방사선이란? - 1

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학의 흥. 재. 과입니다!

 

인류는 지난 1986년 체르노빌 원전 폭발 사고와

2011년 동북부 지진과 쓰나미로 인한 일본 후쿠시마 원전 사고로 인해

전 세계적으로 방사능에 대한 무서움을 직접 느낄 수 있었습니다.

 

후쿠시마는 물론 약 40년 가까이 지난 체르노빌 조차 사람이 살지 못하고

일명 '죽음의 땅'이라고 불릴 정도로 방사능 노출의 위험이 심각한 상황인데요.

 

이토록 무섭고 위험하다는 이미지가 강하지만

사실 모든 방사선이 인간에게 해만 끼치는 것은 아닙니다.

 

오늘은 방사선의 개념과 방출 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다!

 

 

 

방사선

 

방사능을 한마디로 정의하자면 방사선 물질이 붕괴될 때 원자핵에서 나오는 

입자의 흐름 또는 파동을 의미합니다.

 

방사선은 크게 두 가지의 성질로 구분되는데 입자의 흐름 성질을 나타내는 입자방사선과

파동의 성질을 나타내는 전자기 방사선을 알아햐 하는데요!

 

1. 입자방사선

 

※ 입자방사선의 핵심 원리

불안정한 원자핵이 붕괴를 통하여

안정한 상태로 가려고 한다는 것

 

알파 붕괴

 

알파붕괴의 대표적인 예로 우라늄을 들어볼까요?

원자번호 92번인 우라늄(U)은 원자핵 속 양성자가 92개가 있다는 뜻으로

(+) 성질인 양성자가 뭉쳐져 있기에 상당히 불안정한 상태입니다.

 

이 우라늄은 안정한 상태로 돌아가기 위해 원자번호 2번인 헬륨(He)이 붕괴되어

원자번호 90번의 토륨(Th)으로 변하게 됩니다!

 

이때 원자핵이 붕괴돼서 나오는 방사선이 바로 알파선입니다!

 

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베타 붕괴

 

베타 붕괴 또한 불안정한 핵이 붕괴되어 생기는 현상인데요!

 

원자핵을 구성하는 입자는 크게 양성자와 중성자로 나뉩니다.

이 양성자와 중성자가 특정값으로 유지되면 안정한 상태인 것입니다.

 

하지만 양성자와 중성자의 균형이 맞지 않으면 안정한 상태로

돌아가기 위하여 베타 붕괴를 하기 시작합니다.

 

① 양성자 > 중성자

양성자가 중성자 보다 더 많은 양성자 과잉 원자핵의 경우

양성자가 중성자로 바뀌게 되면서 베타(+) 입자를 방출

 

② 중성자 > 양성자

중성자가 양성자 보다  더 많은 중성자 과잉 원자핵의 경우

중성자가 양성자로 바뀌게 되면서 베타(-) 입자를 방출

 

이 처럼 베타 붕괴를 통하여 나오는 방사선을 베타선이라고 합니다!

 

내용이 다소 어려웠을 수 있지만 핵심은 불안정한 핵이 붕괴되어

알파선과 베타선이 나온다!라고만 정리하시면 됩니다!

 

방사선의 종류

 

2. 전자기 방사선

 

그렇다면 저희에게 익숙한 엑스선(X-Ray), 감마선은 무엇일까요?

 

원자핵은 들뜬상태와 바닥상태로 구분되는데요.

원자핵이 높은 에너지 상태에 있는 것을 "들뜬상태"라고 하며

낮은 에너지 상태에 있는 것을 "바닥상태"라고 합니다.

 

비유하자면, 사람이 흥분하거나 긴장하게 되면 에너지가 넘치고 빠르게 행동하듯이

들뜬상태의 원자핵은 불안정하기에 에너지를 방출하려고 하는데요.

이러한 에너지를 방출하면 조용하고 차분한 바닥상태가 됩니다.

 

이때 방출되는 에너지가 엑스선과 감마선의 형태로 나오는 것입니다!

 

엑스선

 

엑스선은 외부에 있는 전자가 외부의 고속 전자에 의해 튕겨져 나오거나

원자핵에 의해 끌어당겨진 전자가 감속되면서 전자파를 방출할 때 생성되는 파장입니다.

 

감마선

 

감마선은 들뜬상태의 원자핵이 바닥상태로 될 때 

매우 짧은 파동의 에너지가 방출되게 되는데 이것이 바로 감마선입니다.

 

 

정리하자면 방사선은 알파선, 베타선, 엑스선, 감마선으로 나뉘게 되며

다음 포스팅에는 각각의 특성에 따라 환경과

사람의 인체에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보도록 하겠습니다!

 

이상 흥. 재. 과였습니다!