안녕하세요!
우크라이나-러시아 전쟁으로
세계가 시끄러운 요즘
러시아는 줄곧 핵무기 사용을 언급하며
미국 및 서방국가와의
긴장을 고조시키고 있습니다.
세계 3차 대전 발발까지 소리가 나오고 있는데요.
핵폭탄(일명 원자폭탄)이라 불리는 무기는
과연 얼마나 무서운 무기이며
원리가 어떻게 되는지
진부한 과학적인 설명을 최대한 배제하여
쉽고 간단하게 알아보아요.
핵폭탄의 원료와 생산방식은?
결론부터 먼저 말씀드리면,
핵폭탄의 원료는
우라늄-235과 플루토늄-239이 사용됩니다.
먼저, 우라늄에 대해 설명해보겠습니다.
사실, 우리는 우라늄 광석을
인터넷에서도 쉽게 구매할 수 있습니다.
아마존에서도 40달러 정도로
우라늄 원석을 구매 가능합니다.
(미국은 1인당 7KG까지 소유 가능
하지만, 한국은 불법입니다.)
그럼 우리도 이 우라늄을 가지고
핵폭탄을 집에서 만들 수 있을까요?
정답은 "아니요" 입니다.
핵폭탄에 사용되는 우라늄은 우라늄-235으로
우리가 구매한 우라늄 원석은
99.3% 이상이 우라늄-238로 되어있습니다.
또한,
우라늄-235를 추출하기 위해선
우라늄 원석을 90% 이상 농축시켜야 하는데
고도의 기술이 필요한
복잡한 원심분리기에서 천연우라늄을
엄청나게 반복 회전시켜야 합니다.
참고로, 원자력 발전소 원료는
2~5% 이하의 농축 우라늄이 사용되니
90% 이상으로 농축하기 위해서는
어느 정도의 에너지가 필요한지
짐작이 가시겠죠?
일반적으로, 우라늄으로 만든 핵폭탄 1발 위해
고농축 우라늄이 20~30㎏ 정도 필요합니다.
또한, 2ｍ 길이의 원심분리기 2000~2500개를
1년간 돌려야 합니다.
반면 플루토늄은
원자로에서 사용된 핵연료에서 만들어진
인공 원소입니다.
플루토늄-239는 원자로에서 사용하고
남은 핵연료봉을 추출해야 만들어지는 거죠.
즉, 현재 인류가 가지고 있는 플루토늄은
자연적으로 생성된 것이 아니라
인공적으로 제조한 것이죠.
설명하자면,
원자로의 핵분열물질에서 나오는 중성자를
화학적으로 분리하여 이때 소량 생산되는
핵분열물질 235U를 재처리하여
플루토늄 239PU를 만드는 것입니다.
결국, 사용 후 핵연료의 재처리 기술이
플루토늄 핵무기를 만드는데 핵심 기술입니다.
이 기술을 이용하여
원자력 항공모함이나 우주선에 들어가는
원자력 전지 등을 생산하기도 합니다.
북한의 핵 생산 방식은?
북한은 핵 생산 방식은
두 가지 방법을 모두 사용하여
핵을 생산할 것이라고 전문가들은 평가합니다.
첫 번째 이유는
북한은 우라늄 광이 풍부합니다.
또 광산업이 발달되어 있습니다.
두 번째 이유는
플루토늄은 큰 원자로가 필요해 탐지가 가능하지만
우라늄 농축시설은 1,500㎡ 규모면 충분합니다.
지하 땅굴 굴착의 최고 수준 기술을
보유한 북한한테는
아주 매력적인 요인이죠.
세 번째 이유는
2013년 4월 북한은 아예 대놓고
플루토늄 핵심 생산시설인5MW
흑연감속형 원자로를 비롯한
영변 핵시설의 재가동을 선언하였습니다.
즉 우라늄과 플루토늄 핵무기를
모두 생산할 준비체제를 갖췄다는 것이죠.
물론,
우라늄 원심분리기를 가동하는데
많은 전기가 소모되는데
북한의 열악한 전기 사정을 고려할 때
힘든 점이 많을 것입니다.
