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원자력 이야기 (살림지식총서 507)
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| 이정익 지음
| 2015년 2월 25일
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| 브랜드 : 살림지식총서 |
| 쪽수 : 96 쪽 |
| 가격 : 4,800 원 |
| 책크기 : 190*120 |
| ISBN : 978-89-522-3088-1-04080 |
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원자폭탄을 발명한 맨해튼 프로젝트부터
일상생활과 밀접한 관련이 있는 원자력발전까지,
원자력 에너지에 대한 쉬운 이해와 접근
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1945년 제2차 세계대전 당시 일본을 패망시킨 것은 히로시마와 나가사키에 떨어진 두 발의 원자폭탄이었다. 맨해튼 프로젝트에서 개발된 이 두 발의 원자폭탄은 공포심을 불러일으키기 충분했다. 이후 일상생활에 유용한 전기를 공급하는 원자력발전 기술로 이어졌지만, 이 또한 1986년 구소련에서 발생한 체르노빌 원전사고와 2011년 후쿠시마 원전사고로 인해 일반인들은 “원자력 에너지는 위험한 것”이라는 생각을 갖게 되었다.
이러한 공포심에도 불구하고, 태양광이나 풍력발전 같은 신재생 에너지가 있음에도 불구하고 전 세계가 원자력 에너지에 대해 관심을 갖는 이유는 무엇일까? 그것은 날씨나 기후 등 불확정적인 요소를 비롯한 여러 외부요인에 상관없이 반드시 필요한 전기를 24시간, 365일 안정적으로 공급할 수 있기 때문이다.
원자력 기술의 발견은 인간이 불을 만들 수 있게 된 것과 비견될만하다. 지금까지 인간이 개발한 과학기술 중 원자력 기술만큼 정치·사회 그리고 첨단과학과 직접적으로 연결된 분야는 찾아보기 힘들다. 그러나 과학기술을 전공한 이들에게조차 때로는 공포를 선사할 정도로 원자력 기술은 강렬한 이미지를 가지고 있다. 원자력 기술이 두려운 이유는 우리 실생활과 원자력 기술이 직접적으로 연관되어 있지 않아서다.
저자는 이 책에서 우리에게 익숙한 역사적 이야기나 과학사적 일들이 원자력 기술과 어떻게 연결되는지를 재미있고 쉽게 이해할 수 있게 쓰는 데 주안점을 두고 집필했다. 우라늄이란 이름이 어떻게 명명되고 발견되었는지, 원자폭탄과 원자력 잠수함이 어떻게 만들어졌는지 그리고 원자력발전소가 어떻게 발전되었는지에 대해 재미난 사례를 들어 설명하고 있다.
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신화와 과학 그리고 원자력
현대 물리와 핵에너지
맨해튼 프로젝트
그리스로마 신화에서부터 원자력 잠수함까지
원자력발전의 원리
우라늄의 일생
원자력발전의 시작
원자력발전 산업의 부흥과 에너지 문제
원자력발전 산업의 대형사고와 교훈
방사선은 어떻게 측정할까?
우리나라의 원자력 산업
상상을 현실로, 원자력 에너지와 방사선 기술
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우라노스는 하늘의 왕이면서 동시에 땅의 여신인 가이아 사이에서 크로노스를 얻게 된다(특이하게 천왕성만 우라노스라는 그리스식 이름을 그대로 차용했다). 즉, 우라노스는 새턴의 아버지며 동시에 주피터의 할아버지뻘이 된다. 따라서 토성보다 더 외곽에서 공전하고 있기 때문에 천왕성을 새턴의 아버지인 우라노스로 정했다. 하지만 그 뒤에 발견한 넵튠은 우라노스보다 외곽에서 공전하지만 우라노스의 아버지에 해당하는 신이 더 이상 없고 행성이 푸른색으로 관측되기 때문에 바다의 신 이름을 얻었다. 태양계 최외곽에서 공전하고 있는 플루토는 태양에서 가장 먼 행성이기 때문에 춥고 어두운 행성이라 마치 지옥을 연상시켜서 지옥 또는 죽음의 신 이름을 얻었다.
