우라늄과 플루토늄의 차이는 무엇인가요?

Question

문득 티비를 보다 보니 원자폭탄에 대해서 나오는데 말이 너무 어렵더라구요 우라늄과 플로토윰은 어떤 차이가 있고 폭팔에는 어떤 과학적 요소가 가미되어 원자폭탄이 되는건지 궁금해요

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

우라늄과 플루토늄은 모두 방사성 물질로, 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 핵분열은 원자핵이 중성자를 받아들여 두 개의 더 작은 원자핵으로 분열되는 과정입니다. 이 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다.

우라늄과 플루토늄의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

자연 상태에 존재하는지 여부: 우라늄은 자연 상태에 존재하지만, 플루토늄은 자연 상태에서는 발견되지 않습니다.

핵분열로 생성되는 중성자의 숫자: 우라늄은 핵분열로 평균 2.4개의 중성자를 생성하지만, 플루토늄은 3.8개의 중성자를 생성합니다.

핵분열의 연쇄 반응이 일어날 확률: 플루토늄은 우라늄보다 핵분열의 연쇄 반응이 일어날 확률이 높습니다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

우라늄과 플루토늄은 둘 다 악티 나이드 계열의 방사성 원소입니다.

그리고 우라늄 원자 번호는 92, 플루토늄 원자 번호는 94이며, 플루토늄은 f 전자가 6개, 우라늄은 3개를 가지고 있으며 플루토늄 동위 원소는 우라늄 동위 원소에 비해 수명이 훨씬 짧습니다.

그리고 플루토늄은 원자로 안에서 중성자에 쪼인 우라늄 핵연료에서 플루토늄 239를 화학적으로 분리 재처리하여 만들게 됩니다.

즉, 우라늄 폭탄은 천연 상태에서도 존재하는 U-235를 농축하여 사용하고, 플루토늄 폭탄은 핵발전소 등의 원자로에서 만들어지는 원소인 Pu-239를 재처리한 것입니다.

그리고 폭탄에서 이 둘을 구분하는 가장 큰 기준은 핵무기에 사용되는 핵물질입니다.

Answer 3

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

우라늄은 자연 상태의 광석에 존재하지만 플루토늄은 원자로에서 사용된 핵연료에서 만들어진 인공 원소라는 게 다릅니다.

원료가 되는 플루토늄 239는 원자로에서 사용하고 남은 핵연료봉을 추출해야 나옵니다.

북한이 지난해 4월부터 영변의 원자로와 재처리 시설의 재가동을 선언한 만큼 플루토늄 핵무기 개발을 하고 있을 것이란 가능성이 제기되고 있습니다.

반면, 고농축 우라늄은 원심분리기에서 천연우라늄을 고속으로 회전시켜 농축하는데 이 과정을 수천 번 반복해야 합니다.

한 개의 핵무기를 생산하려면 원심분리기 천 개에서 2천 개 정도를 연결해 1년 동안 가동해야 하는데 지하 등 은닉시설에서 실험이 가능합니다.