증폭핵분열탄이 뭘까요?

증폭핵분열탄이 뭘까요?

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기사를 보니 국정원과 국방부에서 북한 4차핵실험은 수소폭탄이 아니라 증폭핵분열탄이라 판단하는데 그증거로핵폭발력이 약하다는겁니다.

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지진파에 의한 핵폭발 산출은 국내에서보다 미국은 더높게 판단하고있습니다.아래 표에 3차핵실험때 진도4.9에 국내 지질자원연구원은 5.5kt 미국지질조사국은 진도5.1에28kt등 분석이 다릅니다.(지진파 강도는 우리나라가 가까이 있으니 좀더 정확하지 않을까요?)​

원폭구조와 원리는 회원님들도 잘아실겁니다.원자폭탄은 우라늄235나 플루토늄239를 임계질량에 이르게하여 핵폭발(초임계)시키는것으로  임계질량은 특정한 조건이 없을때 우라늄은 12~18kg의 원형구이고 플루토늄은 8kg의 구형태 입니다.

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즉,우라늄이나 플루토늄이 일정량이 뭉쳐있으면 연쇄반응에의해 그냥 핵폭발이 일어나게 되는것 입니다.그러므로 많은양을 핵폭탄 원료로 쓸수가 없게 되는데 어떻게해서 핵폭발위력이 다를까요? 그것은 핵분열효율에 의해서 인데요 이론상 임계질량하의 100% 핵폭발위력은 400~500kt정도 된다고 합니다.

40kt 폭발력이면 효율이 10%겠죠 과거 히로시마의 리틀보이의 핵폭발효율은1.8%에 17kt(조금씩 차이는있슴)였습니다.북한의 1.2.3.4차 핵실험이 별볼일 없다는것일까요?아닙니다.​

 

그럼 증폭핵분열탄이 뭘까요?

용어를 조금바꾸면 "핵분열 증폭탄"즉, 핵분열을 증폭하는 폭탄이 되는데 핵분열효율을 높여 큰 위력의 핵폭탄을 만들기 위해서 입니다.

수소폭탄은 핵분열폭탄의 이론적 한계를 뛰어넘는 핵융합형 폭탄입니다만 위력만 다르지 원리는 핵분열증폭탄과 크게 차이가 나지않습니다.​

 

위에 연합뉴스 그림은 핵분열증폭탄(핵융합 부스팅이라고도합니다) 구조를 보여주는데 핵폭발이 일어나는 순서를보면

​1,외부의 고폭(고속/저속)이 폭발하면 충격파와 폭발력으로 보라색의 비분열성 천연우라늄238(댐퍼라고 합니다.)이 구중심으로 압축당합니다.(진공은 압축을 고르게 해주는 역할)

 

2,플루토늄239(임계질량이하)가 압축당하면서 원자간의 간격이 가깝게되고 자발중성자에의해 연쇄반응이 시작되는데 미임계질량이라도 압축하면 임계에 도달하게 됩니다.(플루토늄형 핵폭탄의특성)

 

3,연쇄반응을 시작했지만 많은양의 중성자는 속도가 너무빨라 이웃한 플루토늄239원자에 포획되지못하고 외부로 빠져나가게(핵효율이 낮게되는 원인) 되는데 베릴륨이라는 중성자 반사재에의해 다시 구중심으로 보내져 핵분열에 참여하게하지만 극히 일부분입니다.

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​4,구중심에 있는 중수소나 삼중수소는 핵분열에의해 고온(1천만도이상)에 이르게되어 핵융합을 시작합니다.삼중수소는 핵융합(핵융합하면 헬륨3로 변환)을 하고남은 잉여중성자가 발생하는데 이중성자는 핵분열에이용되어 핵분열효율을 높입니다.

 

증폭핵분열탄은 핵융합을 이용하지만 어디까지나 거기에서 발생한 잉여 중성자를 이용하는것이고 수소폭탄은 핵융합에너지기 핵폭발의 주가된다는점에서 차이는 있습니다만 수소폭탄역시 핵폭발력은 핵분열위력보다는 작습니다.

아래그림은 텔러-울암의 다단계 핵폭탄(수소폭탄)의 원리입니다.

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수소폭탄은 증폭핵분열탄과 차이가 있다면 삼중수소의 양이 많다는것과 댐퍼로쓰였던 천연우라늄238이 핵분열에 쓰인다는점입니다.

​참고로 댐퍼는 핵분열시 분열되지못한 플루토늄이 흩어지는 시간을 늦추는 것인데 임계질량하에 완전히 핵분열이루려면 80 단계의 핵분열(연쇄반응)이 일어나야 합니다.핵분열시 중성자 2개가 이웃한원자 두개를 분열시키고 또다시 4개의 중성자가 이웃한 원자4개를 분열시키고......80단계에 이르러야 100%핵분열이 일어나는데 이시간이 백만분의 1초이고 이를 제어하는 기술에따라 폭발효율이 달라집니다. 

 

수소폭탄도 증폭핵분열탄과 같은 단계를 거치는데 수폭에서는 상당량의 삼중수소(백kg~)가 핵융합을 시작하면이때 핵융합에너지가 발생하고 이때의 엄청난 열과 압력은 잉여 중성자를 댐퍼로 쓰인 천연우라늄238에 포획되게하여 핵분열물질로 변환(플루토늄239-우라늄235/?)되어곧바로  핵분열을 시작합니다.여기에 쓰인 우라늄238은 수백~수톤에 이르는데 임계질량을 수십,수백번을 뛰어넘는 양이라서 이때 분열에너지는 상당하여 삼중수소의 핵융합 에너지를 초월합니다.

 

삼중수소는 생산단가가 비싸고 고준위 방사성물질이라 보관도 힘들어 특별한 용기가 있어야합니다.(한국은 이용기를 개발했슴) 또 수소폭탄은삼중수소의 반감기가 7.5년이라 삼중수소의 교체가 필요하기에 생산에서 보관등 비용이 많이들어가는 단점도 있습니다.

 

수소폭탄도 위력을 축소하여 실험할 수 있습니다.원리상 삼중수소의 양을 줄이고 천연우라늄238양을 줄이면 수십~100kt(그렇다고 북한 핵실험의 10kt 이하는 아닙니다.)의 핵출력도을 일어날 수있기 때문입니다.

 

북한의 4차 증폭핵분열탄(추정)실험은 삼중수소(혹은 중수소,리틈6등)를 사용하여 핵분열 효율을 높이려는기존핵실험을 뛰어넘는 고수준의 핵실험으로 우리에게 심각한 위협이되지만 우리나라가 선택할 수 있는 카드?는 별로 없어보입니다.    

 

* 현대의 핵무기는 핵분열-핵융합-핵분열의 다단계를 거치는 구조라서 그냥 원폭,수폭 구분없이 그냥 핵폭탄이라 부릅니다.

[출처] 증폭핵분열탄이 뭘까요?|작성자 일산간지남

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