핵의 원료로 우라늄을 사용하는 이유가 무엇인가요?

Question

원자력에 의한 전기를 생산할 때, 우라늄을 사용하던데 그 이유가 무엇인가요?

우라늄 이외에도 더 무거운 원소가 많을텐제 그런 원소를 이용하지 않고 우라늄을 사용하는 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김솔 과학전문가입니다.

원자력발전소를 운영하려면 연속적인 핵분열이 일어나야하는데 이는 핵분열성 물질과 직접적인 핵분열 물질은 아니지만 중성자와의 반응으로 생기는 생성물이 핵분열성 물질인 핵분열 원료물질이 있습니다.여기에는 우라늄과 토륨 그리고 플루토늄이 있습니다. 이 물질들은 중성자를 하나 받게 되면 불안정해져서 붕괴를 하는데 일반 방사성 붕괴로 방출하는 감마선, 알파선, 베타선만 방출하는 것이 아니라 두 개로 쪼개어지는 반응을 하게 됩니다.

즉, 원자력 발전에 쓰이기 위해서는 쪼개어지는 반응을 하는 물질이어야 합니다. 이를 위해서는 핵분열시 중성자가 무조건 같이 나와야 합니다. 이것이 가능한 물질이 핵분열성 물질입니다.

이런점에서 토륨은 우라늄보다 4배나 많은데 원전에서 사용되는데 까다롭기에 즉 연속적인 핵분열을 만들기 힘들기에 사용하지 않습니다.하지만 이를 가능하게 하기 위해서 연구는 진행중인 것으로 알고 있습니다. 그리고 발전을 위해서는 에너지가 많이 나와야 하는데 보통 한 번의 붕괴당 200MeV라는 에너지가 방출됩니다. 아인슈타인의 질량등가공식에 의해 이 값을 구할 수 있습니다. 알파선 하나당 4MeV 정도인 것에 비교하면 매우 큰 에너지임을 알 수 있습니다. 그렇기에 이 핵분열성 물질을 사용하는 것입니다.

마지막으로 구하기 용이해야 합니다. 아쉽게도 플루토늄은 구하기가 까다롭습니다. 왜냐하면 자연계에 존재하지 않기 때문입니다.

자연계에 존재하는 물질 중에 가장 무거운 물질은 우라늄입니다. 플루토늄은 우라늄보다 양성자가 두 개 더 많은 원소이죠. 그래서 플루토늄은 인공적으로 만들어 냅니다. 우라늄보다 가벼운가벼운인 토륨은 잘 사용되지 않습니다.

그렇기 때문에 남은 물질은 핵분열성 물질이며 구하기가 비교적 쉬운 U-235입니다.

이 U-235 존재로 우리는 현재 원자력 발전을 하고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.원자력 발전소에서 우라늄을 사용하는 이유는 우라늄이 핵분열을 일으킬 수 있는 성질을 가지고 있기 때문입니다. 핵분열은 우라늄 원자핵이 두 개의 작은 원자핵으로 분열하면서 많은 에너지를 방출하는 현상입니다. 이 에너지는 전기를 생산하는 데 사용됩니다.

우라늄은 지구에서 가장 풍부한 방사성 물질 중 하나입니다. 또한, 우라늄은 매우 안정적인 물질이기 때문에, 장기간에 걸쳐 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 이 때문에 우라늄은 원자력 발전소에서 가장 많이 사용되는 연료입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

우라늄은 핵분열이 가능한 원소로, 원자핵을 불안정하게 만들어 핵분열이 일어날 수 있습니다. 이러한 특성은 핵발전소나 핵무기에서 에너지를 생성하는 데 사용됩니다.우라늄은 지구 내에서 비교적 풍부하게 존재하는 원소 중 하나입니다. 특히, 우라늄 광물은 여러 지역에서 발견되어 대량의 자원을 공급할 수 있습니다. 우라늄은 높은 에너지 밀도를 가지고 있어서 상대적으로 작은 양의 우라늄으로도 많은 양의 에너지를 생산할 수 있습니다. 이는 핵발전소에서 전기를 생산하는 데 유리한 특성입니다.