Chemistry/생활 속 화학

핵화학 | 핵무기의 폭발과 방사능 오염

곰뚱 2021. 4. 1.

원자력 발전소의 건설은 환경 파괴라든지 환경보호와 관련하여 방사능 오염의 위험성이라는 새로운 문제를 발생하고 있다. 그러나 방사능 오염에 의한 환경 파괴의 문제는 대부분 핵무기의 사용에서 발생하고 있다.

미국과 러시아는 오래 전부터 상당량의 핵무기를 보유하고 있으며 신종 핵무기를 개발하는데 서로 경쟁적인 입장에 있다. 1994년도 이후 탈냉전 시대를 맞아 양국은 새로운 핵무기 생산 금지 및 기존 핵무기의 감축을 선언하였지만 이의 실행 여부는 아직도 불투명하다. 그리고 영국, 프랑스, 중국 등이 핵무기를 개발하고 있으며 특히 중국의 핵무기 개발과 핵실험은 심각할 정도이다.

핵무기가 전쟁에 사용되어 환경에 피해를 주는 경우는 너무 엄청나기 때문에 여기서 논하지 않겠다. 그러나 평화의 시기에 있어서도 핵무기의 실험은 대기를 오염시킬 뿐 아니라 지구의 환경을 파괴한다. 핵무기의 실험을 인구밀집지역에서 멀리 떨어진 사막지대라든지 대양에서 멀리 떨어진 섬에서 한다고 하더라도 그 영향은 결국 지구의 다른 지역에 대한 파괴와 폐기물의 발생 및 대기오염을 불러일으킨다. 특히 방사성 물질과 NO 기체 등의 대기오염 물질들은 확산경로를 따라 멀리 이동하여 성층권을 파괴하고 산성비를 내리게 한다.

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우리는 일본의 나가사키와 히로시마의 원자폭탄 투하로 인한 엄청난 피해를 잊지 말아야 한다. 히로시마에 투하된 원자폭탄의 핵연료 즉 폭발재료는 U-235의 약 20㎏에 불과하지만 그 폭발력은 TNT 폭약의 2만톤에 해당하는 것이다. 이 uranium 원자폭탄은 고공으로부터 투하되어 지상 500m의 공중에서 폭발하였지만 건물의 기와라든지 지구의 지면과 화강암이 용융할 정도의 현상을 일으켰다.

Uranium 원자폭탄의 온도는 순간적이긴 하지만 약 5,000℃에 달했고 그 복사열에 의해서 폭발 중심지대의 지상온도는 약 3,000℃에 이르렀다. 이 강한 복사열 때문에 사람들은 화상을 입었고, 가연성 물질들이 전부 타면서 대화재가 발생하였다. 동시에 엄청난 온도에 의해서 발생한 가스와 주변공기의 대팽창은 초속 30m 가량의 폭풍과 해일을 일으켰다. 폭발과 동시에 발생한 강력한 γ선이 지상을 습격하여 거의 모든 사람들이 사망하였다.

U-235의 핵분열에 의해서 생성된 Strontium-90, Cesium-137 및 Iodine-131 등의 방사능을 갖는 동위원소가 소위 검은비, 죽음의 재가 되어 지상에 내렸다. 그리고 이 영향으로 직접 피폭 당하지 않았던 사람이라도 방사성 동위원소의 방사능에 의하여 병을 일으켜 죽었거나 오랫동안 괴로워하는 참상을 일으켰다. 방사능에 피폭 당하면 유전자 조직의 배열에 이상이 일어나고, 백혈병 등 많은 원자병들에 해당하는 질병이 유전되며 돌연변이 현상이 일어난다.

Uranium 원자폭탄 이후에 또 하나의 엄청난 폭탄이 개발되었다. 이것은 수소폭탄으로 TNT 폭탄 100만톤 이상과 맞먹는 무서운 힘을 가졌다. 구 소련에서 만든 수소폭탄은 bikini의 에니우에트크 산호섬이 수폭실험에 의하여 종적을 감출 정도로 큰 파괴력을 갖고 있다. 또한 남태평양의 수폭실험의 결과로 생긴 잔류 방사선으로 인하여 지금도 그 장소에는 아무도 들어갈 수 없다. 핵무기 보유국의 계속된 원자폭탄 실험은 지구 대기의 방사능 오염을 가져왔고, 이로 인하여 세계의 각 지역에 내리는 강우중에 자연계가 갖는 방사능을 훨씬 넘는 양이 검출되었다. 또한 남태평양의 원자폭탄 실험으로 넓은 범위에 걸쳐 해수에 방사능 오염을 발생시키고 있다.

그동안 세계 여러 나라의 국민과 환경운동단체들은 원자폭탄 실험에 대하여 반대 운동을 해 왔다. 그 결과 대기중에 방출할 수 있는 핵실험은 금지되었다. 그러나 지금도 핵무기와 핵폭탄에 의한 지하 핵실험은 계속하고 있어 매우 걱정스러울 뿐이다. 지하의 핵실험은 대기의 방사능 오염을 가져오는 양은 적지만 그 진동은 매우 멀리 떨어진 장소까지 전달되는 것으로 알려져 있다. 또 지하의 핵실험은 기술이 부족한 탓으로 그 폭발 생성물이 지상에 분출되어 오염을 일으킬 가능성이 크다. 실제로 중국, 파키스트 등의 핵실험에서 이와 비슷한 결과를 초래한 적이 있었다.