[서평] 원자핵에서 핵무기까지

원자핵에서 핵무기까지 - 괴짜 물리학자의 재미있는 핵물리학 강의
다다 쇼 지음, 이지호 옮김, 정완상 감수 / 한즈미디어(한스미디어) / 2019년 8월

가까이에서는 세계 2차 세계대전의 종전의 결정적 역할을 한 일본에 핵폭탄 투하와 해일로 인한 일본의 후쿠시마 원자력 발전소 파손으로 핵에 대한 무서움을 잘 알고 있습니다. 또한, 핵무기의 위험을 알기 때문에 핵무기 개발 경쟁으로 냉전시대를 만들었던 미국과 소련도 군축경쟁을 멈추었으며, 지금도 이란이나 북한의 핵무기 개발을 전세계가 함께 반대하고 있는 상황입니다. 반면, 에너지 소비는 증가하고 있기 때문에, 환경오염을 줄이기 위해 화석연료를 줄이고 환경오염을 막는 방법으로 원자력 발전을 이용하고 있습니다. 이처럼, 엄청난 도움이 될 수도 있고, 인류의 미래를 위협할 수도 있는 것이 원자핵입니다.

이 책에서는 이러한 원자핵을 이용한 원자로나 핵무기에 대한 핵물리학 이야기를 만나 볼 수 있습니다. 특히, 군사 기술과 관련된 내용에 가까운 내용을 물리학 관점에서 다루고 있는 아주 특별한 책입니다. 총 5장으로 구성되어 있으며, 저자가 강연 형식으로 설명하는 표현을 책에 그대로 사용하고 있습니다. 똑 같은 양성자 수를 가지고 있는 원자번호 92번의 우라늄이 양성자수와 중성자수를 합한 질량수의 차이가 있는 두 가지 종류가 있다고 합니다. 즉, 중성자 수가 다른 우라늄 동위 원소로서 우라늄-235, 우라늄-238 이 존재하고 있으며, 양성자 수가 같기 때문에 화학적 성질은 같다고 합니다. 이 중에서 핵분열 물질로 사용되는 것은 천연 상태에 0.7% 만 존재하는 우라늄-235입니다.

원자핵에서 중성자와 양성자가 붙어서 덩어리 형태를 이루고 있는 것을 이해하려면 전자기력 보다 100배나 강한 Strong interaction(강력)을 알아야 합니다. 이 강력 때문에 같은 플러스 전기끼리 떨어지지 못하고 서로 붙어 있는 것입니다. 강력의 특징은 특이하게 거리가 멀어질수록 더 강해지지만, 너무 멀어지면 강력이 더 이상 작용하지 않는다고 합니다. 수소에는 중수소와 삼중수소가 있으며, 각각의 핵융합 과정을 그림과 함께 순서대로 설명을 하고 있어서 너무 이해하기 쉬웠습니다. 핵융합을 반대하는 전자는 고온이 되면 떨어지게 됩니다. 이 후 플라즈마 상태에서 양성자끼리는 서로 떨어지려고 하지만, 더욱 고온으로 높이면서 강력이 작용하는 거리까지 접근하는 순간 원자핵이 결합하여 핵융합이 발생하는 것입니다.

책에서는 말이나 글로 하면 이해하기 어려운 원자핵의 기본부터 단계적으로 설명하여 우라늄 농축하는 몇 가지 방법 및 플루토늄 제조 방법까지 이해할 수 있었습니다. 핵폭탄도 포신형, 내폭형의 각 작동원리도 알게 되었습니다. 오랫동안 계속 알아왔던 핵폭탄에 대해서 기대이상의 상식을 얻게 된 좋은 시간이었고, 핵무기에 관심 있는 분들은 꼭 읽으면 도움이 되는 책이라 생각합니다. ^>^