1.    핵분열


핵분열이란 원자가 큰 힘을 받아 쪼개지면서 상대적으로 가벼운원자 2개를 생성하고 에너지를 방출하는 것을 뜻합니다. 이 원리는 유명한 아인슈타인의 E=mc^2, 즉 질량-에너지 등가원리에 의해서 나타나게 됩니다. E=mc^2이란 어떤 물체가 가지고 있는 에너지는 그 물체의 질량과 빛의 속도의 제곱을 곱한 것과 같다는 뜻으로 이는 곧 맨해튼 프로젝트의 시작이 됩니다. 이 결과 리틀보이와 펫 맨이 탄생하게 되죠.




다시 되돌아와서 과학자들은 이런 생각을 하게 됩니다. “만약 큰 원자 한 개가 가벼운 원자 두 개로 쪼개진다면 어떻게 될까?” 이러저러한 계산은 모두 저리 치워놓고 결과만 보자면 큰 원자 한 개가 가진 에너지가 쪼개진 가벼운 원자 두 개의 에너지의 합보다 크게 됩니다. 그렇다면 사라진 질량은? 바로 에너지로 바뀌게 되는 것이죠. 




위의 그림에서 보다시피 사실 원자 2개가 생성되면서 중성자 2개가 추가로 생성되게 됩니다. 이 중성자는 옆에 있는 다른 원자에 돌진하면서 연쇄반응을 일으키게 됩니다. 한번 에너지를 가해주면 알아서 계속 반응이 일어나는 거죠. 이 연쇄반응이 빠르냐 느리냐에 따라 폭탄이 될 수도 있고 발전소가 될 수도 있습니다. 




2.    핵융합

핵융합이란 두 개의 원자가 합쳐지면서 더 무거운 원자 한 개가 만들어지고 에너지가 생성되는 것을 뜻합니다. 이 또한 질량-에너지 등가원리에 의해 나타납니다. 만들어진 새로운 원자가 최초의 두 개의 원자보다 질량이 작기 때문에 사라진 질량이 에너지로 나타나죠. 




여기서 잠깐! 분명 핵분열에서도 질량이 작아진다고 하고 핵융합에서도 질량이 작아진다라고? 모순처럼 들립니다. 이건 사용하는 원자의 차이에서 발생합니다. 철 이전까지의 원자는 합쳐지면서 질량이 줄어들고 철 이후의 원자는 붕괴되면서 질량이 줄어듭니다.




핵융합은 보통 수소를 사용하며 이 수소를 초고온으로 원자핵과 전자를 분리해 플라즈마 상태를 만듭니다. 이 상태에서 온도를 계속 올리면 원자핵은 양성자끼리의 전기적 반발력을 이겨내고 서로 충돌하게 됩니다. 이러면서 삼중수소나 헬륨 원자핵이 만들어지게 됩니다. 이 상태를 유지하기 위해서는 1억도 이상이 되어야 하는데 이 온도를 버티는 물질이 없기 때문에 자기장을 사용해 내부에 가둬두며 토카막이라는 장치를 사용하게 됩니다.




3.    위험성

핵분열은 체르노빌 사건, 후쿠시마사건 등을 통해 위험성이 꾸준히 제기되고 있고 원전을 완전 폐기하는 나라도 존재합니다. 실제로 핵분열은한 끗 엇나가 연쇄 반응을 제어하지 못하면 엄청난 폭발과 함께 방사능을 배출하게 됩니다. 또한 핵분열은 셰슘과 같은 방사성 폐기물을 만들어 내는데 이 폐기물은 원자의 종류에 따라 짧게는 300일(아이오딘), 길게는 80만 년(플루토늄) 정도 됩니다. 전세계에서 이러한 물질들이 매일같이 만들어지고 있고 이를 처리하기위해 핀란드의 온칼로라는 시설을 건설 중입니다. (게임속 흔한 던전과 닮았다.)




한편 핵융합은 위험성 같은 거 없습니다. 물론 핵분열 발전소가 나올 즈음에도 이런 얘기가 나오긴 했는데 핵융합은 정말 없습니다. 핵융합의 결과물은 헬륨과 삼중수소뿐인데 헬륨은 비활성 기체로 정말 웬만하면 반응을 전혀 하지 않고 삼중수소는 방사성 물질이긴 한데 굉장히 약해서 실생활에서 야광용으로 많이 쓰입니다. 시계나 총에 있는 야광체가 바로 삼중수소죠.




또한 핵분열과 달리 핵융합은 컨트롤 삐끗나서 발전소가 먹통이되면 오히려 발전이 중지됩니다. 핵분열은 반응을 시켜놓고 속도를 줄이는 게 목적이라면 핵융합은 반응을억지로 시키는 게 목적인 거죠. 그래서 폭발 위험도 없습니다. 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다!

마지막은 디바로 마무리