플루토늄탄·수소탄, 유지보수 안 하면 ‘수류탄’

고폭장약 교환하고 핵물질 보충해야

고농축우라늄탄 숨기면 심각

현대 핵무기 대부분은 삼중수소를 저장하고 있는데 반감기가 12년 정도라 주기적으로 충전해줘야 핵무기의 신뢰도를 유지할 수 있다.

플루토늄은 방사성 붕괴가 활발해 다량의 방사선을 내면서 스스로 뜨거워진다. 방사선이 플루토늄 금속에 미치는 장기적 영향이 어떠한지는 상당 부분 군사기밀에 묶여 있지만, 어쨌든 지속적인 고방사선, 고열, 고온 아래서 금속 결정구조가 흐트러지고 뒤틀어지게 될 것임은 말할 나위가 없다. 핵무기 유지보수 일정은 비밀에 부치고 있지만, 삼중수소와 플루토늄의 열화를 고려하면 5~6년에 한 번씩, 플루토늄 순도가 90%를 밑돌면 3~4년에 한 번씩 핵물질을 재충전해야 한다. 물론 유지보수를 제대로 하지 않더라도 사용할 수 있겠지만 폭발력은 큰 폭으로 떨어진다.

핵무기에 들어 있는 불안정한 물질 중 고폭장약도 있다. 현대 무기엔 대부분 화학적으로 안정된 화약을 쓴다. 그러나 이는 핵무기 노심부의 불순물인 플루토늄240에서 나오는 감마선과 붕괴열을 받아 열화현상이 일어난다. 장약이 팽창하고 균열하고 렌즈가 뒤틀리고 결정체가 군데군데 갈라지면 폭발 시 위력을 제대로 낼 수가 없다. 장약이 시간과 함께 성능이 저절로 떨어지므로 정기적으로 재충전해야 한다. 북한처럼 화약 기술이 떨어지는 경우 1~2년 안에 바꿔 끼우지 않으면 ‘수소탄’은 순식간에 ‘수류탄’으로 전락할 수 있다.

폭탄 중심에 자리한 플루토늄에선 방사성 붕괴로 알파선이 계속 나온다. 이는 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어진 헬륨으로, 플루토늄 해면체에 미세한 기포를 형성해 내폭의 대칭성을 파괴한다. 이에 따라 폭발이 안 되거나 되더라도 위력이 떨어지게 된다. 붕괴열은 금속 구(球) 형태를 일그러지게 하고 방사선은 해면체의 결정구조를 흐트러지게 한다. 플루토늄은 통상 6가지 동소체로 이루어져 있는데 방사선과 붕괴열은 동소체 간 변이를 일으킬 수 있다. 따라서 정기적으로 플루토늄 해면체를 완전히 갈아 끼워줘야 한다.

핵무기는 핵이 분열하거나 융합할 때 핵을 이루는 양성자와 중성자의 질량이 줄면서 뿜어져 나오는 거대한 에너지를 이용한다. 인류의 최종 병기이자 20세기 공학의 집대성이다. 금과옥조처럼 다루지 않으면 애물단지, 고철로 전락한다. 2~3년 간격의 정기점검과 수시 유지관리는 핵을 가진 나라가 치러야 할 값비싼 대가다. 게을리했다간 호랑이 발톱이 고양이 발톱으로 전락한다.


오래 숨겨두어도 성능 유지
우라늄을 농축하는 방식으로도 핵무기를 만들 수 있다. 천연에 존재하는 방사성원소의 하나인 우라늄은 우라늄235의 함량에 따라 천연우라늄, 저농축우라늄, 고농축우라늄 등으로 구분된다. 우라늄235는 전체 우라늄의 0.7%에 해당하며 원자핵분열을 할 수 있다. 원심분리기나 레이저 장치를 활용해 천연우라늄에서 우라늄235를 분리해 그 농도를 인위적으로 높이는 것을 농축이라고 한다. 고농축우라늄탄은 우라늄235의 비율을 90% 이상 높인 것이다. 원자력발전소의 핵연료로 쓰는 농축우라늄의 농축도는 3~5%다.

북한이 고농축우라늄 핵무기를 실제로 보유하고 있는지, 만약 그렇다면 얼마나 보유하고 있는지 정확히 알지 못하는 실정이다. 다만, 북한의 1차와 2차 핵실험은 플루토늄 방식으로 진행됐지만 3차 핵실험엔 우라늄이 이용됐다. 북한이 고농축우라늄탄을 확보했거나 거의 접근한 것으로 짐작되는 대목이다.

한미 정보당국은 북한이 고농축우라늄 600〜700㎏ 이상을 확보한 것으로 추정하고 있다. 미국 핵 과학자 지그프리드 헤커 박사는 2010년 11월 북한을 방문한 뒤에 “북한이 2000대의 원심분리기를 가동하고 있다”고 말했다. 이에 따르면 북한은 연간 최대 40㎏의 고농축우라늄을 생산한다는 계산이 나온다. 핵무기 1기에 고농축우라늄 15~20㎏이 들어가기 때문에 연간 2개 정도의 고농축우라늄 핵탄두를 만들 수 있다. 북한엔 2000만t으로 추산되는 엄청난 양의 우라늄이 매장돼 있다.

고농축우라늄 핵탄두는 반영구적으로 보관할 수 있다. 오랫동안 숨겨두어도 성능을 계속 유지할 수 있는 것이다. 따라서 김정은이 상당량의 핵탄두를 숨긴다고 가정할 때, 이 중 고농축우라늄탄이 얼마나 되는지 중요하다. 그가 고농축우라늄탄을 많이 숨길수록, 한국과 미국의 근심은 깊어질 수밖에 없다."


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숨겨둔 핵무기 사용연한은?6차례 실험으로 만들어진 북한의 핵은 한국과 인류에겐 실존하는 위협이고 자연엔 명백한 위해다. 마지막 실험은 히로시마에 투하된 핵폭탄의 10~20배 위력을 보인 것으로 평가된다.…shindonga.donga.com

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북한이 고농축우라늄 핵탄두를 만들어 보유하고 있다면 진짜 골머리 아파짐 보관 관리하기 용이하고 반영구적으로 보관할 수 있기  때문임