원자력발전과 원자폭탄(핵무기) 모두 핵분열 연쇄반응을 일으켜 생겨나는 에너지를 이용한다는 점에서 원리는 같다. 그러나 결정적으로 원자력발전에 이용되는 원자로와 원자폭탄은 연료가 다르다.
사람에게 생김새가 비슷한 쌍둥이가 있듯 원소에도 쌍둥이 형제가 있다. 같은 종류의 원소인데 질량이 다른 원소들이 존재하는 것이다. 이는 원자를 구성하는 양성자와 전자의 수는 동일하나, 중성자 수가 다르기 때문이다.
원자력발전과 원자폭탄을 만드는 데에 사용되는 우라늄의 경우, 원자 한 개에 양성자와 전자가 각각 92개씩이다. 그러나 중성자의 수는 142개, 143개 혹은 146개로 구분될 수 있는데, 이에 따라 각각 우라늄-234, 우라늄-235, 우라늄-238이라 부른다.
우라늄-235는 중성자와 부딪치면 핵분열이 활발하게 일어나지만, 우라늄-238은 핵분열을 전혀 일으키지 않고 오히려 중성자를 흡수하는 특성이 있다. 땅속에서 캐내는 천연우라늄 중에서 우라늄-235는 1%에도 못 미친다. 나머지는 대부분 우라늄-238로, 원자폭탄을 만들기 위해서는 핵분열이 잘 일어나는 우라늄-235가 90%가 넘도록 농축하는 과정을 거쳐야 한다. 이렇게 농축시킨 우라늄-235로 가득 찬 원자폭탄 내부에서 핵분열이 시작되면 엄청난 속도로 연쇄반응이 일어나 순식간에 폭발할 수 있다. 성냥으로 가득 찬 성냥갑에 불을 붙이면 그 안에 있는 성냥이 한꺼번에 타는 것과 유사하다.
원자력발전의 경우 우라늄-235가 필요하지만, 핵분열 연쇄반응이 천천히 조금씩 일어나야 하므로 해당 연료에는 우라늄-235가 소량만(발전용 : 2~5%, 연구용 : 20%) 들어있다. 나머지는 우라늄-238로, 우라늄-235의 핵분열로 생겨난 중성자 중 일부를 우라늄-238이 흡수함으로써 연쇄반응이 지나치게 빨리 일어나지 않게 된다.
한편, 우라늄-235 외에도 플루토늄-239와 같이 핵분열성이 매우 강한 물질도 원자폭탄으로 사용할 수 있다. 플루토늄-239는 자연에 존재하지 않으므로 우라늄-238을 통해 인공적으로 만들어야 한다.
[출처] 원자력발전소와 핵무기의 차이|작성자 한국원자력연구원
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