방사능

방사능 (放射能, radioactivity)은 불안정한 원자핵이 자발적으로 붕괴하면서 방사선을 방출하는 현상이다. 방사선은 에너지의 흐름이며, 입자 형태(알파 입자, 베타 입자 등) 또는 전자기파 형태(감마선, X선 등)로 존재할 수 있다. 방사능을 띄는 물질을 방사성 물질이라고 한다.

개요

방사능은 앙투안 앙리 베크렐에 의해 1896년에 우라늄에서 처음 발견되었으며, 이후 마리 퀴리와 피에르 퀴리에 의해 토륨, 폴로늄, 라듐 등 다른 원소에서도 발견되었다. 방사능은 원자핵의 구조적 불안정성으로 인해 발생하며, 특정 원자핵은 안정적인 상태로 변환되기 위해 방사선을 방출한다. 이러한 과정을 방사성 붕괴라고 한다.

방사성 붕괴

방사성 붕괴는 여러 가지 방식으로 일어날 수 있으며, 주요 붕괴 형태는 다음과 같다.

• 알파 붕괴: 무거운 원자핵이 헬륨 원자핵(알파 입자)을 방출하는 과정이다. 알파 입자는 +2의 전하와 비교적 큰 질량을 가지며, 투과력이 약하다.
• 베타 붕괴: 원자핵 내의 중성자가 양성자로 변환되면서 전자(베타 입자)와 반중성미자를 방출하는 과정(β⁻ 붕괴) 또는 양성자가 중성자로 변환되면서 양전자(베타 입자)와 중성미자를 방출하는 과정(β⁺ 붕괴)이다. 베타 입자는 알파 입자보다 투과력이 강하다.
• 감마 붕괴: 들뜬 상태의 원자핵이 감마선을 방출하면서 에너지 준위를 낮추는 과정이다. 감마선은 전자기파의 일종으로, 투과력이 매우 강하다.
• 자발 핵분열: 매우 무거운 원자핵이 두 개 이상의 작은 원자핵으로 쪼개지는 과정이다. 이 과정에서 중성자와 에너지가 방출된다.

방사능의 측정 단위

방사능의 세기를 나타내는 단위는 베크렐(Bq)이며, 1 Bq은 1초당 하나의 원자핵이 붕괴하는 것을 의미한다. 흡수선량의 단위는 그레이(Gy)이며, 물질 1kg당 흡수된 에너지의 양을 나타낸다. 인체에 미치는 영향을 고려한 유효선량의 단위는 시버트(Sv)이다.

방사능의 이용

방사능은 다양한 분야에서 활용된다.

• 의료: 암 치료(방사선 치료), 진단(PET, SPECT 등), 의료 기기 살균 등에 사용된다.
• 산업: 비파괴 검사, 두께 측정, 누출 검사, 연대 측정 등에 사용된다.
• 에너지: 핵발전의 연료로 사용된다.
• 연구: 기초 과학 연구, 신약 개발 등에 사용된다.

방사능의 위험성

방사능은 과도하게 노출될 경우 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 높은 선량의 방사선에 급성으로 노출되면 급성 방사선 증후군을 일으킬 수 있으며, 낮은 선량이라도 장기간 노출될 경우 암 발생 위험을 증가시킬 수 있다. 따라서 방사성 물질을 취급할 때는 적절한 안전 조치를 취해야 한다.