꼭 고농축 우라늄만이 핵무기 원료로 사용 가능한가요?
핵무기에 사용되는 우라늄은 대부분 고농축한 것으로 사용되는 것으로 알고 있습니다.
그런데 꼭 고농축 처리를 사용해만 핵무기에 적합하는 건가요?
이렇게 사용되는 이유는 무엇인가요?
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.
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.
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.
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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.
