핵실험을 했다는 것은 어떻게 확인할 수 있나요?

핵실험의 관측 방법은 핵실험의 종류에 따라 주 관측 방법이 달라집니다. 우선 핵실험은 공중, 대기권외, 지하, 수중 등에서 시행할 수 있습니다.

수십 Km의 공중에서 실시되는 공중 실험은 방사능의 대부분이 성층권으로 날아간 후 지구의 대기상층을 돌면서 서서히 지표로 내려오기 때문에 공중포집장치를 활용한 방사성 물질 분석을 통해 확인할 수 있습니다.

대기권외실험은 방사성 물질 강하(降下)나 대기오염은 거의 일어나지 않지만, 폭발 시에 방출되는 미립자와 방사선 때문에 이온층에 이변이 일어나 통신에 장해가 발생하기 때문에 이의 확인이 가능합니다.

수중 핵실험의 경우 수중 충격파가 원거리까지 전파되며 국지적인 해일이 발생되기도 하며, 인근 해역이 방사성 물질로 심하게 오염됩니다.

그리고 가장 많은 유형인 지하 핵실험의 경우 인공 지진파를 통해 확인이 가능합니다. 진파에는 지진파가 전파되는 방향과 같은 방향으로 진동하는 종파(P파)와 다른 방향으로 진동하는 횡파 (S파)가 있는데, 지하 핵실험의 경우 강한 P파 및 약한 S파가 나타나며, 일반지진은 약한 P파 및 강한 S파의 특성이 나타납니다. 지하 핵실험의 경우 방사성 물질이 다량으로 새어나오는 경우가 많지 않기 때문에 핵실험에 사용된 물질 등을 정확히 파악하기가 어렵습니다.

자세히 알아봅시다.

• 핵실험에 사용된 핵분열성 물질(우라늄 또는 플루토늄)을 확인하기 위해서는 핵폭발후 대기로 방출된 비활성 가스들(¹³⁵Xe/⁸⁵Kr)을 분석하여 확인할 수 있음.

- 특히 ⁸⁵Kr는 사용된 핵분열성 물질에 따라 발생되는 양이 크게 차이가 남에 따라 핵실험에 사용된 폭탄 구분에 활용하기 적절한 핵종임.

- 단, 핵실험 후 2-3일 이내에는 ⁸⁵Kr보다 양이 많은(포집과 측정이 용이한) ^85mKr을 사용하는 것이 적절함.

- Xe의 측정 가능한 핵종들간 반감기의 차이에 따른 생성량과 감소율등을 고려하여 단기(2-3일 이내), 중기(3-6일), 장기(1주일 정도)로 구분하여 활용 가능

- 단기(^135mXe) : 반감기 15.29분, 초기 생성량이 많아 검출이 용이하나 2-3일후에는 그 량이 급격히 줄어들며, ^85mKr과 유사한 감소현상을 보임

- 중기(¹³⁵Xe) : 반감기 9.14 시간, 핵폭발후 3-4일 정도에 생성량이 많은 반면 그 이후 량이 급격히 줄어 듬

• 장기(¹³³Xe) : 반감기 5.243일, 가장 장기간 동안 생성됨.

• 지하 핵실험의 경우 폭발에 의한 충격이 구 대칭으로 퍼져나가기 때문에 P파가 효율적으로 전달되는 반면, 지하 단층면을 따라 미끄러지거나 붕괴되는 지진의 경우는 S파의 횡적 운동을 가속화함.

그림 3 - 지진파 비교(출처 : U.S National Data Center)

원자력, 묻고 답하기 중

작성자: 한국원자력학회 소통위원회