[北 核개발계획 파문]농축우라늄 핵폭탄은

원자폭탄에는 원료에 따라 농축우라늄과 플루토늄 핵폭탄 2가지가 있다.

1945년 일본 히로시마에 떨어진 원자폭탄이 농축우라늄을 이용한 핵폭탄이다. 보통 우라늄 폭탄이라고 한다. 나가사키에 떨어진 핵폭탄은 플루토늄 핵폭탄이다.

두 폭탄은 원료를 만드는 방법에서 가장 큰 차이가 난다.

천연 우라늄 광석에는 무거운 우라늄(U238, 99.3%)과 가벼운 우라늄(U235, 0.7%)이 섞여 있다. 이 중 원자폭탄이나 핵연료에 사용되는 것은 U235로, 이것을 모은 것이 농축 우라늄이다. 핵연료에 쓰이는 저농축우라늄에는 U235가 3% 들어 있으며, 핵폭탄을 만들려면 이를 93%까지 농축해야 한다. 플루토늄은 원자로에서 한번 사용한 우라늄 핵연료를 재처리해 만든다. 이 때문에 원자로와 재처리 시설이 필요하다.

농축우라늄을 만드는 방법에는 가스확산법과 원심분리법이 있다. 두 방법 모두 복잡한 과정을 거치기 때문에 플랜트급의 대형 시설이 필요하며 막대한 전기를 쓴다. 일반적으로 농축우라늄 공장 하나가 핵발전소 한 곳에서 나오는 전력을 모두 쓸 정도다.

가스확산법은 우라늄 광석을 가스로 만들어 확산시키는 방법. U235가 더 가벼워 멀리 날아가기 때문에 이를 모아 농축한다. 또 우라늄 광석을 녹여 원심분리하면 U235가 위로 가기 때문에 이것을 농축하면 된다.

농축우라늄이나 플루토늄을 폭탄 용기에 담아 뇌관을 심으면 핵폭탄이 완성된다. 핵폭탄의 위력은 핵분열 반응에서 나온다. 중성자와 충돌한 우라늄 원자는 작은 2개의 원자로 분열하면서 많은 중성자를 내놓고 주위의 우라늄 원자에 연쇄 핵분열 반응을 일으킨다. 여기에서 나온 엄청난 에너지가 열과 방사선을 발산하고, 강풍을 일으키며 가공할 만한 파괴력을 갖는 것이다.

자연적으로 존재하는 가장 무거운 원소로 핵연료, 폭탄에 사용된다. 지표층, 암석, 바닷물 등에 많다.

U238이 중성자 1개를 흡수해 만들어진다. 우라늄보다 핵분열 반응이 더 잘 일어나며 폭탄, 핵연료로 사용된다.

김상연 동아사이언스기자 dream@donga.com