핵분열 생성물

악티늄족과 그 핵분열 생성물의 반감기v • d • e • h
악티늄족[1] 붕괴 사슬 반감기
범위 (a) 		핵분열 생성물 수율[2]
4n 4n+1 4n+2 4n+3
4.5–7% 0.04–1.25% <0.001%
228Ra№ 4–6 † 155Euþ
244Cm 241Puƒ 250Cf 227Ac№ 10–29 90Sr 85Kr 113mCdþ
232Uƒ 238Pu 243Cmƒ 29–97 137Cs 151Smþ 121mSn
248Bk 249Cfƒ 242mAmƒ 141–351

10만년에서 20만년
사이의 반감기를 가지는
핵분열 생성물 없음

241Am 251Cfƒ[3] 430–900
226Ra№ 247Bk 1.3k–1.6k
240Pu 229Th 246Cm 243Am 4.7k–7.4k
245Cmƒ 250Cm 8.3k–8.5k
239Puƒ 24.1k
230Th№ 231Pa№ 32k–76k
236Npƒ 233Uƒ 234U№ 150k–250k ‡ 99Tc₡ 126Sn
248Cm 242Pu 327k–375k 79Se₡
1.53M 93Zr
237Np 2.1M–6.5M 135Cs₡ 107Pd
236U 247Cmƒ 15M–24M 129I₡
244Pu№ 80M

반감기 15.7M년 이상의
핵분열 생성물 없음[4]

232Th№ 238U№ 235Uƒ№ 0.7G–14.1G

범례
₡  열 중성자 포획 단면적: 8–50 반
ƒ  핵분열 물질
m  준안정 이성질핵
№  천연 방사성 물질(NORM)
þ  중성자 독 (흡수 단면적이3k 반 이상인 열중성자 흡수 물질)
†  반감기 4년–97년: 중수명 핵분열 생성물
‡  반감기 20만년 이상: 장수명 핵분열 생성물

핵분열 생성물(核分裂生成物)은 큰 방사성 원자가 핵분열후 남기는 물질이다. 우라늄 같은 핵연료가 2개의 작은 방사능 물질로 분열하면서 열의 형태로 에너지를 생산하고, 감마선과 중성자를 방출한다.

원자로

원자로를 오랜 시간 운전하면 핵분열 생성물이 핵연료 내에 축척되게 된다. 핵분열 생성물은 화학적으로 4종류로 금속 석출물, 산화물 석출물, 불용성 기체, 그리고 고용성 핵분열 생성물로 구분된다. 이 핵분열 생성물은 핵연료의 연소중 거동에 영향을 준다.

핵분열 생성물 중 크립톤, 제논 등은 기체이기 때문에 연료가 파손될 경우나 재처리 공정에서 대기중으로 달아나 원자력 시설 환경 문제에 큰 영향을 끼치거나, 정상 핵 연료봉의 압력을 증가시켜 안정성을 떨어뜨리기도 한다. 특히 헬륨으로 가득차 있는 핵 연료봉 내부의 열전도율을 떨어뜨려 내부 온도를 증가시킨다. 온도가 상승하면 핵 분열 기체 방출이 더욱 촉진되고 이 악순환이 계속된다.[5]

각주

  1. ↑ 라듐(88번 원소) 포함. 라듐은 악티늄(89)보다 가벼운 원소지만, 상대적으로 긴 반감기(1600년)를 가진 동위 원소도 있으므로, 편의상 함께 표시한다.
  2. ↑ 일반적 핵분열로에서 U-235 핵분열로 얻어진 열중성자로부터의 수율.
  3. ↑ 4년 이상의 반감기를 가진 알려진 동위 원소 중 가장 무거운 핵종.
  4. ↑ 원시 핵종 제외
  5. ↑ 이동수 (2005). “이산화 우라늄계 핵연료에서 핵분열 기체 확산계수 측정”. 《학위논문(석사) 경희대학교 대학원 원자력공학과》. 
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