핵분열·핵융합과 방사성 붕괴

통합과학2 · 변화와 다양성 — 원자핵이 쪼개지거나(핵분열) 합쳐질 때(핵융합) 질량의 일부가 E = mc² 로 막대한 에너지가 된다. 불안정한 원자핵은 방사선을 내며 붕괴하고, 개수는 반감기 T 마다 절반이 된다: N = N₀·(1/2)^t/T.

1. 직접 해보기

반감기 T 를 조절해, 방사성 원소의 개수가 시간에 따라 절반씩 줄어드는 곡선을 관찰하자. 절반이 되는 시각이 T, T의 배수마다 1/2, 1/4, 1/8….

–

핵분열 vs 핵융합

	핵분열	핵융합
과정	무거운 핵(U-235)이 쪼개짐	가벼운 핵(H)이 합쳐짐(→He)
장소	원자력 발전소, 원자폭탄	태양·별, (미래) 핵융합로
연료·폐기물	우라늄, 방사성 폐기물 많음	수소(무한), 폐기물 적음
조건	중성자 충돌	초고온·초고압

방사선과 안전

방사선: α(투과력 약, 종이로 차단), β(알루미늄판), γ(투과력 강, 납·콘크리트). 이용: 의료 진단·치료, 비파괴 검사, 연대 측정, 식품 살균. 위험: 세포·DNA 손상 → 차폐·거리·시간으로 피폭을 줄인다.

핵심 핵분열·핵융합은 질량 결손(E=mc²)으로 큰 에너지를 낸다. 방사성 원소는 반감기 T마다 절반씩 줄고(N=N₀(1/2)^(t/T)), 반감기는 원소 고유값이다.