티스토리 뷰

후쿠시마 원전 오염수 방류와 관련하여 우리나라 국민들의 우려와 불안이 날로 커지고 있습니다. 그리하여 오늘은 오염수, 처리수는 무엇이며 삼중수소란 무엇인지, 이런 방사성 물질이 해양 생태계와 우리에게 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 합니다.

 

목차
● 후쿠시마 원전 오염수란?
   - 핵폐기물
   - 오염수
   - 후쿠시마의 액체방사선폐기물 처리수
● 삼중수소란 무엇인가?
● 삼중수소의 베타 방사선
● 삼중수소가 우리에게 미치는 영향

 

 

후쿠시마 원전 오염수란?

핵폐기물

 

핵폐기물은 핵분열 반응이나 핵융합 반응으로 생성된 방사성 물질을 포함하는 폐기물을 의미합니다. 핵폐기물은 방사능을 가지고 있어 인체나 환경에 위험을 초래할 수 있으므로 안전한 처리가 필요합니다.

 

 

오염수

오염수라는 용어의 기준은 상황에 따라 다를 수 있습니다.

일반적으로는 오염수는 환경에 해로운 물질이 포함된 물을 의미하지만, 핵발전소에서 발생한 오염수는 핵분열 반응에 의해 방사성 물질이 포함되어 있기 때문에 핵발전소 관련 오염수라고 구분하여 언급해야 합니다.

 

 

 

후쿠시마의 액체방사성폐기물 처리수

일본의 핵발전소에서 발생한 오염수 문제와 관련하여, 일본 정부는 오염수를 정화하여 바다로 방류하는 계획을 발표하고 8월 24일부터 방류를 시작했습니다.

여기서 오염수를 정화한다고 함은, 처리수를 말하는데 처리수는 오염수를 정화 및 희석을 거쳐서 배출 기준치를 만족하는 상태를 말합니다.

이 처리수는 삼중수소라고도 불리는데, 이는 방사성 핵소멸 반응에 의해 생성된 수소의 일종입니다. 삼중수소는 방사성 물질로 분류되지만, 핵폐기물과는 다른 개념입니다.

 

후쿠시마 원전의 처리수에는 삼중수소만 있다고 봐도 무방합니다. 왜냐하면 다른 핵종은 모두 mBq/L수준이고 삼중수소는 1500Bq/L로 방류하기 때문입니다.

실제로 중국원전에서 연간 방류되는 삼중수소 양은 후쿠시마원전에서 연간 배출되는 삼중수소의 50배나 된다고 합니다.

 

연간 삼중수소 배출량

 

 

그래서 후쿠시마의 액체방사성폐기물 처리수가 과연 우리에게 안전하느냐?

먼저, 삼중수소란 무엇인지 자세히 알아보아야 할 필요성이 있습니다.

 

 

삼중수소란 무엇인가?

 

삼중수소(3H 또는 T)는 수소의 방사성 동위원소 중 하나로, 트리튬(Tritium)이라고도 불립니다.

이 동위 원소는 원자핵에 1개의 프로톤(양성자)과 2개의 중성자를 가지고 있습니다.

프로튬(1H)과 중수소(2H 또는 D)가 더 흔히 알려진 수소 동위원소로, 일반적인 수소 원자는 원자핵에 프로톤만을 가지고 있으므로, 삼중수소(3H 또는 T)는 핵에 양성자 1개와 중성자 2개를 갖고 있어 다른 수소 동위원소보다 3배 더 무겁습니다.

 

삼중수소는 반감기가 짧기 때문에(12.3년) 자연적으로 풍부하지 않습니다. 자연적으로는 매우 드물게 발생하며, 주로 그 양은 적지만, 우주선이 대기 가스와 상호작용할 때 대기에서도 생성됩니다.

오늘날 환경에 존재하는 대부분의 삼중수소는 산업적으로 핵발전에서 발생하는 부산물로서 생성되는데 인공적인 핵반응 즉, 중성자가 리튬 또는 중수소와 상호작용할 때 원자로에서 부산물로 만들어지며, 고에너지 물리학 연구 및 다양한 산업 응용 분야에서 사용됩니다.

핵융합 반응은 태양이 에너지 소스인 것처럼 많은 양의 에너지를 방출합니다. 현재 인간이 제어하는 환경에서 핵융합을 실현하는 것은 매우 어려운 일이지만, 이것이 가능해진다면 강력하고 지속 가능한 에너지 소스가 될 수 있습니다.

 

삼중수소의 이용
  • 방사성 발광 : 삼중수소는 방사성 붕괴로 인해 인광체를 빛나게 하여 외부 에너지가 필요하지 않은 "영구적인" 발광을 생성할 수 있습니다. 이 속성은 주로 조준경 및 발광 시계 다이얼, 정전 중에도 계속 표시되어야 하는 출구 표지판에 인광 페인트를 빛나게 하는 데 사용할 수 있습니다.
  • 시계: 일부 시계는 어둠 속에서 빛을 내기 위해 바늘과 시간 표시에 삼중수소 페인트를 사용합니다.
  • 융합 연구: 삼중수소는 중수소와 삼중수소 사이의 반응을 잠재적인 미래 에너지원으로 연구하는 핵융합 연구에 관심이 많습니다. 이 두 동위원소의 융합은 상당한 양의 에너지를 방출합니다.
  • 핵무기: 삼중수소는 폭발력을 높이기 위한 구성 요소로 열핵무기 설계에 사용됩니다.
  • 연구: 과학 연구에서 삼중수소는 때때로 환경 내 물과 기타 물질의 움직임을 연구하기 위한 추적자로 사용됩니다.
  • 연대 측정: 삼중수소의 붕괴 특성으로 인해 지난 50년 정도의 물, 얼음, 와인의 연대 측정에 유용합니다.

