한다.

따라서 방사선이 인체를 통과하면 전리작용이 발생해 세포의 증식과 생존에 필수적인 DNA에 화학적 변성을 유발한다. 방사성 물질은 우라늄ㆍ플루토늄ㆍ라듐 등 방사선을 방출하는 물질을 말한다.

그러나 이번 일본 원전사고에서도 보여주듯 상당수의언론들이 '방사능 물질'이라는 용어를 사용하고 있다.

엄밀히 따지면 일반적으로 사용되는 '방사능 물질'은 잘못된 용어라고 보면 된다.