핵분열

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핵물리학

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핵분열 (빨강:원자핵, 파랑:중성자)

핵분열(核分裂, nuclear fission, 문화어: 핵분렬)은 큰 원자(보통 우라늄, 플루토늄)의 원자핵이 두 개 이상의 다른 원자핵으로 쪼개지는 현상이다.

인공적인 핵분열에서는 대체로 중성자가 원자핵에 충돌하는 것이 그 원인이 되는데, 핵분열의 결과로 보통 2, 3개의 중성자가 다시 생겨나곤 하므로, 한 핵분열 현상은 또 다른 핵분열 현상을 일으킬 수 있는 원인이 될 수 있다. 따라서 인공적인 핵분열 반응은 핵 연쇄 반응이 될 수 있다.

핵분열을 연쇄적으로 일으키면 대량의 핵분열을 한꺼번에 일으킬 수 있는데, 핵반응은 보통 그 에너지가 화학 반응에 비해 막대하므로, 대량의 핵분열은 극히 많은 에너지를 방출한다. 이러한 연쇄 핵분열 반응의 속도를 줄이지 않고 일시에 일으키는 것의 예가 원자 폭탄이고, 중성자 흡수제를 이용하여 반응속도를 줄여서 지속적으로 고온을 내도록 하는 것이 원자로이다. 이런 것을 이용해서 에너지를 만드는 장소는 원자력 발전소라고 일컫는다.

핵반응은 흔히 반응 전후의 질량을 비교하여 특수상대성이론의 파생 방정식으로 그 에너지를 산출하는데, 핵분열은 그 예시로 일반 대중에게 널리 알려져 있다.

E=mc² E:에너지, m:질량, c:광속도

1938년 독일의 오토 한과 프리츠 스트라우스만이 우라늄에 중성자를 조사시키면 바륨의 동위 원소가 생성된다는 것을 처음으로 입증했다.