핵무기의 원리는 어떤건지 궁금합니다

Question

안녕하세요? 세계에 핵무기 공식 보유국은 미국 영국 프랑스 러시아 중국이잖아요. 비공식적으로 인도, 파키스탄, 이스라엘 특히 북한도 여기에 포함되지만 핵무기의 원리는 어떤건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.

원자폭탄은 원폭·핵폭탄 또는 분열폭탄이라고도 한다. 사용되는 핵분열물질의 종류에 따라 우라늄폭탄과 플 루토늄폭탄으로 나뉘며, 큰 것에는 TNT 폭약의 수백t에 해당하는 폭발력을 내는 것부터 kt급의 위력을 내는 것에 이르기까지 여러 가지 크기의 것이 있다. 폭탄의 원료로 사용되는 우라늄 235는 천연우라늄 광석 속에 약 0.7%가 함유되어 있으며, 나머지 99.3%는 비분열성인 우라늄 238로 되어 있다. 우라늄 238에서 우라늄 235를 추출해 내고, 순도 90% 이상으로 농축한 것이 원자폭탄의 에너지원(源)이 된다. 플루토늄 239는 원자로 속의 반응을 끝낸 폐기물 중에서 화학적인 처리에 의해 추출된다. 순도 높게 농축된 우라늄 235·플루토늄 239 등 핵분열물질의 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵에 분열반응이 일어나고, 핵 분열을 일으킨 원자핵으로부터는 다시 2개 이상의 중성자가 튀어나와서 다른 원자핵에 충돌하여 새로운 핵 분열을 일으킨다. 이러한 핵분열반응은 연속해서 확대되어 나가며, 연쇄반응을 일으켜서 방대한 에너지를 방출하게 되는 것이다. 이와 같이 연쇄반응을 일으키는 상태를 임계상태(臨界狀態)라 하고, 이러한 상태가 될 핵분열물질의 양을 임 계량이라고 한다. 임계량은 분열물질의 종류와 순도 기타의 조건에 따라서 달라지게 되나, 우라늄 235와 플 루토늄 239에서는 5~20kg 정도이다. 원자폭탄은 우라늄 235·플루토늄 239를 용기에 넣고, 그것을 임계상태 가 되도록 한 장치, 기폭장치를 갖춘 것이라고 할 수 있다. 기폭장치에는 포신형(砲身型:gun type)과 내폭형(內爆型:implosion type)이 있다. 포신형은 원통 속에 임계 량의 분열물질을 2개로 나누어 넣고, 화약의 힘으로 한쪽 분열물질을 다른 쪽의 것에 합치게 하여 임계상태 가 되도록 하는 것이고, 내폭형은 밀도가 성긴 해면체(海綿體)의 분열물질을 중심에 두고, 주위에 폭약을 배 치해 두었다가 폭약을 한꺼번에 폭발시켜 빠르게 압력을 가함으로써 임계상태가 되도록 만든 것이다.

Answer 2

핵무기는 핵분열 혹은 핵융합 원리를 이용하여 엄청난 양의 에너지를 방출하는 무기입니다. 핵분열은 원자핵을 분리하는 과정에서 에너지가 방출되고, 핵융합은 원자핵을 합치는 과정에서 에너지가 방출됩니다. 이러한 과정에서 방출된 에너지는 폭발적인 파동과 열을 일으키며, 이를 이용해 대량 파괴를 초래할 수 있습니다. 핵무기는 이러한 원리를 이용하여 제작되며, 핵분열 원리를 이용하는 원자폭탄과 핵융합 원리를 이용하는 수소폭탄 등이 있습니다. 핵무기의 위험성으로 인해 국제사회는 핵확산을 막기 위해 노력하고 있습니다.