또 원심분리기의 부품 제작은
고도의 기술 및 기계가 필요한데
북한의 수준은 아직 많이 수준 이하입니다.
또한, 핵시설은 의무적으로
국제원자력기구(IAEA)에게
영상을 보고하는 카메라가 설치되야하는데
실시간으로 이상한 점이 발견되면
그 즉시 IAEA로부터 사찰을 받게 되어 있어
북한이 핵연료 재처리 기술로
플루토늄을 추출하는 것은 힘든 점이 많습니다.
그럼 핵폭탄의 원리는 무엇일까?
핵폭탄은 크게
원자폭탄, 수소폭탄, 중성자폭탄
3가지로 나뉩니다.
이들은 원자의 핵을 쪼개거나
다른 핵과 합하는 방법으로
폭발하여 핵폭탄이라 부릅니다.
원자폭탄의 원리는?
원자폭탄은 폭약으로
우라늄 및 플루토늄을 사용하며
우라늄은 10~15㎏을 한데 뭉쳐 놓으면
각각의 핵이 스스로 쪼개지며 터지는 성질이 있습니다.
하나의 핵이 쪼개질 때 그 핵에서는
중성자라는 것이 튀어나오는데 이 중성자는
그 옆의 핵을 때려
다른 중성자가 빠져나오게 합니다.
이런 일이 순식간에 연쇄적으로 일어나면서
엄청난 폭발력을 발생시킵니다.
핵은 쪼개지거나 합해질 때
엄청난 양의 에너지를 뿜어내는 성질이 있어요.
분열이 30번만 반복돼도
10억 배의 중성자가 늘어나며
이 과정까지의 시간은
단, 0.0000003초가 걸립니다.
폭발할 때는 1초도 안 되는 순간에
수천~수만°C의 고열과 폭풍, 충격파를 만듭니다.
참고로 원자력 발전은 이런 에너지가
천천히, 조금씩 나오게 조절하여
그 열로 전기를 생산하는 것이죠.
수소폭탄의 원리는?
핵이 쪼개지는 원리를 이용한 원자폭탄과 달리
수소폭탄은 핵끼리 합해지게 하는 방법을
사용해요.
내부의 중수소 통 옆에 소형 원자폭탄을 설치하여
그것을 터뜨려 옆의 수소의 핵끼리
뭉치게 만듭니다.
소형 원자폭탄이 뇌관 역할을 하는 것이죠.
이를 핵융합이라고 합니다.
핵융합이 인공적으로 일어나게 하려면
수백만°C의 고열로 수소를 달궈야 가능한데
참고로 태양도 수소의 핵이 융합하면서
지구로 에너지를 방출하고 있습니다.
원자폭탄과 달리 방사능이 적지만
수소통을 우라늄으로 잔뜩 감싸 놓아
수소 핵융합과 원자폭탄의 폭발까지
함께 일어나도록 한 것이 대부분입니다.
이것이 원자폭탄보다 파괴력이 큰 이유입니다.
중성자 폭탄의 원리는?
수소폭탄에서 피해가 큰 뇌관용 원자폭탄과
수소통을 감싸고 있는 우라늄을 없앤 형태입니다.
즉, 뇌관을 일반 화약으로 바꾼 형태입니다.
수소의 핵이 융합할 때 생기는 대량의
중성자는 엄청난 양의 방사선을 내뿜는데
이것은 세포의 DNA 사슬을 끊어버리게 만들죠.
그래서 중성자탄이 터지게 되면
건물 안에 숨어 있어도 살아남기 어렵습니다.
중성자가 건물을 흔적도 없이
그냥 뚫고 들어가기 때문입니다.
참고로, 중성자가 만드는 소량의 방사선으로
여러 가지 암을 치료하기도 합니다.
이처럼 오늘은 핵폭탄에 대한
원리를 알아봤습니다.
도움이 많이 되셨는지 모르겠습니다~
많은 공감과 댓글 부탁드려요!!!
그럼 오늘도 좋은 하루 보내 세요!
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