한 장으로 정리한 핵 관련 이야기

여러분은 핵 하면 무엇이 떠오르시나요? 아마도 북한의 핵실험, 핵무기, UN 대북제재 등이 아닐까 싶습니다. 그런데 대부분의 사람들은 핵과 핵무기에 대해서 어떻게 만들어지는지 잘 모르고 막연하게 대량 살상무기라는 인식이 있는데요 핵 관련 이야기를 간단하게 정리하겠습니다.

 

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1. 핵 무기의 원료

핵물질은 중성자와 반응하여 직접 핵분열을 일으키는 "핵분열성 물질", 직접 핵분열을 일으키지는 않지만 원자로 내에서 중성자와 반응하여 핵분열성 물질로 전환되는 "핵원료성 물질"로 구분합니다.

핵분열성 물질은 원자번호가 홀수이며 U233, U235, Pu239, Pu241이 있으며, 핵원료성 물질에는 원자번호가 짝수인 U236, U238, Pu238, Pu232(토륨) 등이 있습니다.

이 중에서 가장 중요한 핵물질은 "우라늄 235"와 "플루토늄 239"입니다. 우라늄은 자연계에 존재하는 핵물질로서, 우라늄 중 U235의 비율에 따라 3개의 종류로 분류합니다.

- 천연우라늄 : U235가 0.71%, U238이 99.28% 함유된 자연상태 우라늄

- 농축우라늄 : U235가 0.72% 이상 함유된 우라늄(3~90% 이상)

- 감손우라늄 : U235가 0.71% 미만 함유된 우라늄(열화 우라늄)

플로토늄은 자연계에 존재하지 않고, 원자로 내에서 U238이 중성자를 흡수하여 생성되는 물질로서 맹독성 방사성 물질이며, Pu239, Pu240, Pu241, Pu242 등 여러 개의 동위원소로 구성되고 가장 중요한 Pu239 함유비율에 따라 플루토늄 등급을 결정한다. 우라늄 1g이 완전 핵분열 시 발생하는 에너지는 석탄 3톤을 태우는 열량과 동일한 폭발력이 있습니다.

 

2. 원자로와 핵무기의 차이점

원자로에 사용되는 핵물질과 핵무기 제조에 사용되는 핵물질은 동일한 우라늄을 사용하나, 핵분열성 우라늄의 함유량이 상이하다. 원자로 핵연료는 저농축 우라늄(U235 2~5%로 농축)이며 핵무기 핵연료는 고농축 우라늄(순도 93% 이상의 U235/Pu239)이다.

원자로는 장전 핵연료가 3년간의 장기적 연소가 가능하도록 연소 속도를 조절하나, 핵무기는 100만 분의 1초 내에 연소가 일어나도록 조절한다.

- 감속재 : 핵분열 시 발생되는 중성자 속도를 감속(물/중수/흑연)

- 제어봉 : 핵분열시 발생되는 중성자 수를 조절(카드뮴/붕소)

- 반사재 : 흘러나오는 중성자를 노심으로 반사(감속재와 동일)

 

3. 핵 불능화 및 폐기 관련 용어 정의

미-북, 한-북 정상회담 시 항상 중심의제가 되는 것은 북한의 핵문제와 대북 경제제재 문제였던 것 같습니다. 특히 북한의 핵 문제 관련해서는 폐쇄, 불능화, 신고, 폐기 등 다양한 용어들이 등장하는데요 이러한 용어에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

가. 폐쇄(closing) : 가동중단과 동결로 구분

가동중단(shutdown)은 시설의 가동을 일시적으로 중단하는 것이며 언제든지 재가동이나 재사용이 가능한 상태를 의미한다.

동결(freeze)은 가동중단 상태를 지속적으로 유지하는 것이며 통상 허가 없는 출입을 감시하기 위해 봉인이나 감시카메라 등을 설치하는 상태를 의미합니다.

나. 불능화(disablement)

시설의 외관을 유지한 상태에서 핵심부품을 분리하거나 일부분을 파손하여 즉각적인 재사용이 불가능한 조치를 하는 것이며 해체나 긍극적인 폐기를 위한 임시적인 조치를 의미합니다.

다. 신고(declaration), 검증(verification)

신고는 핵개발에 대한 전모를 자발적으로 공개함으로써 향후 검증 및 폐기과정의 이행을 준비하는 절차이며, 검증은 신고내용의 정확성과 완전성을 검증하는 것이다.

라. 폐기(abandonment)

비핵화의 최종목표로서 궁극적인 폐기를 의미한다. 부품 및 설비의 파괴와 핵물질의 반출과 변환 등 근본적으로 재사용을 방지하는 조치를 수반한다.