방사성 물질에 대하여

방사성 물질에 대하여

 

원자력발전소에서 폭발사고가 일어나면 여러 종류의 방사성 물질이 대기 중에 퍼져
불특정 다수에게 피해를 준다.
인체 내에 흡입된 방사성 물질은 특정 부위에 달라붙어 지속적으로 방사선을 방출한다.

방사성 물질이란 방사선을 낼 수 있는 능력을 가진 물질을 말한다.
원자 또는 원자핵의 에너지 준위가 불안정한 상태에서 방사선을 방출하는 핵종을 ‘방사성 핵종
’ 또는 ‘방사성 동위원소’라고 무르며 이를 일정한 비율 이상으로 함유하고 있는 물질이
바로 방사성 물질이다.


◇요오드-131
 
요오드-131은 자연상태의 일반 요오드, 즉 요오드-127의 동위원소(양자 수는 같으나
질량 수가 다른 원소)로 방사성 물질인 우라늄·플루토늄 등이 핵분열할 때 생성되는 물질이다.

요오드-131의 반감기는 8.05일로 비교적 짧다.
반감기란 방사성 핵종의 원자 수가 방사성 붕괴에 따라 원래 수의 반으로 줄어드는 데 필요한
기간을 말한다. 따라서 반감기가 짧을수록 방사성을 빨리 잃게 된다.

이 물질은 지난 28일 중국 헤이룽장(黑龍江)성에서도 이틀 연속 검출됐지만 자연 방사선량의
10만분의1 수준에 불과했다. 아울러 일본 후쿠시마 원전 5, 6호기의 배수구 부근 바다에서는
법정 한도의 1150배에 이르는 방사성 요오드-131이 검출된 것으로 알려지고 있다.


◇세슘-137
 
우라늄의 핵분열 과정에서 발생하는 방사성 물질로 원자력발전소 폭발사고와 핵무기 실험을 통해
누출되며 원래 자연에는 존재하지 않는다. 반감기는 30년으로 한번 누출되면 자연에 오래 잔존한다.

세슘-137은 강력한 감마선으로 암세포를 죽이기 때문에 병원에서 자궁암 등의 치료에 사용되기도 하지만,
정상세포가 이에 노출되면 반대로 암 등이 발현할 수도 있다. 물에 용해되며 적은 양으로도 독성을 띠는데
적은 양에 노출될 경우 프러시안 블루라는 약물을 투여하면 세슘에 달라붙어 인체 밖으로 빼낼 수 있다.


◇제논(Xe-133)
 
강원도 대기 중에서 극미량이 검출된 방사성 제논은 핵분열 과정에서 생성되는 물질 2000개 중 하나다.

우라늄-235의 핵분열 과정에서 직접 생성되거나 요오드-133이 감마선을 방출하면서 변하는 물질로,
자연에서는 존재하지 않으므로 핵폭발 여부를 확인하는 지표물질이 된다.

다른 방사성 물질인 요오드-131, 세슘-137과 비교하면 상대적으로 인체 위험성은 낮은 물질이다.
특히 크립톤처럼 화학적으로 활발하지 않은 비활성 기체로 다른 물질과 잘 결합하지 못하기 때문에
인체로 들어가더라도 별다른 반응을 일으키지 못하고 배출되기 쉽다.
반감기는 5.27일로 세슘-137의 30년보다 훨씬 짧다.

이 물질은 후쿠시마 원전 사고 이후 지난 18일 미국 캘리포니아주 새크라멘토관측소에서도 극소량이
발견됐고, 체르노빌 원전 사고 당시에도 유출된 바 있다.

김형석 기자 blade31@daejonilbo.com
 
 

◇플루토늄 
 
천연으로는 거의 존재하지 않는 방사성 물질로 물보다 약 20배 무거운 금속이다.
자연상태에서도 우라늄 광석 속에 미량이 함유돼 있다. 원자로 안에서는 연료인 우라늄이
중성자를 흡수해 플루토늄으로 변한다. 인체에 미치는 영향이 매우 큰 알파선을 방출하기 때문에
인류 역사상 가장 위험한 물질로 꼽힌다.
몸 안으로 들어가면 방사선을 계속 방출하고 잘 배출되지도 않는다.

반감기는 워낙 길어서 잘 사라지지 않는다.
플루토늄-238의 반감기는 87.7년, 239의 반감기는 약 2만4천년이다.
플루토늄은 핵분열을 일으키며 막대한 에너지를 내기 때문에 플루토늄-239는 핵무기의 재료로
쓰이기도 한다. 플루토늄-238은 1g에 0.5W(와트)의 전기에너지를 낸다. 후쿠시마 1호기에 가까운
2곳에서 검출된 플루토늄은 플루토늄-238이다.


