지르코늄...고온에서 물과 반응해 수소 발생
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지르코늄...고온에서 물과 반응해 수소 발생
  • 서산시대
  • 승인 2021.05.25 20:29
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대량의 수소는 폭발 일으켜...원자로의 냉각은 무척 중요

특별기고
사진: 김병민 한림대 나노융합스쿨 겸임교수
지르코늄의 바닥상태 전자배치 모형

20113월 일본 후쿠시마에서 원자력 발전소가 폭발했다. 이 사건으로 원자력에 대한 여러 가지 시선이 생겼고 그 존폐를 두고 갈등을 빚어오고 있다. 당시 사건의 원인은 지진과 쓰나미로 인한 정전이었다. 원전은 지진을 감지해 자동 셧다운 됐지만 비상발전체계 침수로 인해 원자로 냉각에 실패했던 것이다. 결국 멜트 다운으로 다수의 원자로가 녹아내린 최초의 사건이 됐다.

원자력은 핵분열을 통해 에너지를 얻는 방식이다. 여기에 우라늄-235가 사용되는데, 초기 우라늄에 중성자를 충돌시키면 우라늄-236이 되며 불안정한 원소가 바로 분열한다. 분열하며 높은 에너지와 평균 2.5개의 중성자를 방출한다. 그리고 다른 우라늄과 충돌하며 연쇄 반응을 한다. 중성자가 중요하므로 원자로는 중성자를 흡수하지 않는 물질로 만들어야 한다.

바로 지르코늄이 원자력 안정성과 효율에서 유일하다. 지르코늄은 고온에서 물과 반응해 수소를 발생시킨다. 대량의 수소는 폭발을 일으키기 때문에 원자로의 냉각은 무척 중요하다.

☞AGE DATING
☞AGE DATING

AGE DATING

기 우라늄에 중성자를 충돌시키면 우라늄-236이 되며 불안정한 원소가 바로 분열한다. 분열하며 높은 에너지와 평균 2.5개의 중성자를 방출한다. 그리고 다른 우라늄과 충돌하며 연쇄 반응을 한다. 중성자가 중요하므로 원자로는 중성자를 흡수하지 않는 물질로 만들어야 한다. 바로 지르코늄이 원자력 안정성과 효율에서 유일하다. 지르코늄은 고온에서 물과 반응해 수소를 발생시킨다. 대량의 수소는 폭발을 일으키기 때문에 원자로의 냉각은 무척 중요하다.

☞IMITATION
☞IMITATION

IMITATION

산화지르코늄인 지르코니아는 내열성 세라믹스의 재료로 쓰인다. 입방형인 큐빅 지르코니아는 다이아몬드와 굴절률이 비슷해 모조 다이아몬드로 쓰이기도 한다. 산화물이 아닌 금속으로서는 핵연료 피복재, 핵분열 실험의 방어재 등으로 널리 쓰인다. 내식성, 경도, 전연성 등이 모두 우수하다.

Zr

40

원자가전자 : 4

원자량 : 91.224g/mol

전자배열 : [Kr]4d25s2

zirconium

지르코늄

전이금속

김병민 한림대 나노융합스쿨 겸임교수
김병민 한림대 나노융합스쿨 겸임교수

 

 


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