핵폭탄의 원리는 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요? 인류가 만든 최고의 무기는 핵무기잖아요. 미국 영국 프랑스 러시아 중국이 공식적으로 보유하고 있고 북한도 비공식이지만 보유하고 있는걸로 알고 있습니다.
핵폭탄의 원리는 무엇이며 어떻게하여 그렇게 큰 폭발력을 가질수 있는건지 궁금합니다.
안녕하세요. 전승훈 과학전문가입니다.
핵폭탄은 원자폭탄, 수소폭탄, 중성자폭탄으로 크게 나뉩니다.
모두 가공할 위력을 지녔으며, 실전에서는 제2차세계대전 때 미국이 일본에 투하한 원자폭탄 두 발이 유일해요.
일본 히로시마에 투하된 원자폭탄으로 14만여명이 몰살당했는데, 자연 상태에서 경험할 수 없는 초속 70m의 열폭풍과 충격파, 고열.방사능은 투하 지점 근처의 모든 생물을 죽여버립니다.
물질 구성의 근본인 원자의 핵을 쪼개거나 다른 핵과 합하는 방법으로 폭발력을 얻는다고 해서 핵폭탄이라 부릅니다.
1. 원자폭탄 : 폭약으로 우라늄이나 플루토늄을 사용합니다. 우라늄은 자연에 많이 있으나 플루토늄은 인공으로 만든 물질로써 원자로에서 우라늄을 태우면 그 일부가 플루토늄으로 변합니다.
폭약으로 사용하는 우라늄은 10~15㎏을 한데 뭉쳐 놓으면 각각의 핵이 스스로 쪼개지면서 터지는 성질이 있는데, 하나의 핵이 쪼개질 때 그 핵에서는 중성자라는 것이 튀어 나옵니다. 그 중성자는 그 옆의 핵을 때려 역시 중성자가 빠져 나오게 하구요.
이런 일이 순식간에 연쇄적으로 일어나면서 엄청난 폭발력을 내지요. 핵은 쪼개지거나 합해질 때 엄청난 양의 에너지를 뿜어내는 성질이 있기에 폭발할 때는 1초도 안 되는 순간에 수천~수만도의 고열과 폭풍.충격파를 만듭니다.
2. 수소폭탄 : 핵이 쪼개지는 원리를 이용한 원자폭탄과 달리 수소폭탄은 핵끼리 합해지게 하는 방법을 사용합니다. 미국은 1952년, 소련은 53년에 개발에 성공했습니다만 아직 실전에 사용하지 않고 있죠. 구조는 액체 수소화합물(LiD) 통 옆에 소형 원자폭탄을 설치해 놓고, 투하할 때 원자폭탄을 터뜨려 옆에 있는 수소의 핵끼리 서로 뭉치게 만듭니다. 소형 원자폭탄이 뇌관 역할을 하는 것이죠.
원자폭탄과 달리 방사능은 적습니다. 그러나 실제 수소폭탄은 수소통을 우라늄으로 잔뜩 감싸놓아 수소 핵융합 외에 원자폭탄의 폭발까지 함께 일어나도록 한 것이 대부분이므로 원자폭탄보다 파괴력이 큽니다.
3. 중성자폭탄 : 보통의 수소폭탄에서 피해가 큰 뇌관용 원자폭탄과 수소통을 감싸고 있는 우라늄을 없앤 것입니다. 즉, 뇌관을 일반 화약으로 대치한 형태라고 할수 있죠. 수소의 핵이 융합할 때 생기는 대량의 중성자로 적을 죽이는 원리라고 할수있습니다.
중성자는 엄청난 양의 방사선을 내뿜게 되는 데 그 방사선은 세포의 DNA 사슬을 끊어 사람을 죽게 합니다. 중성자탄이 터지면 건물 안에 숨어 있어도 살아남기 어렵다고 하네요. 중성자가 건물을 흔적도 없이 그냥 뚫고 들어가기 때문이다. 중성자가 만드는 소량의 방사선으로는 암을 치료하기도 한답니다.
도움이 되셨길 바랍니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
핵폭탄의 원리의 핵심은 핵분열 에너지입니다.
핵분열을 일으킬만한 불안정한 물질(우라늄, 플루토늄)에 최소 자극을 주게되면 아래 그림과같이 핵 분열 연쇄반응을 일으킵니다.
분열되는 과정에서 나오는 열에너지와 중성자는 다른 우라늄 원자의 핵분열 반응을 촉발시킵니다.
계속해서 열에너지가 순간적으로 발생하기때문에 강력한 무기화가 될 수 있었던 것입니다.
감사합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.핵폭탄의 원리는 크게 핵분열과 핵 융합 두가지 방식이 있다고 보시면됩니다.
