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악티늄족 원소의 일종으로, 원자번호 92번.
천연에 존재하는 방사성 원소의 하나. 결정구조는 사방정계이며 공간군은 Cmcm. 자연에 유의미한 양이 존재하는[2] 원소 중 원자번호가 가장 크며, 우라늄 다음의 초우라늄 원자부터는 인공 원소로 간주된다.
이름의 유래는 그리스 로마 신화의 프로토게노이 신인 우라노스(Οὐρανός)에서 따 왔다. 이 때문에 앵글리시라는 순수 게르만 계열 영어 어휘만 사용하자는컨셉충사람들은 북유럽 신화에서 비슷한 포지션을 가진 최초의 거인이자 신인 이미르의 이름을 따서 'Ymirstuff'라고 쓰기도 한다.
홑원소물질로 처음으로 분리한 것은 1842년 프랑스의 E.M.펠리고이다. 또 1896년경 프랑스의 A.베크렐은 우라늄 화합물이 흑색종이를 통과해서 사진 건판을 감광시키는 사실에 주목하여 방사능을 발견했다.
높은 밀도 덕에 방사능 차폐막이나 전차용 장갑재로도 쓰인다. 도자기나 유리에 산화 우라늄을 넣어 자외선이 닿을 때 선명한 황록색의 빛을 발하게 만들기도 한다.[5] 모스 경도는 6이다.
자연계에 몇 가지의 동위원소가 존재하며, 현재 지구상의 우라늄의 99.284%는 238U이고 핵연료로 쓸모있는 235U[6]는 0.7% 남짓하다.[7] 주된 이유는 둘의 반감기 차이. 238(약 45억 년)보다 235(약 7억 년)의 반감기가 훨씬 짧아 자연계에서는 이미 대부분의 235U가 붕괴해 없어져 버렸기 때문이다. 따라서 지구가 형성된 초창기 약 45억 년 전에는 235U의 비율이 20%을 넘겼을 것이라고 추측된다.[8] 인류의 문명이 수십억 년 빨랐다면 자연 우라늄으로 경수로를 돌릴 수 있었을 것이다.[9]
234U는 천연 우라늄의 0.0055% 정도의 극미량을 차지하는데, 반감기는 24만 5500년으로 짧지만 238U의 붕괴 사슬에 속해서 자연에 항상 일정량이 존재한다. 상업적인 용도는 없지만 연구용으로 소량 생산할 때는 오래된 238Pu에 붕괴산물로 함유된 것을 추출하는 방법으로 얻는다. 반감기가 2342만년인 236U는 원자로에서 235U가 중성자를 흡수할 때 약 15%의 확률로 생성되는데[10], 비핵분열성이라 딱히 쓸모는 없고 폐 핵연료에서 유래한 우라늄의 방사능을 높여 재사용을 곤란하게 만드는 골칫거리 취급을 받는다. 반감기가 15만 5천년인 233U는 핵분열성 동위원소인데, 토륨 원자로가 바로 232Th에 중성자를 쪼여 이를 생성해 핵분열에 이용한다는 구상이다. 냉전기에는 233U를 핵무기의 원료로 사용하려는 시도가 있어 플루토늄과 섞어 핵무기의 코어를 만들어 기폭시키는 실험이 이루어진 바가 있으나 토륨에 중성자를 쪼여 생산할 때 230Th(238U의 붕괴산물)의 함량이 높거나 중성자의 에너지가 높으면 강한 감마선을 내는 232U가 함께 생성되는 문제가 있어 플루토늄에 비해 불리하기 때문에 핵무기 제조에 사용되지는 않는다. 토륨을 이용하면 꽤 많은 양의 233U를 제조할 수는 있어 냉전기에 2톤 가량이 생산되었고, 의료용 방사성 동위원소 생산에도 이용된다.
