원자폭탄에 대해서 궁금합니다.

Question

원자란 작은입자단위를 말하는 것 같은데 원자폭탄의 위력은 어마어마하다고 알고 있습니다.

어떻게 원자폭탄이 강한위력을 가지는지 과학적 원리를 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

무거운 원자는 불안정합니다. 예를 들어 우라늄-235에 중성자를 쏘게 되면 우라늄은 바륨-144와 크립톤-89와 중성자 3개로 쪼개지게 됩니다. 여기서 알고 가셔야 할 것이 아인슈타인의 상대성 이론에서 나오는 공식인 E=mc^2입니다

에너지는 질량*광속의 제곱이라는 식입니다. 쉽게 말해서 에너지와 질량이 근본적으로 같다는 뜻입니다. 하지만 질량이 에너지로, 에너지가 질량으로 바뀌는 경우는 일상생활에서 거의 볼 수 없습니다.

하지만 질량이 에너지로 바뀌는 경우를 바로 핵분열이나 핵융합에서 볼 수 있습니다.

우라늄-235에 중성자를 쐈을 때 우라늄은 바륨-144와 크립톤-89와 중성자 3개로 쪼개지게 되는데 원자핵의 결합에너지는 철에서 가장 크고 질량이 커질수록 감소하는 특성을 가지고 있기 때문에 질량이 큰 원자핵이 작은 원자핵 두 개로 핵분열하면서 두 결합에너지의 차이가 핵분열과 함께 방출되게 됩니다. 쉽게 말해 우라늄의 질량보다 바륨,크립톤,중성자3개를 다 합친 질량이 더 작고, 그 차이만큼이 빛,열,운동에너지로 방출되게 됩니다. 이 핵분열 반응을 속도를 조절하며 반응시키면 원자력 발전이 되는것이고, 속도를 빠르게 해서 한번에 반응시키면 원자폭탄이 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 아인슈타인의 질량-에너지 등가공식은 e=mc^2 에 따라서 질량이 사라질 때 발생하는 에너지를 정의했습니다. 원자폭탄은 이 공식을 이용한 무기인데요. 우라늄이 핵분열을 일으키면서 감소하는 질량이 에너지로 방출되는 현상을 이용한 것입니다.

Answer 3

원자폭탄은 우라늄을 기반으로 시작됩니다.

원자핵 내의 반응에 따라 연쇄적으로 발생하는 현상인데,

우라늄을 충돌시키면 분열하면서 고에너지가 발생되고,

감마선과 함께 방사선이 방출됩니다.

이 반응이 연쇄적으로 일어나면서 에너지가 발생되게 됩니다.