핵무기의 원리는 어떤건지 궁금합니다

안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.

원자폭탄은 원폭·핵폭탄 또는 분열폭탄이라고도 한다. 사용되는 핵분열물질의 종류에 따라 우라늄폭탄과 플 루토늄폭탄으로 나뉘며, 큰 것에는 TNT 폭약의 수백t에 해당하는 폭발력을 내는 것부터 kt급의 위력을 내는 것에 이르기까지 여러 가지 크기의 것이 있다. 폭탄의 원료로 사용되는 우라늄 235는 천연우라늄 광석 속에 약 0.7%가 함유되어 있으며, 나머지 99.3%는 비분열성인 우라늄 238로 되어 있다. 우라늄 238에서 우라늄 235를 추출해 내고, 순도 90% 이상으로 농축한 것이 원자폭탄의 에너지원(源)이 된다. 플루토늄 239는 원자로 속의 반응을 끝낸 폐기물 중에서 화학적인 처리에 의해 추출된다. 순도 높게 농축된 우라늄 235·플루토늄 239 등 핵분열물질의 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵에 분열반응이 일어나고, 핵 분열을 일으킨 원자핵으로부터는 다시 2개 이상의 중성자가 튀어나와서 다른 원자핵에 충돌하여 새로운 핵 분열을 일으킨다. 이러한 핵분열반응은 연속해서 확대되어 나가며, 연쇄반응을 일으켜서 방대한 에너지를 방출하게 되는 것이다. 이와 같이 연쇄반응을 일으키는 상태를 임계상태(臨界狀態)라 하고, 이러한 상태가 될 핵분열물질의 양을 임 계량이라고 한다. 임계량은 분열물질의 종류와 순도 기타의 조건에 따라서 달라지게 되나, 우라늄 235와 플 루토늄 239에서는 5~20kg 정도이다. 원자폭탄은 우라늄 235·플루토늄 239를 용기에 넣고, 그것을 임계상태 가 되도록 한 장치, 기폭장치를 갖춘 것이라고 할 수 있다. 기폭장치에는 포신형(砲身型:gun type)과 내폭형(內爆型:implosion type)이 있다. 포신형은 원통 속에 임계 량의 분열물질을 2개로 나누어 넣고, 화약의 힘으로 한쪽 분열물질을 다른 쪽의 것에 합치게 하여 임계상태 가 되도록 하는 것이고, 내폭형은 밀도가 성긴 해면체(海綿體)의 분열물질을 중심에 두고, 주위에 폭약을 배 치해 두었다가 폭약을 한꺼번에 폭발시켜 빠르게 압력을 가함으로써 임계상태가 되도록 만든 것이다.