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원자폭탄과 원자력발전은 어떻게 다를까요?
원자폭탄은 핵분열의 연쇄반응을 이용한 것인데 핵분열을 일으키기 위한 물질로서 히로시마의 원폭에는 우라늄이, 나가사키의 원폭에는 플루토늄이 사용되었습니다.


핵분열의 연쇄반응을 급격히 진행시키는 것이 원자폭탄이고, 핵분열의 연쇄반응을 완만하게 진행하도록 조절하는 것이 원자력발전소의 원자로입니다. 원자폭탄은 다량의 방사선을 방출하지만 원자력발전소에서는 외부로 방사선이 누출되지 않게 되어 있습니다.

 
Differences between nuclear power plants and atomic bombs

Reference data: Shunichi Yamashita, editor, Atomic Bomb Survivors’ Affairs Division, Health and Welfare Department, Nagasaki Prefectural Government


「핵분열」은 우라늄-235등에 중성자를 충돌시키면 원자핵이 분열되어 중성자를 방출하는 현상입니다. 핵분열 때에 나오는 중성자가 다른 우라늄에 충돌하여 계속 반응이 반복되면서 핵분열의 「연쇄반응」이 일어납니다. 핵분열이 일어나면 막대한 에너지가 방출됩니다. 이 에너지를 이용하기 위해 원자력발전소의 원자로에서는 연료중의 우라늄-235의 비율이 3~5%인 것을 사용, 잘 조절해서 핵분열의 연쇄반응이 서서히 진행되도록 하고 있습니다. 또한, 외부에 방사선이 누출되지 않도록 세심한 주의를 기울이고 있습니다. 한편, 핵분열의 연쇄반응을 급격히 일으켜서 한꺼번에 대량의 에너지가 방출되도록 한 것이 원자폭탄입니다.

 이 핵분열은 우라늄 등 핵분열을 일으킬 수 있는 물질의 양이 적으면 핵분열에 의해 생긴 중성자가 외부로 날아가 버려, 연쇄반응은 일어나지 않습니다. 연쇄반응을 일으키기 위해서는 일정량 이상의 양이 농축된 우라늄-235,또는 플루토늄-239가 필요합니다.

 이 양을 「임계량」이라고 합니다. 예를 들면, 우라늄-235를 이용한 원폭(히로시마형)에서는 원자폭탄을 수송하는 사이에는 임계량을 넘지 않도록, 우라늄-235를 폭탄 내부에 2개로 분산시켜 놓았습니다. 폭발시킬 때는 화약의 힘으로 급속히 한 곳에 모아 임계량을 초과해 급격한 연쇄반응이 일어나게 되어 있었습니다.

 한편, 일본 겐카이(玄海) 원자력발전소 등의 원자로에서는 우라늄의 분말을 딱딱하게 태워서 굳힌 펠릿(pellet)을 관에 채운 연료봉을 격자모양으로 조립해 연료 집합체를 만들어서 우라늄-235의 양을 임계량 부근에서 조절하고 있습니다. 또, 제어봉을 넣었다 뺐다 하는 것으로 중성자의 양을 조절해서 반응을 제어하고 있습니다. 이것으로 핵분열의 연쇄반응이 완만하게 일어납니다.

 도카이무라(東海村)에서 임계사고가 일어났는데 이것은 규칙을 무시한 방식으로 임계량 이상의 우라늄-235를 한꺼번에 취급했기 때문에 일어난 사고입니다. 또, 체르노빌에서 일어난 원자력발전소 사고는 원자로가 제어불능이 되면서 급격히 핵분열의 연쇄반응이 일어난 사고입니다.

 

참고자료:
「알기 쉬운 방사선과 방사성 동위원소」
일본방사성동위원소협회

Cheked by Kuniaki Hayashi M.D. Professor Nagasaki University Graduate School of Biomedical Sciences
Cheked by Yutaka Okumura Professor Nagasaki Atomic Bomb Disease Institute Nagasaki University Graduate School of Biomedical Sciences

written by Kumio Okaichi Ph.D. Associate Professor Nagasaki Atomic Bomb Disease Institute Nagasaki University Graduate School of Biomedical Sciences

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