플루토늄 (plutonium) - 플루토늄은 원소 번호가 94번인 원소이다. 자연계에서 발견되는
원소 중 원자 번호가 가장 큰 원소이다. 자연계에는 아주 미량 발견된다. 가장 안정한
동위원소는 질량이 244인 Pu-244로 반감기가 약 8천만년이다. 대부분의 플루토늄은 핵분열시
부산물로 얻어진다.
플루토늄의 발견 - 1940년 시보그(Glenn T. Seaborg) 등이 우라늄-238에 중수소(deuterium)을
충돌시켜 합성하였다 (식 1). 우라늄-238을 충돌시키면, 처음에 넵투늄(neptium)-238이
생기고 (식 1a), 이어서 넵투늄-238 이 베타선을 방출하고 플루토늄-238 로 변한다 (식 1b).
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(식 1a) |
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(식 1b) |
이렇게 인공으로 플로토늄이 합성 된 뒤에 자연에서도 미량 존재함을 발견하였다.
실제 사람들의 관심을 끄는 것은 플루토늄-239 인데, 원자로 속에서 원료인 우라늄-238 이
중성자와 충돌해서 플루토늄-239 가 만들어진다 (식 2).
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(식 2) |
이 반응은 쉽게 얘기해서 우리늄-235를 농축해서 원료로 사용하는 핵발전소의 원자로의
핵연료봉 속에 우라늄-238이 많이 들어있기 때문에 핵연료봉 속에서도 플루토늄-239 가
만들어진다는 것이다. 이 반응이 일어난다는 것이다. 플루토늄-239 가 관심의 대상이 되는
것은 원자로 발전에서 발생하는 폐연료봉을 처리하면, 플루토늄-239 을 분리해서 얻을 수
있는데, 플루토늄-239 는 다시 핵발전의 원료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 핵폭탄의
원료로 사용될 수 있다는 것 때문이다. 따라서 폐연료봉의 처리는 국제적으로 엄격하게
통제되고 있다.
플루토늄 이름의 유래 - 행성인 명왕성, Pluto에서 유래되었다. 원소 번호 92인 우라늄은
천왕성, Uranus에서 유래했고, 원소번호 93번인 넵투늄은 해왕성, Neptune에서 유래되었다.
그래서 원소번호 94번은 그다음 행성인 명왕성, Pluto를 사용하기로 했다.
플루토늄의 동위원소 - Pu-244 (반감기, 약 8천만년), Pu-238 (반감기 88년),
Pu-239 (반감기 24,100 년), Pu-240 (반감기, 6,560 년)
참고자료:
1.