라파엘 그로시 국제원자력기구(IAEA) 사무총장이 도쿄전력 후쿠시마 제 1원전 사고에 따라 발생되고 있는 핵 폐수(Nuclear-contaminated wastewater)에 관한 최종 보고서를 4일 기시다 후미오 일본 총리에게 건네줄 것으로 알려졌다. 그로시 사무총장은 4일부터 7일까지 일본을 방문하며, 4일 오후에 기시다 총리를 만난다.

일본 정부는 태평양 바다로 핵 폐수를 투기할 준비가 끝나고 절차상의 마지막 단계라 할 국제기구의 최종 평가 보고서를 제출 받게 되며, 기시다 총리는 최종 바다 투기 시기만 결정하면 방류는 실행된다.

이와 관련 이례적으로 일본의 요미우리신문은 4일 핵 폐수 바다 투기 관련 기사를 비중 있게 보도했다.

신문은 우선 ▶ 핵 폐수(방사능 오염수) 바다 방출(실제 소제목은 처리수 해양방출) -해안 굴착 원전에 용출수-침수-지형개변(地形改変) ▶ 트리튬(삼중수소)-수소 변화-핵분열-고농도 물 단번에…도쿄전력 후쿠시마 제1폐로 추진 등으로 기사를 내보냈다.

우선 핵 폐수(일본에서는 ALPS-알프스라는 다(多)핵종 제거 설비로 정화했기 때문에 처리수-treated water라고 부르고 있음) 의 처리에 대해 설명했다.

후쿠시마 제 1월전의 오염수(핵 폐수)를 바다로 방출할 준비가 돼 가고 있다고 소개하고, 사고 이후 원자로 건물 등으로 계속 유입되는 지하수와 빗물을 퍼내 1000개 이상의 탱크에 담아 부지 내에 보관되어 온 많은 양의 물이다.

사고가 발생한 지 12년 만에 도쿄돔 75개분 부지는 전면이 폐로를 위한 공장으로 바뀌는 한편, 녹아내린(meltdown) 핵연료를 꺼낸 뒤 보관할 중요한 시설 용지조차 확보하지 못하고 있다. 폐로 작업을 진행시키려면 부지를 압박하는 탱크를 치우는 수밖에 없다는 것이다. 신문은 이런 이유가 바다 방출의 원인이라고 보도했다.

총량 133만 6천 톤의 이 핵 폐수는 대부분의 방사성 물질이 제거(처리)되어 20~30년 정도에 걸쳐 방출한다는 계획이다. 일본 정부는 초지일관 알프스로 처리했기 때문에 핵 폐수가 희석도 돼 건강에 미치는 영향은 없다고 설명했다. 그러나 반대 의견은 뿌리 깊다. 제거하기 어려운 방사성 물질 1종류가 잔류하는 문제이다.

삼중수소(트리튬)라는 이름의 방사성 물질에 대해 우리는 얼마나 이해하고 있을까. 예를 들면, 물을 사용하는 원자력 발전소는 반드시 삼중수소를 발생시키는 특성을 가지는 시스템이라는 것이다.

그리고 해안 굴착 원전에 용출수가 발생한다. 불완전한 물을 뿌리기, 수소의 대량 발생, 식수에의 영향, 계속 증가하는 물탱크 등 부지침수로 시작되는 후쿠시마 제1원전 사고는 물을 둘러싼 사고이기도 하다.

후쿠시마 제1원전 1호기가 후쿠시마 원자력발전소로 불리던 시절 원자력 업계지 ‘토목기술 1967년 9월호’에 조성 경위가 보고된 적이 있다. 현지의 토목 과장이 집필한 이 기사에 의하면, 해발 32미터부터 굴착을 시작하면, 26.5미터 부근으로부터 용출수가 발생했기 때문에, 배수용 우물을 약 300개 설치. 한층 더 파내려 가면, 중장비나 트럭의 주행에 지장을 초래하는 상태가 되었다고 한다. 현장은 물바다였다는 것이다.

2022년 일본 정부에 제출된 원자로 설치허가 신청서에는 원래 지형이 '급축한 절벽'이라고 적혀 있다고 한다. 그 땅에서 원자로를 건조하는 지면의 표고는 10미터로 설정된다. 기초 지질 상황, 높이 차이로 인한 복수기(steam condenser) 냉각수 양수(물 퍼 올림)에 필요한 동력비, 토공비 및 태풍 시 높은 파도 및 쓰나미(지진해일)에 대해서도 충분히 안전한 높이 등을 종합 감안했다는 것이다.

지형은 고쳐져 바뀌었다(地形改変). 원자로에 필요한 물을 퍼 올리는 코스트 등도 생각해 해면에 가까운 높이까지 부지면을 낮췄다는 것이다. 후일 침수를 생각하면 죄가 많은 판단이지만, 어쨌든 해발 30미터 부근에서 굴착해, 20미터분의 토사를 제거하는, 엄청난 지형개변이 행해진 것이다.

총중량 5만 톤(t) 이상의 원자로 건물은 그 부지면 11m 아래의 비교적 단단한 암반에 놓였다. 그 암반 위는 물을 잘 통하는 사암층이다. 이렇게 후쿠시마 제1원전은 조성 때 난감한 샘물을 항상 뒤집어쓰는 시설로 변했다.

1~4호기 주위에 서브 드레인(sub-drain)이라는 이름의 우물이 59개나 설치된 것은 그 때문이다. 펌프로 빨려 나간 1000t 규모의 지하수가 매일 구내 배수로에서 바다로 배출되고 있었다.

