핵폭발
핵폭발(核爆發)은 핵반응이 빠르게 일어나 급작스럽게 에너지가 터져버리는 것을 뜻한다. 종류는 핵분열과 핵융합으로 나눌 수 있고, 대기권에서의 핵폭발은 버섯구름을 만들고, 주변을 광범위하게 방사선과 방사능 입자로 오염시킨다. 핵폭발시의 엄청난 에너지를 이용한 원자폭탄, 수소폭탄 등의 핵무기가 만들어져 있다.
역사
이 부분의 본문은 질량-에너지 동등성입니다.1905년 독일 대학에서 물리학을 강의하던 알베르트 아인슈타인은 물질이란 결속된 에너지에 불과하다고 주장하면서, 이 관계를 이라는 에너지 법칙으로 표현하는 특수 상대성 이론을 발표하고, 어떤 물질 1g를 모두 에너지로 바꿀 수 있다면 TNT 100만ton이 폭발할 때와 같은 위력의 에너지를 얻을 수 있을 것이라고 설명하였다.[1]
2차대전이 한창이던 1938년 가을 독일에서 스트라우스 만과 오토 한 등의 물리학자들이 우라늄 원자에 중성자를 충돌시키면 원자핵이 둘로 갈라지면서 2~3개의 중성자가 방출되는 현상을 발견하였다.[1] 이 물리학자 중 오스트리아의 여성과학자 마이트너가 덴마크로 망명한 후 핵분열이라는 이름을 붙였으며 서구에 알려지게 되었다.
1934년 나찌를 피해 미국으로 이주한 아인슈타인은 1939년 7월 루스벨트 대통령에게 원자탄의 출현을 경고하였으며, 1941년 일본의 진주만 공격 사건으로 독일에서 망명한 오펜하이머가 반장으로 임명되어 맨해튼 계획이라는 이름으로 본격적인 원자탄 개발이 시작되었다. 역시 독일에서 망명한 엔리코 페르미가 최초의 핵분열 연쇄반응을 일으키는데 성공했다.
그러나 1945년 봄에는 독일이 핵무기를 생산할 수 없다는 것이 확실시 되었으며, 이때 부터 반핵운동도 시작되었으나, 트리니티라는 이름의 최초의 원자탄이 1945년 7월 16일 뉴멕시코주 알라마 고올드에서 실험 핵폭발하게 되었다.
1945년 8월 6일 일본 히로시마와 8월 9일 나가사키에 인류 최초로 핵무기로 인한 핵폭발이 실전에 쓰였다.
핵폭발 원리
모든 물질은 그 물질 고유 특성을 그대로 가진 최소단위인 원자 집합체이며, 원자는 각각 다른 특성을 가진 103종의 원소들 중 몇 개로 결합된 입자이다. 핵폭발의 원료로 쓰이는 우라늄, 플루토늄, 코발트는 원소의 한 종류다. 핵폭발은 재래식 폭발과 달리 원자핵내의 반응에 따라 다른 원자핵이 생성되면서 발생하는 현상이다. 우라늄(U235)의 원자핵에 가속된 중성자를 충돌시키면 분열하면서 높은 에너지와 더불어 감마선 등의 방사선과 평균 2개의 중성자가 방출된다. 이 2개의 중성자가 다시 다른 원자핵에 충돌하는 연쇄반응이 핵분열 반응이다. 히로시마에 사용된 핵연료는 우라늄(U235) 이였고, 나카사끼에서는 플로토늄(PU239)가 사용되었으며 둘 다 모두 순수한 핵분열탄으로 원자폭탄이다. 반면에 삼중수소와 중수소의 두 개의 원자핵이 모여 하나의 무거운 헬륨 원자핵을 만드는 핵융합을 이용한 것은 수소폭탄이다.
특징
충격파, 전자기방사선(열복사선, 열자기파동, 핵방사선)을 발생한다.
형태
고공폭발
지표면에서 33km 이상 공중에서 폭발하는 것으로 열복사선의 형태로 전환되는 에너지 비율이 저고도폭발보다 크다. 1958년부터 1962년 사이에 미국에서는 태평양과 남극에서, 소련은 우주기지국이 있는 카푸스틴 야르에서 실험했다.
공중폭발
지표면에서 33km 아래이나 화구가 지표면과 접촉하지 않을 정도의 고도에서 폭발하는 것으로 충격에너지는 거의 폭풍의 형태로 나타난다. 발생되는 열복사선은 상당한 거리를 이동하게 된다.
표면폭발
화구가 지면 또는 수면과 접촉하는 방법이다. 방사선 구름에 지상의 오물과 파편들이 많이 흡수되어 방사능 낙진의 독성으로 넓은 범위까지 오염을 발생시킨다.
표면하폭발
지표면이나 수면 아래에서 일어나는 핵폭발이다. 열복사선은 대부분 주변의 토양이나 물에 의해 흡수되나, 핵방사선은 기화된 폭탄 잔재물과 암석 등을 함유하는 극고온, 극고압 구체가 형성되어 그 중 상당량이 낙진화 한다.