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- 원자로 블록 1의 폭발로 인한 고 방사성 작은 유리 알갱이
- 흡입 위험은 작지만 주변 자연에 중대한 영향

후쿠시마 : 새로운 유형의 낙진 발견
원자로 블록 1의 폭발로 인한 고 방사성 작은 유리 알갱이

방사성 유리 :
후쿠시마에서 새로운 형태의 방사능 낙진이 발견됐다.
방사능이 높은 세슘을 포함하는 더 크고 유리화된 알갱이들이다.
그들은 원자로 블록 1의 수소 폭발에서 방출됐다. 크기 때문에 흡입할 수 없어서 가능한 해로운 영향은 외부 접촉으로 제한된다고 연구원들은 말한다. 동시에 입자는 오랫동안 환경에 남아 있다. 

▲ 후쿠시마 다이이치의 원자로 블록 1 (왼쪽)은 폭발로 인해 최초로 파괴 됐다. 고 방사성 유리 과립이 방출되었다. © Digital Globe // CC-by-sa 3.0.

후쿠시마의 심각한 원전 재해가 발생한 지 거의 10년이 지났지만 그 결과에 대한 투쟁은 오늘날까지 계속되고 있다. 원자력 발전소의 손상된 원자로는 여전히 방사능이 높고 냉각돼야 한다. 원자력 발전소 주변의 지하수, 토양 및 해수는 방사능 낙진으로 오염된다. 원자로의 폭발 및 누출 중에 방출되는 입자에는 주로 방사성 세슘이 포함되어 있지만, 리튬, 황 및 지르코늄 원소의 우라늄, 스트론튬 및 방사성 동위 원소도 포함되어 있다.

손상된 원자로에서 작은 유리 입자도 방출된 것으로 오랫동안 알려져 왔다.
노심이 녹는 동안 콘크리트 원자로 내벽의 일부가 녹고 세슘 및 기타 방사성 입자가 갇혔을 때 발생했다. 미세 입자로 만든 이 유리 비(Rain)는 바람에 의해 도쿄로 옮겨졌다.

"후쿠시마에서 측정된 가장 높은 세슘 활성“

큐슈 대학의 카주야 모로카(Kazuya Morooka)와 그의 팀은 이전에 발견되지 않은 형태의 유약 낙진을 추적했다. 그들은 후쿠시마 다이이치 원자력 발전소에서 북서쪽으로 몇 킬로미터 떨어진 지역에서 토양 샘플을 채취해 분석했다. 그들은 직경이 300 마이크로 미터가 넘는 방사성 유리 입자를 발견했는데, 이는 잘 알려진 유리 비보다 훨씬 크다.

▲ 2017년 11월 후쿠시마 다이이치 주변의 방사선 량, 빨간색 별표는 샘플 위치를 표시한다. © Satoshi Utsunomiya et al.

또한, 이 유리 입자는 방사능이 매우 높았다.
"이 두 입자는 후쿠시마의 입자에 대해 측정된 가장 높은 세슘 방사능을 가지고 있다"고 Morooka와 그의 팀이 보고했다. 측정된 값은 여전히 ​​입자 당 최대 250만 베크렐이었다.
그 이유를 알아보기 위해 과학자들은 최첨단 X선 및 분광법을 사용해 복사 유리 과립을 분석했습.

원자로 내부 공기의 입자

일부 유리 과립은 방사성 세슘이 내장된 비정질 규산염 나노 입자의 축적으로 구성돼 있다. 다른 유형은 탄소로 만들어진 유리질 코어를 가지고 있으며, 그 표면에는 세슘, 납-주석 합금, 석회, 석영 및 규산 알루미늄을 포함한 다양한 미세 입자가 있다.

입자의 구조와 동위 원소 구성을 바탕으로 연구원들은 이 유리 과립이 어디에서 왔는지 재구성할 수 있었다. 그들은 후쿠시마 다이이치의 과열된 원자로 블록 1에서 형성된 수소 가스가 폭발했을 때 방출된 것으로 보인다. 폭발하는 동안 원자로 내부에 떠다니는 입자들은 녹은 암석 유리에 부착되어 폭발 순간의 공기 조성을 보존했다.

폭발의 스냅 샷

Morooka의 동료 사토시 우츠노미야(Satoshi Utsunomiya)는 “이 새로운 입자는 손상된 원자로 노심에 가까운 지역에서 나오므로 귀중한 정보를 제공한다. 그들은 우리에게 수소 폭발 당시 원자로 건물의 대기 상태와 용융 중에 발생한 물리 화학적 현상에 대한 순간 포착을 제공한다"고 말했다.

과학자들이 설명했듯이 이 지식은 원자력 재해뿐만 아니라 오염 제거와 관련된 프로세스를 분해하는 데 도움이 된다. "사고가 발생한 지 거의 10년이 지났음에도 불구하고 이와 같은 과학적 통찰력이 그 어느 때 보다 중요해졌다"고 Utsunomiya는 강조한다.
다양한 형태의 오염을 이해하는 것은 환경을 청소하고 귀환 주민들의 위험을 평가하는 데 중요하기 때문이다.

▲ 방사능이 가장 많은 유리 입자와 그 구성의 전자 후방 산란 이미지. © Satoshi Utsunomiya et al.

건강 측면에서 약간의 관심

새로 발견된 유리 입자는 아마도 모로카와 팀이 설명하듯이 인간의 건강에 제한적인 문제일 것이다. "그 크기 때문에 방사능이 높은 입자의 건강 영향은 외부 방사선으로 제한될 가능성이 높다"고 그들은 썼다.
특히, 이것은 이러한 과립이 흡입되지 않고 물에 용해되지 않음을 의미한다. 결과적으로 체내로 들어가거나 피부에 오래 붙을 가능성이 거의 없다.

그러나 이것은 이 낙진이 후쿠시마 주변의 자연에 중대한 영향을 미칠 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. "예를 들어 원자력 발전소 근처의 서식지에서 유기체를 여과하는 것과 같이 다른 생명체에 대한 가능한 영향을 고려해야 한다"고 Utsunomiya는 말한다. "이 입자들은 수십 년 동안 환경에 남아 방사능 핫스팟을 일으킬 것이다.“
(Science of The Total Environment, 2021; doi : 10.1016 / j.scitotenv.2021.145639)

출처 : University of Helsinki

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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