핵폭발 시 진도7 지진 충격 맞먹어
25년간 방사능 노출 대단한 위력
핵폭탄에는 원자폭탄과 수소폭탄이 포함된다. 원자폭탄은 원자의 핵이 분열하면서 내놓는 막대한 양의 에너지를 이용하는데 대표적인 핵분열 물질로는 우라늄(U)이 있다. 자연계에 0.7%만 존재하는 질량수가 235인 우라늄은 불안정하여 연속해서 핵분열이 일어나며 동위원소인 238의 질량수를 가지는 것은 연속 핵분열을 하지 않는다.
핵분열의 원리
원자폭탄이나 원자력발전소에서는 235U만을 90% 이상으로 응축시켜 원료로 사용한다. 한 개의 우라늄 원자핵이 중성자를 흡수하면 두 개의 원자핵으로 분열하면서 2~3개의 중성자를 내놓게 된다. 반복된 분열에 의해 중성자의 수가 기하급수적으로 늘어나면 반응이 급격하게 진행된다.
연속 핵분열이 일어나기 위해서는 일정 질량(대략 20㎏) 이상의 우라늄 덩어리가 필요한데 평소에는 작은 덩어리로 나눠 놓았다가 필요시에 큰 덩어리로 합하게 되면 연쇄반응이 일어나 폭발력이 생긴다.
원자력 발전소의 경우엔 238U와 235U가 사용된다. 238U가 속도가 느린 중성자를 흡수하면 플루토늄(Pu)239가 되는데 이것 역시 핵분열 하는 성질이 있다. 239Pu를 추출, 농축하여 일정량(대략 수㎏) 이상 모이게 되면 연속 핵분열을 일으켜 핵폭탄 제조에 사용할 수 있다.
원자력 발전소의 냉각수로 사용하는 중수는 중성자의 속도를 느리게 하여 이를 이용하면 239Pu가 만들어진다. 과거 미국이 북한의 원자로를 중지시킨 이유가 바로 북한의 원자로가 플루토늄을 만들 수 있는 중수로였기 때문이다. 반면 경수로 방식에서 사용하는 경수는 중성자의 속도를 감소시키지 않아 플루토늄의 생산을 방지하게 된다.
핵폭발의 위력
원자폭탄은 규모에 따라 다르지만 대단한 위력을 지니고 있다. 100만분의 1초 내에 일어나는 폭발로 인해 순간적으로 막대한 양의 에너지가 방출되어 폭발 중심의 온도는 약 1억℃의 고온이 된다.
공기 중 핵폭발이 일어났을 때 번쩍이는 빛에서 나오는 열선은 폭발의 중심으로부터 반경 9㎞ 이내의 모든 물체를 태우기에 충분하다. 폭발의 충격은 진도7에 해당하는 지진을 만든다. 반경 5㎞ 지점에서 열풍의 속도는 초속 70m 이상으로 대부분의 지상 건축물이 풍압을 견디지 못하고 무너지게 된다.
핵폭탄이 터질 때의 온도나 폭풍의 위력도 대단하지만 방사능으로 인한 영향은 긴 세월에 걸쳐 나타난다. 1메가톤(Mt)의 폭발에 의해 반경 100㎞ 이내 지역에서는 1주일 동안 생명체가 살 수 없고, 적어도 25년 동안 방사능에 노출될 위험이 있다. 방사능 낙진으로 인해 생존해 있는 사람들의 생명도 위험하게 될 뿐 아니라 발암 등 각종 유전자 관련 질병을 일으킬 수 있고 방사능의 영향이 자손들에게까지 나타나는 경우가 있다.