원자폭탄의 폭발은 어떤 과학적인 원리가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요
원자폭탄의 폭발은 어마오마한 위력으로 폭발을 하는데요,
문득 궁금한데 이 원자폭탄은 어떤 과학적인 원리로 폭발하는 것인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
원자폭탄은 핵분열에서 생성된 에너지를 이용한 폭탄입니다.
핵분열은 불안정한 원자(우라늄-235과 같은)에 중성자를 충돌시켜 불안정한 원자가 다른 원자로 변하며 결손되는 질량이 발생하는데, 이 결손된 질량이 에너지로 전환됨에 따라 에너지를 얻어지는 것입니다. 불안정한 원자에 중성자를 충돌 시킴으로써 붕괴를 시키는데, 이 반응이 연쇄적으로 일어나 많은 양에 에너지를 얻을 수 있습니다. 이 때 질량 손실에 의해 얻어지는 에너지는 E=mc^2에 의해 계산할 수 있습니다. 만약에 1g의 질량 결손만으로 9000만 줄(J)의 에너지가 발산됩니다.
원자 폭탄의 경우 폭발 에너지가 막대합니다. 그래서 폭발 순간의 충격파로 인해 주변의 공기를 밀어내 순간적으로 진공상태가 될 수 있죠. 그리고 폭발이 끝나면 진공상태(저기압 상태)에 있는 공간으로 다시 외부에 있는 공기(상대적으로 고기압 상태)들이 빠른 속도로 연기와 함께 흘러 들어와 위로 솟구치게 됩니다. 그러면서 버섯구름 모양이 생성되는 원리이죠.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
원자폭탄의 폭발은 핵분열이라는 과학적인 원리에 기반합니다. 이 과정은 알버트 아인슈타인의 E=mc² 이론과 관련이 있습니다. 원자폭탄은 일반적으로 우라늄-235나 플루토늄-239와 같은 핵연료를 사용합니다.
원자폭탄의 폭발은 제어된 핵분열 연쇄 반응을 이용합니다. 먼저, 충분한 양의 핵연료를 한 곳에 모아서 크리티컬 매스라고 하는 양보다 많은 우라늄-235나 플루토늄-239 원자핵을 가지고 있는 상태를 만듭니다. 그런 다음, 적절한 조건에서 원자핵을 분열시키는 반응을 유발합니다.
이 분열 반응은 하나의 핵연료 원자핵이 중성자와 함께 분열되면서 엄청난 에너지와 추가 중성자를 방출합니다. 이 추가 중성자들은 다시 다른 핵연료 원자핵과 충돌하여 분열을 유발하는 연쇄 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 방출되는 엄청난 에너지는 폭발로 이어지며, 폭발에 따른 열, 압력, 방사능 등이 발생합니다.