2-1. 핵분열 — 무거운 원자핵이 쪼개질 때

[1단계] 무슨 문제지? — 각설탕 한 개로 도시 하나를 밝힐 수 있다고?

이런 상상을 해봐

지금까지 우리는 원자핵이 얼마나 작은지, 그리고 양성자끼리 밀어내는 데도 핵이 유지되는 이유(강한 핵력)를 알아봤어. 그리고 바로 직전에 결합 에너지라는 것을 배웠지 — 핵을 쪼개거나 합치면 에너지가 나올 수 있다는 놀라운 사실!

자, 여기서 정말 놀라운 이야기를 하나 해줄게.

각설탕 한 개를 생각해봐. 무게가 약 3~4그램밖에 안 되는, 커피에 넣으면 녹아버리는 그 작은 설탕 덩어리 말이야. 그런데 만약 이 각설탕만큼의 우라늄 원자핵을 전부 쪼갤 수 있다면, 거기서 나오는 에너지로 서울 같은 대도시의 수만 가구에 하루 종일 전기를 공급할 수 있어!

잠깐, 이게 말이 돼? 그 작은 덩어리에서?

석탄이나 석유를 태우면 에너지가 나오잖아. 하지만 같은 무게의 우라늄에서 나오는 에너지는 석탄을 태울 때의 약 200만 배나 돼. 200만 배! 숫자가 너무 커서 감이 안 올 수도 있으니까 이렇게 비교해볼게:

놀라운 사실! 우라늄 1kg이 내는 에너지는 석탄 약 2,700톤을 태울 때 나오는 에너지와 맞먹어. 대형 트럭 100대 이상 분량의 석탄을, 손바닥 위에 올려놓을 수 있는 우라늄 한 덩어리가 대신하는 거야!

대체 이 엄청난 에너지는 어디서 오는 걸까? 원자핵을 "쪼갠다"는 것은 정확히 무슨 뜻이고, 왜 에너지가 나오는 걸까? 그리고 이것이 바로 원자력 발전소가 전기를 만드는 원리라고?