북한, 플루토늄 생산 재개…플루토늄은 '무엇?'

[사진=JTBC 뉴스 캡처]
 

아주경제 전현정 기자 = 북한이 플루토늄 생산을 재개한 사실이 밝혀진 가운데, 플루토늄에 대한 궁금증이 높아지고 있다.

21세기에 가장 주목받는 원소로 알려진 플루토늄은 원자번호 94번의 원소로, 원소기호는 'Pu'이다. 플루토늄은 주기율표에서 각각 행성 천왕성(Uranus)와 해왕성(Neptune)을 따서 이름 지은 우라늄과 넵투늄 바로 다음에 있는 원소로, 그 다음의 행성인 명왕성(Pluto, 현재는 왜소행성으로 분류)을 따서 지었다.

플루토늄은 우라늄 광석에는 미량 들어있고, 우라늄을 연료로 사용하는 핵반응로에서 생성되어 사용 후 우라늄 핵 연료에 상당량 존재하므로 이것의 재처리를 통해 얻는다.

플루토늄은 모든 동위원소들이 방사성 붕괴를 하는 방사성 원소인데, 우라늄-238(핵연료로는 직접 사용될 수 없는 동위원소)에 중수소 원자핵을 충돌시켜 플루토늄-238을 인공적으로 만들어 처음 발견했고, 곧 우라늄-238에 중성자를 쪼여 '플루토늄-239'를 합성 및 발견하였다.

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플루토늄-239는 핵무기와 핵반응로의 연료로 사용되고, 플루토늄-238은 방사성 동위원소 열전기 발전기(플루토늄 원자력 전지)에 사용된다.

핵무기와 핵반응로(원자로) 연료로 사용할 수 있는 동위원소 중 플루토늄-239는 다른 원소들에 비해 핵 분열 특성이 좋고, 값싸게 얻어질 수 있어 원자력 발전 연료와 핵 무기 제조에 널리 이용될 수 있다. 따라서, 이것의 활용 용도에 따라 값싸고 풍부한 원자력 발전 연료가 될 수도 있다.

반면에, 이러한 플루토늄-239는 인류를 파멸로 이끄는 핵무기 원료가 될 수도 있는데. 1945년에 일본 나가사키에 투하된 원자폭탄은 이를 사용한 것이다. 플루토늄은 한미관계나, 남북 관계에 있어 앞으로 계속 논란의 중심에 있을 수 밖에 없는 원소이기도 하다.

한편, 플루토늄은 생물학적인 역할은 없는 방사성 독성물질이다. 주로 핵시설이나 핵무기제작시설, 연구실 등에 저장하므로 사람이 접촉할 가능성은 없지만 핵 발전소 사고나 대기권 핵실험 등에 의해 상당량이 환경에 유출되어 보통 사람의 체내에 원자 몇 개는 들어있는 것으로 여겨진다.

플루토늄은 산화플루토늄(PuO2)의 형태로 체내에 들어가서 단지 0.04%만 흡수되어 주로 골수에 농축된다. 이에 장기간 노출되면 골수암을 유발할 수 있다. 

금속 플루토늄 분말은 자연 발화할 수 있고, 덩어리도 습한 공기에 노출되면 불이 날 수 있으므로 플루토늄을 취급하거나 저장할 때는 건조한 비활성 기체 기류 하에서 하는 것이 필요하다.