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방사성핵종, 방사능, 반감기
방사성핵종, 방사능, 반감기
  • 동양일보
  • 승인 2014.06.15 20:42
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박우윤 교수의 방사선 이야기 5



생명체 뿐만 아니라 모든 물체는 안정을 추구한다
. 자연에서 발견되는, 특히 우라늄과 같이 무거운 원자들은 불안정하다. 불안정한 원자는 여분의 에너지를 가지고 있어 안정한 상태에 도달하기 위해서는 그 에너지를 없애야 한다. 불안정한 원자는 자발적으로 핵으로 부터 여분의 에너지를 방출하고 더 안정한 상태에 도달하는데, 이 에너지를 방출하는 자발적인 과정을 붕괴라 하고, 이 에너지를 방출하는 불안정한 원자를 방사성 핵종 또는 방사성 동위원소라 한다. 이 여분의 에너지는 알파선, 베타선, 감마선 등 전리 방사선의 형태로 방출된다.

방사성 핵종은 화학적 이름이나 주기율표의 기호와 특정한 동위원소를 표시하기 위한 숫자를 이용하는 다양한 방법으로 표기된다. 기호의 왼쪽 위에 원자 번호를 쓰거나 원소의 이름을 철자대로 쓰고 뒤에 원자질량번호를 하이픈(-)으로 연결하는 것이 보통이다. 예를 들어, 방사성 원소인 우라늄은 uranium-238, 238U 또는 간단하게 U-238로 나타낼 수 있다. 방사성 핵종 뒤에 표기된 숫자는 원자 질량을 나타내며 이는 이 핵종의 핵 속에 들어있는 양성자와 중성자 수의 합이다. 따라서 이 번호가 클수록 원자의 크기도 크다. 우라늄에는 몇 개의 방사성 동위원소가 있는데, U-234, U-235, U-238 등이 알려져 있다. 이들은 모두 방사능을 가지고 있어서 알파 입자와 감마선을 방출한다.

방사능의 단위(베크렐; bequerel; Bq)는 초 당 방사능이 다른 형태로 변화한 즉, 붕괴한 수를 말한다. , 1 Bq1초당 한 번의 방사능의 변화를 의미한다. 방사능의 다른 단위로는 큐리(curie; Ci)가 있다. 이 단위는 원래 라듐 1g의 방사성을 나타내기 위해 만들어진 것인데, 1 Ci370Bq 또는 37 GBq이다. 큐리는 베크렐에 비해 매우 큰 단위임을 알 수 있다.

반감기(Half life)는 어떠한 방사성 핵종이 자발적으로 붕괴되어 반으로 되는 데 걸리는 시간을 말한다. 라돈-222의 반감기는 대략 4일이다. 이는 앞으로 4일 동안 이 원자들의 50%가 방사선을 내고 붕괴될 것이라는 것을 의미한다. 그 뒤 4일 동안 반이 남은 원자들은 또 붕괴될 것이다. 8일이 되면 (2번의 반감기), 원래 라돈 원자들의 25% 만이 남아있을 것을 의미한다. 28일이 지나면 (7번의 반감기), 라돈 원자들의 1% 미만만 남고 나머지는 붕괴될 것이다. 반감기는 방사성 핵종 마다 달라서, 수 초, 수 시간, 수 일, 수십 년 또는 수십 억년이 될 수 있다 (). 따라서 반감기가 긴 방사성 핵종은 관리를 잘 하여야 한다. 그렇지 않으면 매우 오랫동안 피폭될 수 있기 때문이다. 어떤 방사성 핵종이든 7번의 반감기가 지난 후에 방사성 물질의 양은 초기 양의 1% 미만으로 감소한다. 방사능도 시간이 지나면 약해진다. 시간 앞에 장사가 없다는 말은 자연의 섭리인 것 같다.


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