원자탄의 원리와 우라늄의 정체!

요즘 북한 핵에 대한 뉴스를 뒤덮고 있는데요, 대체 핵폭탄 즉 원자탄의 원료인 우라늄에 대해서도 궁금해하시는 분들이 많습니다.

우라늄은 원자탄의 원료입니다. 우라늄의 핵이 붕괴되면 아인슈타인의 저 유명한 공식  "E는 mc스퀘어"의 공식에 따라 엄청난 에너지를 낸답니다. 1그램의 우라늄은 3톤의 석탄에 맞먹는 에너지를 낼 정도죠.

즉 우라늄에 엄청난 힘을 가해 핵분열을 일으키면 엄청난 에너지가 발생하는데 그것이 바로 핵폭탄입니다.

우라늄(Uranium)의 이름은 천왕성 Uranus의 이름을 본 따 지어졌는데요, 방사능을 내뿜는 우라늄은 자연계에서 배출되는 원소 가운데 원자량이 가장 크고 비중이 19.05로 금의 비중과 비슷합니다.

우라늄은 니켈처럼 '하얀 금속'이며 단단하고 치밀해 녹는점이 무려 1132.3도씨, 끊는점이 3818도씨나 된답니다. (우라늄 덩어리는 하얀색이지만가루는 우라늄 가루는 검은색이래요.)

그런데 우리 인류가 이 우라늄을 알아보기 시작한 역사는 불과 150년밖에 안됩니다. 하지만 당시 사람들은 이 하얗고 단단한 금속 물질의 정체를 몰랐죠. 그저 아연의 일종이라 생각했습니다. 그저 그 광물이 검다는 것을 강조하느라 피치블랜드라고 불렀을 뿐입니다.

그러다 독일 베를린의 약사였던 마르틴 하인리히 클라프로프라는 사람이 1789년,피치블랜드에서 검은색 반점과 같은 물질을 발견해 이것을 새로운 금속이라 생각했고 '우라니트'라는 이름을 지었습니다. 그러다 다음해에 천왕성 '우라누스'의 이름을 따 우라늄이라고 고쳤습니다.

그런데 마르틴이 우라늄이라고 알고있더 검은색 덩어리는 사실 순수한 우라늄이 아니라 산화우라늄 또는 산화우라늄에 다른 물질이 섞인 혼합물 덩어리였습니다.

드디어 1841년 유진 멜키오르 펠리고라는 프랑스의 화학자가 검은 우라늄을 가열했더니, 순수 우라늄이 하얀 속살(?)을 드러내며 그 정체를 드러냈죠. 다시 백금도가니에 칼륨을 넣고 가열해 4염화우라늄을 환원시키자 염화칼륨이 녹아 나가고 검은색 우라늄 가루만 남아  순수한 금속 우라늄을 추출하는데 성공했습니다. 앞서 말씀드린 것처럼 우라늄 덩어리는 하얀색이지만 우라늄가루는 검은색이래요!