설치 허가 신청서의 "설치 이유"에 이런 한 문장이 있다. 확신을 갖고 신뢰성 있는 원자력 발전 건설에 착수할 수 있는 체제를 갖추기에 이르렀다."고 제출한 지 45년 후 제어 불능에 빠진 원전은 대량의 방사성 물질을 낳았고, 원자로 건물을 중심으로 부지는 오염되었다. 배수가 안 돼 부지에 넘친 지하수가 오염되는 것은 시간문제였다.

제3의 수소 '트리튬', 수소가 변화했다. 사고가 나기 전 일상적으로 배출되던 물이 한 종류 더 있다. 트리튬(삼중수소)이다.

우주에서 최초로 생긴 원소인 수소는 양성자 1개 주위를 전자가 1개만 둘러싼 가장 단순한 형태다. 전자의 무게는 무시하고 질량수 1로 표기된다. 그런데 드물게, 그 원자핵에 중성자를 포섭한 ‘동위체’라고 불리는 또 다른 원소가 태어난다.

중성자가 1개 붙은 질량 2의 동위원소는 중수소. 또 하나 더해져 질량 3이 된 동위원소는 삼중수소이다. 이게 일명 트리튬이다. 성질은 거의 같다. 산소와 결합해서 모두 물이 된다. 경수, 중수, 트리튬수와 이름은 다르지만 섞여 버리면 분간하기 어렵다. 자연계의 물은 경수 이외에도 미량으로 담고 있다.

핵분열은 불가피하다. 트리튬의 문제점은 양성자보다 중성자가 많아 원자핵이 불안정하고 중성자를 양성자로 바꿔 안정된 다른 원소(헬륨)가 되려는 것이다. 이 변화 시 나오는 전자 1개가 ‘방사선’이다.

후쿠시마 제1원전 형식은 농축우라늄, 경수감속, 경수냉각형. 증기터빈을 돌리는 열을 핵분열에서 얻는다. 원자핵에 중성자를 도입시켜 분열하도록 한다. 분열 시 고속으로 튀어나오는 중성자를 사용할 수 있다면 효율적으로 분열이 이어진다. 그런데 우라늄 원자핵은 고속 중성자를 포착하지 못한다. 그래서 물속을 뚫고 감속시킬 필요가 있다. 이것이 경수 감속의 의미다.

중성자는 물 분자에 부딪혀 에너지를 빼앗기고, 속도가 떨어져 우라늄에 쉽게 흡수된다. 하지만 물을 구성하는 수소 원자에 중성자가 달라붙는 현상도 드물게 일어난다. 반복한다면 1개 묻으면 중수, 1개 더 묻히면 트리튬수가 된다. 증발 냉각 감속과 물의 힘에 의존하는 원전은 필연적으로 트리튬수를 파생시키는 시설이기도 하다.

성질은 경수와 거의 같아 분리가 귀찮지만 트리튬이 내는 전자의 에너지는 다행히도 극히 약하다. 그래서 원자력 시설의 존재를 받아들이는 국제사회는 시설로부터의 그 물의 해양 방출을 줄곧 용인해 온 것이다.

한편,　요미우리 보도에 따르면, 54세의 사쿠라이 히데오(桜井秀夫)씨는 동일본 대지진이 발생한 2011년 3월 11일은 아오모리 현(青森県) 히가시도리 마을(東通村)의 원전 건설 현장에 있었다고 한다. 기계 엔지니어로서 도쿄전력에 1994년에 입사하여 지금부터 히가시도리에서 원자로 설비 설계를 시작하려는 시기였다. 사고가 없었다면 시운전까지 지켜봤을지도 모른다고 말했다.

후쿠시마와 본점이 어려움을 겪고 있다. 그는 부풀리는 것은 아니지만, “할 수 있는 일이 있겠지”생각하고, 몸 하나로 건물안으로 들어갔다. 3월 14일이다. 그곳은 이미 전쟁터였다. 원자로나 폐 연료를 냉각하는 데 모두 필사적이었다.

1주일 정도 후 원자로 건물 이외의 건물에 들어가 있는 물을 이송하는 일을 명령받았다고 한다. 전원(電源)복구 작업 등의 지장이 있다면서 작업을 지시했다는 것이다. 작업 환경 개선이 임무였던 셈이다.

다만 어떤 것은 쓰나미로 유입된 바닷물이다. 물고기도 헤엄치고 있었. 예를 들어 터빈 건물은 트렌치나 배관으로 원자로 건물과 연결되어 있기 때문에 머지않아 고농도의 물이 올 것이라고 예상했지만 당시 오염수가 바로 눈앞에 있다는 느낌은 없었다는 것이다. 그러나 작업자가 3호기 터빈 건물에서 신발 안에 들어간 오염수로 피폭됐다. 3월 24일이다. 생각보다 빠르다. 놀랐다는 것이다.

원자력　발전소는 물과 공기를 보내는 것으로 이루어져 있다. 기계 엔지니어로서 물을 다루는 것은 익숙했지만, 형편이 달랐다고 한다. 심지어 당시에 편한 탱크가 있는 게 아니었다. 증기를 물로 되돌리는 복수기 등 어쨌든 부지 내에 있는 시설의 빈 공간으로 호스를 돌려 오염수를 이송하는 그런 일을 시작했다. 하지만 그것으로는 전혀 따라잡을 수 없다는 것을 금방 알 수 있는 것이다.