꼭 고농축 우라늄만이 핵무기 원료로 사용 가능한가요?

Question

핵무기에 사용되는 우라늄은 대부분 고농축한 것으로 사용되는 것으로 알고 있습니다.

그런데 꼭 고농축 처리를 사용해만 핵무기에 적합하는 건가요?

이렇게 사용되는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

고농축 된 방사성 물질만 핵분열 후 나오는 부산물에 의해 다시 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 이를 핵연쇄반응이라고합니다. 불순물들이 섞여있으면 이 반응을 방해하므로 핵연쇄가 일어나지않고 정상적인 폭발을 일으키지 않을 수 있습니다.

감사합니다.

Answer 2

우라늄 외에도 플루토늄도 핵원료로 사용은 가능합니다.

우라늄은 반응성이 크기 때문에 금속 상태나 이산화물 상태로 같이 혼합되어 있습니다.

그런데 핵연료로 쓰이는 플루토늄은 매우 희소하지만, 우라늄은 지각에 존재하는 주석만큼 매우 많습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

핵무기는 핵분열에의한 에너지를 이용합니다. 이 때 고농축이 되어야하는 이유는 우라늄이 중성자 충돌에 의해 붕괴 될 때 연쇄적인 반응이 즉각적으로 빠르게 일어나야 강력한 폭발이 가능하기 때문입니다.

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. 또한 연쇄 반응이 끝나면 에너지는 더 이상 나오지 않기 때문에 불안정한 원자(우라늄-235과 같은)가 원료로 필요합니다.

만약 고농축이 아닌 우라늄의 경우 연쇄 반응이 더디거나 일어나지 않을 수 있으며 에너지가 방출되긴하지만 폭발의 강력한 위력은 없을 수 있습니다.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 4

농축 우라늄이란 핵연료로 사용할 수 있도록 천연우라늄 내 U-235 비율을 인위적인 방법으로 높인 우라늄을 뜻합니다.

천연우라늄 원석에서 U-235를 추출·분리한 뒤 연료용으로 적합하게 비율을 높이는 작업을 통해 농축하고 저농축 우라늄은 일반적으로 U-235의 농도가 3~5% 정도이며 고농축 우라늄은 20% 이상의 농도를 지니며, 연구용 원자로에 사용됩니다. 무기급 우라늄 농도는 90% 이상입니다.

이는 한꺼번에 가공할 만한 에너지를 내야 하는 핵무기와 달리 원자력 발전은 ‘가늘고 길게’ 에너지를 발생시켜야 하기 때문입니다.