SCIENCE 3D | 원자핵 쪼개기 (핵분열과 연쇄 반응)

무슨 일이 일어났나

핵분열(nuclear fission)은 무거운 원자핵이 중성자를 맞고 대략 같은 크기의 두 조각으로 쪼개지는 일이고(NRC), 이때 중성자가 보통 2~3 개, 평균 2.43 개 새로 나옵니다(NRC · LBL).

새 중성자가 다른 원자핵을 또 쪼개면 반응이 스스로 되풀이되는데, 이것이 연쇄 반응입니다(NRC). 시뮬레이터에서 나오는 중성자를 평균 2 개로 줄이면 화면 10 초에 k 가 1.09 로 1 에 가까워지고 중성자는 164 개에 머뭅니다.

시뮬레이터는 ²³⁵U + n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3n 한 가지의 질량 차이로 쪼개짐 한 번에 173 MeV 를 셈합니다. LBL 이 적은 «약 200 MeV» 보다 작은 것은 조각들이 뒤이어 붕괴하며 내는 에너지를 빼고 셈했기 때문입니다.

격자 칸과 확률은 지어낸 모형 값이라 감속재 · 늦게 나오는 중성자 · 연료 소모 같은 실제 원자로의 성질은 들어 있지 않고, 연쇄 반응이 불어나거나 꺼지는 모습만 보여 줍니다.

💡 생활 속 예시

도미노를 촘촘히 세우면 하나가 넘어질 때 여럿이 따라 넘어지지만, 사이를 띄우면 연쇄가 곧 멈춥니다 — 중성자가 다음 원자핵을 맞힐 수 있느냐가 연쇄 반응을 정합니다.
단체 대화방의 소식은 한 사람이 평균 두 사람 넘게 전하면 금세 퍼지고 한 사람보다 적게 전하면 곧 잠잠해지는데, 증배 계수 k 가 1 보다 큰지 작은지와 같은 이치입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

핵분열은 원자핵이 가루처럼 잘게 부서지는 것이다.
핵분열에서 무거운 원자핵은 대략 같은 크기의 두 조각으로 쪼개지고, 중성자가 보통 2~3 개 함께 나옵니다. 출처
연쇄 반응은 한번 시작되면 막을 수 없다.
원자로에서는 연료 설계와 제어봉이 핵반응의 세기를 제한합니다. 출처

누가 왜 찾았나

1938 년 오토 한 · 리제 마이트너 · 프리츠 슈트라스만이 핵분열을 밝혔고(DOE), 1939 년 마이트너와 오토 프리시는 원자핵이 쪼개진다는 해석을 내놓았습니다(DOE). 1942 년 12 월 2 일에는 엔리코 페르미가 이끈 시카고 대학교의 시카고 파일 1 호 실험이 처음으로 스스로 이어지고 제어되는 연쇄 반응을 이루었습니다(DOE).

확인된 값

핵분열을 밝힌 해 — 오토 한 · 리제 마이트너 · 프리츠 슈트라스만: 1938 출처
마이트너 · 프리시가 «원자핵이 쪼개진다» 를 발표한 해: 1939 출처
우라늄-235 핵분열 한 번의 에너지 약 200 MeV (≈ 3.2 × 10⁻¹¹ J): 3.2e-11 J 출처
핵분열 한 번에 나오는 중성자 수의 평균: 2.43 개 출처
핵분열 때 나오는 중성자 (보통 2~3 개, NRC): 2–3 개 출처
연쇄 반응 — 스스로 되풀이를 일으키는 반응 (NRC): self-repeating reaction 출처
핵분열 때 무거운 핵은 대략 같은 두 조각으로 쪼개진다: roughly equal parts 출처
처음으로 스스로 이어지는 제어된 연쇄 반응 — 1942 년 12 월 2 일 (시카고 대학교, 엔리코 페르미): 1942-12-02 출처
천연 우라늄 속 우라늄-235 의 몫: 0.7 % 출처
시카고 파일 1 호 실험을 이끈 사람 — 엔리코 페르미 (Enrico Fermi): Enrico Fermi 출처
연료 설계와 제어봉이 반응의 세기를 제한한다: control rods 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-06]
잉글랜드 · KS4 Physics: Atomic structure
일본 · 高等学校物理基礎 (2) 様々な物理現象とエネルギーの利用

출처

https://www.energy.gov/science/doe-explainsnuclear-fission(확인 2026-11-12)
https://www.energy.gov/science/doe-explainsnuclear-data(확인 2026-11-12)
https://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/14/1.html(확인 2026-11-12)
https://www.nrc.gov/facilities-safety/radiation-protection/radiation-and-its-health-effects/radiation-basics(확인 2026-11-12)
https://www.nrc.gov/education-regulatory-research/glossary/chain-reaction(확인 2026-11-12)
https://www.nrc.gov/education-regulatory-research/glossary/fission-fissioning(확인 2026-11-12)
https://www.energy.gov/ne/articles/beyond-oppenheimer-how-nuclear-weapons-and-nuclear-reactors-are-different(확인 2026-11-12)
https://www.nrc.gov/facilities-safety/fuel-cycle-facilities/uranium-enrichment(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1944/hahn/facts/(확인 2026-11-12)

원자핵 쪼개기 (핵분열과 연쇄 반응)