우라노스, 넵튠, 플루토의 순서는 다른 분야의 서양 과학에도 큰 영향을 미쳤는데, 뜻밖에도 고등학교 화학 시간에 배우는 원소 주기율표에도 영향을 미친다. 원소 주기율표에서 92번째 원소의 이름은 우라늄이다. 그리고 93번과 94번은 각각 넵튜니움과 플루토늄이다. 이 책에서 다룰 가장 중요한 원소 중 두 가지인 우라늄과 플루토늄이 사실은 그리스로마 신화에서 유래한 이름이다.
우라늄은 1700년대 말에 처음으로 발견됐으며, 지금까지 지구에서 자연적으로 발견된 원소 중 가장 무거운 원소다. 우라늄이라는 명칭을 붙인 것은 우라늄이 발견되기 수년 전에 과학계에서 우라노스가 발견되어 명명했으며, 그것을 기념하고자 새롭게 발견한 원소의 이름을 우라늄이라고 했다.
_pp.6-7
전기적으로 중성을 띈 중성자 같은 입자만이 전기적인 힘의 영향을 받지 않고 원자핵에 도달해 원자핵에 잠든 핵에너지를 방출시킬 수 있다.
문제는 중성자를 만드는 것이 쉽지 않다는 점이다. 그러나 다행스럽게도 우라늄은 아래 그림에서와같이 한 번의 핵분열이 일어날 때마다 두 개에서 세 개 이상의 중성자를 방출한다. 즉, 핵분열반응으로 중성자 하나를 소모하더라도 더 많은 중성자가 새롭게 생기기 때문에, 핵분열반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.
재미있는 사실은 빠르게 움직이는 중성자보다 오히려 느리게 움직이는 중성자가 핵분열반응을 더 잘 일으킨다는 점이다. 그래서 과학자들과 공학자들은 핵분열에서 발생한 빠른 중성자를 여러 군데 부딪히게 해 천천히 움직이게 하는 방법을 생각했다. 이것은 맨해튼 프로젝트 당시 페르미와 질라드가 최초의 원자로에서 수행한 연구였다. 즉, 우라늄의 핵분열반응에서 생성된 빠르게 움직이는 중성자를 흑연(중성자의 속도를 늦추기 때문에 감속재라고 함)에 부딪히게 해서 핵분열반응이 지속될 수 있게 한 것이었다.
_p.43
폭탄을 만들 때는 흑연처럼 부피가 큰 감속재를 포함시킬 수는 없기 때문에 빠른 중성자를 쓸 수밖에 없었다. 따라서 빠른 중성자를 활용해 핵연쇄반응을 일으키려면, 상대적으로 단위 부피당 핵분열반응을 잘 일으킬 수 있는 우라늄-235와 같은 물질이 많이 존재해야 한다. 이런 연유로 핵폭탄을 만들기 위해서는 특정 동위원소인 우라늄-235나 플루토늄-239와 같은 물질을 90% 이상 농축해야만 하는 것이다.
반대로 원자력발전소는 폭탄처럼 만들 이유가 없기 때문에 감속재를 사용하며 우라늄-235를 3~5% 정도로만 농축해 사용한다. 이 정도만 농축해도 충분히 원자핵에 잠든 핵에너지를 활용할 수 있다. 그렇기 때문에 “원자력발전소가 폭주하면 원자폭탄이 될 수 있다”라고 이야기하는 것은 근거 없는 낭설이다. 원자폭탄은 고농축 우라늄이나 플루토늄이 필요한 반면, 상업용 원자력발전소는 저농축 우라늄으로 가동하기 때문에 물리적으로 원자력발전소가 원자폭탄이 된다는 것은 불가능하다. 다만 체르노빌이나 후쿠시마 사고에서와 같이 원자력발전소에서 사고가 나면, 폭발에 의한 위험보다 우라늄이 핵분열반응을 일으키고 남은 물질 중 인체에 유해한 방사선을 내놓는 원소들이 퍼지는 위험이 훨씬 크다. 따라서 원자력발전소의 안전은 언제나 중요하다.
_pp.43~44
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