핵분열
핵분열 (核分裂, Nuclear fission)은 무거운 원자핵이 쪼개져 두 개 이상의 가벼운 원자핵으로 나뉘는 과정이다. 이 과정에서 질량 결손이 발생하며, 막대한 양의 에너지와 함께 중성자가 방출된다. 핵분열은 자연적으로도 발생할 수 있지만, 일반적으로는 중성자와 같은 입자를 무거운 원자핵에 충돌시켜 유도한다.
핵분열 반응은 연쇄 반응을 일으킬 수 있는데, 이는 핵분열 과정에서 방출된 중성자가 다른 원자핵을 분열시키는 반응을 유도할 수 있기 때문이다. 이러한 연쇄 반응은 핵무기나 원자력 발전소와 같이 제어되거나 제어되지 않은 상태로 이용될 수 있다.
핵분열에 사용되는 대표적인 핵종으로는 우라늄-235 (235U)와 플루토늄-239 (239Pu)가 있다. 이들 핵종은 중성자를 흡수하여 불안정해진 후 분열하며, 이때 방출되는 중성자는 다시 다른 핵종의 분열을 유도한다. 핵분열 시 발생하는 에너지는 아인슈타인의 질량-에너지 등가 원리 (E=mc2)에 따라 질량 감소분에 비례한다.
핵분열은 1938년 독일의 과학자 오토 한과 프리츠 슈트라스만(Fritz Strassmann)에 의해 처음 발견되었으며, 이후 리제 마이트너와 오토 로베르트 프리슈(Otto Robert Frisch)에 의해 이론적으로 설명되었다. 이 발견은 핵에너지 이용의 가능성을 열었으며, 원자력 발전과 핵무기 개발에 큰 영향을 미쳤다.
핵분열은 현재 원자력 발전의 핵심적인 원리이며, 방사성 동위 원소 생산, 의학적 진단 및 치료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 핵분열 과정에서 발생하는 방사성 폐기물 문제는 해결해야 할 중요한 과제로 남아있다.