◇알파선
 
투과력이 약해서 공기 중에서는 3㎝도 나아가지 못하고, 물도 통과하지 못한다.
2.5mm의 납이나 얇은 종이로 차단할 수 있고 손으로 만지더라도 위험하지 않다.

다만, 알파선을 방출하는 물질이 호흡을 통해 몸 안에 들어가면 뼈나 폐에 붙어 강한 발암성을 나타낸다.
알파선의 파괴력은 방사성 요오드 등에서 나오는 감마선의 약 20배인 것으로 알려졌다.


◇압력용기
 
원자로에는 다섯 겹의 방호벽이 있는데 핵연료 분말을 고온으로 구워 원통형으로 굳힌
핵연료 펠릿, 연료봉을 감싸는 지르코늄 합금의 원통형 관인 연료 피복관, 원료 피복관 수백 개를 담는
두께 25cm의 철제 압력 용기, 다음으로 격납용기와 콘크리트 외벽이 있다.

압력용기는 마지막 방호벽인 격납용기와 콘크리트벽으로 방사선 물질이 새지 않도록 거르는 중간 방호벽이다.
압력용기는 높은 압력과 온도에도 견디도록 설계돼 있다. 압력용기에 손상이 가면 최후 보루인 격납용기의
균열 가능성이 커지고 대규모 방사선 누출도 안심하지 못하게 된다.


◇제논
 
우라늄의 핵분열 과정에서 직접 생성되거나 요오드-133이 감마선을 방출하면서 변하는 물질로,
자연에서는 존재하지 않기 때문에 핵폭발 여부를 확인하는 지표물질이 된다. 다른 방사성 물질인 요오드-131,
세슘-137과 비교하면 상대적으로 인체 위험성은 낮은 물질이다.

특히 화학적으로 활발하지 않은 비활성 기체로 다른 물질과 잘 결합하지 못하기 때문에 인체로 들어가더라도
별다른 반응을 일으키지 못하고 배출되기 쉽다. 감마선 방출량은 81keV로 세슘-137의 662keV보다
훨씬 적으며 반감기는 5.27일로 세슘-137의 약 30년보다 훨씬 짧다.
 
<김효정 기자 hjkim@asiatoday.co.kr>



지난 28일 서울에서 검출된 물질은 `방사성 요오드`다. 최근 강원도에서는 `방사성 제논`이 검출됐다.
`방사성 요오드`가 검출되면서 또 다른 방사성 물질인 `세슘`의 검출 가능성도 관심이다.

서울 지역에서 검출된 `요오드-131`은 우라늄과 플루토늄과 같은 방사성 물질 등이 핵분열을 일으킬 때
생성되는 물질이다. 반감기(방사선량이 절반으로 줄어드는 기간)는 8일 정도다.

요오드는 심장의 활동, 자극에 대한 신경의 반응, 신체의 성장률, 물질대사 등을 조절하는 갑상선의 분비에
직접적인 영향을 미친다. 요오드가 인체에 흡수되면 갑상선에 모여 베타선을 방출하기 때문에
갑상선 암이나 질환의 치료에 사용되기도 한다.

강원도에서 검출된 방사성 제논(Xe-133)도 요오드와 같이 핵분열 과정에서 생성되는 물질 중 하나다.
제논의 반감기는 약 9시간으로 요오드보다 짧다.

제논-133은 다른 방사성 물진인 요오드나 세슘과 비교하면 비교적 인체 위험성은 낮은 물질이다.
제논은 비활성 기체로 다른 물질과 잘 결합하지 못해 인체에 들어가도 반응을 일으키지 못하고 배출되기
때문이다.

제논-133은 공기처럼 잘 확산되고 세포막을 통과하며 혈액과 근육조직 사이를 옮겨다니는 특성을
가지고 있어 폐와 뇌질환을 검진할 때도 쓰인다. 특히 폐 속에서 공기처럼 분포되기 때문에
폐활량이나 대사기능을 측정할 때 쓰이고 뇌의 혈류를 살펴보는 데도 사용된다.

후쿠시마 수돗물에서 발견된 방사성 물질인 `세슘-137`은 자연상태에서는 존재하지 않고, 핵실험 등의
결과로 발생하는 인공 원소다.

세슘-137의 반감기는 약 30년으로 요오드와 제논에 비하면 훨씬 길다.

또한 세슘은 제논과 달리 인체에 흡수되면 배출이 잘되지 않고 주로 근육에 고농축 된다.
세슘이 신체에 침투할 경우 불임증, 전신마비, 골수암, 폐암, 갑상선암, 유방암 등을 유발할 수 있다.

한편 세슘-137은 강력한 감마선으로 암세포를 죽이기 때문에 병원에서 자궁암 등의 치료에 사용되기도 한다.


신혜리(기자) hyeree@