 

 

 

삼중수소의 베타 방사선

 

삼중수소는 다른 형태의 수소와 마찬가지로 화학적으로 행동합니다. 예를 들어, 산소와 결합하여 삼중수(T2O 또는 HTO)를 생성할 수 있는데, 이는 일반 물(H2O)과 유사하지만 수소 중 하나 또는 둘 다가 삼중수소로 대체됩니다.

 

삼중수소가 주목받는 이유 중 하나는 베타 방사선을 방출한다는 것입니다.

베타 붕괴라 불리는 이 과정에서 삼중수소 원자핵은 헬륨-3(He-3) 원자핵으로 변환되며, 전자와 안티뉴트리노가 방출됩니다. 베타 방사선은 상대적으로 낮은 에너지를 가지기 때문에 외부 세계에 크게 영향을 미치진 않지만, 생물체 내부에 들어갈 경우 생명체에 해롭습니다.

 

베타붕괴

방사성 붕괴(베타 붕괴) : 삼중수소는 방사성이며 베타 붕괴를 통해 헬륨-3으로 붕괴되며 반감기는 약 12.3년입니다. 삼중수소 붕괴로 인해 방출되는 베타 입자는 최대 에너지가 18.6 keV로 약합니다. 이는 피부에 침투할 수 없다는 것을 의미합니다. 그러나 문제는 특히 삼중수소를 섭취, 흡입 또는 흡수할 때 내부 노출입니다. 그러나 삼중수소를 섭취하거나 흡입하면 신체 내부에서 베타 방사선이 세포에 직접 작용할 수 있어 DNA 손상 등의 위험이 있습니다.

 

후쿠시마 오염수 방류

 

 

 

삼중수소가 우리에게 미치는 영향

생물학적 영향

일부 다른 방사성 동위원소와 달리 삼중수소는 먹이사슬에서 생물축적이나 생물농축이 크게 이루어지지 않습니다. 이는 삼중수를 형성하여 유기체의 체내에서 일반 물과 대사적으로 교환되기 때문입니다. 삼중수소는 대부분의 해양 생물에서 생물학적 반감기(삼중수소의 절반이 신체에서 제거되는 데 걸리는 시간)가 약 7~14일로 일반 물과 매우 유사하게 유기체 내에서 작용합니다.

삼중수소는 베타 방사선을 방출하는 라디오 활성 동위 원소입니다. 이 방사선은 낮은 에너지를 가지므로 대부분의 물질을 통과하지 못하며, 외부에서는 일반적으로 위험하지 않습니다. 그러나 만약 생물체가 삼중수소를 섭취하면, 내부에서 베타 방사선이 세포에 직접 작용할 수 있어 DNA 손상 등의 위험이 있습니다.

 

환경적 영향

삼중수소는 자연적으로 붕괴하여 헬륨-3로 변환되며, 이 과정은 약 12.3년의 반감기를 가집니다. 따라서 대량의 삼중수소가 바다에 유입되면 장기간 동안 베타 방사선을 방출하게 되며 이는 식물과 동물에 의해 흡수될 수 있습니다. 따라서 원자력 시설 근처의 잠재적 오염물질로 모니터링됩니다. 다른 많은 방사성 핵종보다 방사성 독성이 낮지만 장기간 노출되거나 다량 섭취하면 해로울 수 있습니다.

그러나 실제로 삼중수소가 해양 생태계에 어떤 영향을 미칠지는 아직 완전히 알려져 있지 않습니다. 일반적으로 바다는 매우 큰 체적을 가진 복잡한 시스템이므로, 개별 요인들이 해양 생태계 전체에 어떤 영향을 미칠지 예측하는 것은 매우 어렵습니다. 특별한 주목할 점은 핵발전장치나 핵실험 등 인공활동으로 인해 생성된 삼중수소가 이미 우리 환경, 특히 해양환경에서 검출되고 있다는 점입니다. 따라서 적절한 관리와 모니터링 체계를 갖추고 있는 것이 중요합니다. 이를 통해 삼중수소의 환경 및 생물학적 영향을 최소화하고, 필요한 경우 적절한 대응책을 마련할 수 있어야 합니다.

 

환경 모니터링

원자력 사고 또는 원자력 시설에서 삼중수소의 일상적인 배출 가능성을 고려할 때 해양 삼중수소 수준을 모니터링하는 것이 중요합니다. 특히 다른 방사성 핵종과 비교할 때 위험은 상대적으로 낮지만 지속적인 관찰을 통해 해양 생태계와 인간 소비자를 보호할 수 있습니다.

 

 

 

결론

요약하면 삼중수소는 산업 및 과학 분야에서 다양한 용도로 사용되는 수소의 방사성 동위원소이지만 적절하게 관리되지 않으면 건강 및 환경에 위험을 초래할 수도 있습니다. 또한 삼중수소가 바다에 유입될 경우 여러 가지 영향이 발생할 수 있습니다. 해양 생태계의 건강을 보장하려면 적절한 관리 및 모니터링 관행이 필수적입니다.