핵분열은 원자핵이 쪼개지면서 다른 물질을 만들때 일정량의 질량이 에너지로 전환되게 되고
핵 융합 또한 원자핵이 융합하여 다른 물질로 만들어질때 일정 질량이 에너지로 전환되게 됩니다.
이때 그 에너지 값은 모두가 잘 알고 있는
E = mc²라는 공식으로 정의될 수 있지요
즉, 어마어마한 양의 에너지가 방출하면서 파괴력을 갖는 것입니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.핵폭탄은 원자핵 분열의 연쇄 반응을 이용하여 발생하는 엄청난 폭발로 인해 막대한 에너지를 방출합니다. 일반적으로, 핵폭탄은 두 가지 주요 유형 중 하나로 분류됩니다. 원자력 폭탄은 원자핵 분열을 이용하여, 핵융합 폭탄은 핵융합 반응을 이용하여 에너지를 방출합니다. 원자핵 분열은 무거운 핵을 분열시키면서 에너지를 방출하는 과정이며, 핵융합은 가벼운 핵이 결합하면서 방출됩니다. 핵폭탄의 폭발력은 폭발 시 방출되는 에너지량에 비례하며, 이는 분열된 원자핵 또는 융합된 핵에서 방출되는 에너지와 관련이 있습니다. 이러한 방식으로, 핵폭탄은 매우 강력한 무기로서 사용되며, 그 파괴력은 엄청나기 때문에 국제사회에서는 핵무기의 대량파괴력을 인식하고 국제적인 핵 분야의 규제와 핵무기의 확산을 막기 위한 노력을 계속해왔습니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 임세진 과학전문가입니다.
제가 어디까지 답변드릴 수 있을 지는 모르겠지만, 아는 선에서 최대한 알려드리겠습니다.
우선 핵폭탄을 처음 제안한 사람은 아인슈타인 인 것으로 알고 있습니다.
아인슈타인 은 본인이 찾아낸 질량-에너지 등가원리, E=mc^2이라는 관계식을 알고있었고, 핵폭탄의 원리도 이것으로 부터 나옵니다.
E=mc^2에서 E 는 에너지, m 은 입자의 질량, c 는 빛의 속력에 해당합니다.
빛의 속력은 거의 30만km/s 로 항상 같은 값을 가지기에 위의 식에서 중요한 역할을 담당하지 않습니다.
질량 m 은 입자의 종류에 따라, 입자의 상태에 따라 달라질 수 있습니다.
같은 입자여도 특정 조건을 만족시키면 질량 m 이 줄어들 수 있습니다.
핵폭탄은 핵분열 과정에 의한 부산물인데요,
이는 우라늄과 같은 방사성 물질에서 관찰됩니다.
우라늄-235 같은 경우 중성자와 충돌하게 되면 충돌 이후에 스트론튬과 제논 그리고 평균적으로 2 MeV의 높은 운동에너지를 갖는 중성자 2개가 나오게 됩니다.
여기에서 반응 전의 물질들의 질량 총합보다 반응 후의 물질들의 질량 총합이 줄어들게 됩니다. 이를 질량 결손이라 하고, 이 줄어든 질량에 빛의속력의 제곱의 값을 곱한만큼의 에너지가 나오게 됩니다.
위의 우라늄-235의 핵분열 과정에서는 질량 결손에 의해 약 200 MeV의 고 에너지가 나오게 됩니다.
이 고 에너지를 원하는 타이밍에 한번에 방출시켜서 터뜨리는 폭탄이 핵폭탄이 됩니다. 즉, 폭탄이 터지기 직전 짧은 순간에 핵분열과정을 밀집 시키는 것이죠.
핵분열 과정의 다른 예시로 원자력발전소가 있습니다.
이는 폭탄의 경우와는 다르게 고 에너지를 한번에 방출 시키는 것이 아니라 서서히 방출 시키는 것이 목표가 됩니다. 따라서 이 핵분열 속도를 조절해주는 제어봉의 역할이 굉장히 중요하게 되죠.
충분한 답변이 되었을지는 모르겠네요.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
핵폭발은 재래식 폭발과 달리 원자핵내의 반응에 따라 다른 원자핵이 생성되면서 발생하는 현상이다. 우라늄(U235)의 원자핵에 가속된 중성자를 충돌시키면 분열하면서 높은 에너지와 더불어 감마선 등의 방사선과 평균 2개의 중성자가 방출된다
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.핵폭탄은 우라늄을 기반으로 시작됩니다.
원자핵 내의 반응에 따라 연쇄적으로 발생하는 현상인데,
우라늄을 충돌시키면 분열하면서 고에너지가 발생되고,
감마선과 함께 방사선이 방출됩니다.
이것이 또 연쇄적으로 일어나면서 에너지가 발생되게 됩니다.
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