핵연료로 쓰이는 물질이라 희소한 자원일 것 같지만 사실 우라늄은 방사성 원소 중에서는 비교적 흔한 물질이다. 지각의 존재량 기준 주석 만큼이나 풍부해서 의외로 저렴한 편. U3O8의 형태로 팔리는데, 시세는 2025년 10월 기준으로 대략 파운드당 82달러, 그러니까 U3O8 kg당 11.8만 원 정도 하는 셈이다. 그 때문에 천조국이 날탄이나 전차 장갑에 아낌없이 열화우라늄을 쓸 수 있는 것. 물론 핵연료로 쓸모가 있는 235로 한정하면 백금만큼 희소성이 높고, 플루토늄 정도 되는 물질은 막 쓰기 어려울 정도로 비싸다. 참고로 방사성 원소들 중에서 가장 흔한 것은 토륨이다.[11]
다만 태양계 전체로 보면 유의미한 양이 있는 원소 중 가장 희귀하다. 오히려 금이나 백금이 더 흔할 정도이다. 그럼에도 지구 지각에서 금/백금보다 우라늄이 흔한 이유는 다른 원소들과 화합하여 내핵으로 가라앉지 않고 지각에 남을 수 있었기 때문이다.
실용적 핵폭발을 일으키려면 적어도 20% 이상의 농축도를 가져야 한다. 이런 20% 이상의 농축도를 가진 우라늄을 고농축 우라늄 (HEU, highly-enriched uranium) 이라고 부른다. 통상 핵무기에는 90% 이상 통상 94-98% 급의 고농축 무기급 우라늄(weapon-grade uranium) 을 쓴다. 무기급 우라늄은 핵무기에만 쓰이고 있는 건 아니고 핵잠수함 등 특수한 원자로의 핵연료로도 쓰고 있다. 미국이나 영국 중국 등의 핵추진 잠수함의 핵연료도 원자로의 크기를 줄이고 연료교체가 수명을 늘이기 위해 90% 이상 94% 정도의 무기급 우라늄을 쓰고 있다.
하지만 90% 이하라고 핵무기로 쓸 수 없는 것은 아니다. 다만 임계질량이 크게 늘어나고 폭발효율도 크게 떨어진다. 20% 정도 농축도면 최소한의 핵분열에 필요한 임계 질량이 무려 800 kg 으로 엄청나게 늘어나고 폭발 효율도 극도로 저하해 폭발력도 대량의 재래식 폭발물의 범위로 떨어져 핵무기로서 실용성이 없다. 그래서 원자력의 평화적 상업적 이용에는 주로 농축도 20% 이하의 저농축 우라늄(LEU, low-enriched uranim) 을 사용하다.
우라늄을 고농도로 농축하려 할수록 많은 노력이 들어간다. 원심분리기 등으로 우라늄의 농축도를 올리는 데 드는 노력이나 설비나 에너지 등을 분리작업단위 SWU (Separative Work Unit) 이라고 측정한다. 1톤의 천연 금속 우라늄 (0.7%)을 원자로에 쓸만한 4.5% 의 우라늄 120 kg 으로 농축하는 데 드는 작업량을 800 SWU 정도라고 한다면 20% 짜리 26 kg 을 만드는 데는 1,100 SWU 정도, 90%의 의 무기급 농축 우라늄 5.6 kg 을 생산하는 데 드는 작업량은 1300 SWU 정도 들어간다. 즉 4.5% 나 20%의 저농도 우라늄 에서 90%의 무기급 우라늄까지 끌어올리는 데는 작업해야 하는 우라늄의 양이 적어져 생각보다 많은 노력이 들지는 않는다.
일반적으로 대부분의 경수로 원자로는 4.5% 정도 농축도의 우라늄을 사용하고 있다. 일부 중수로 등은 아예 농축하지 않은 0.7% 농축도의 천연우라늄 을 사용할 수도 있다. 이런 경수로용 농축 우라늄은 러시아가 전 세계 수요의 40-50% 가량을 공급하고 미국 영국 프랑스 등 여러 나라에서 상업적으로 공급하고 있다.
방사능 동위원소 생산과 연구 등에 쓰이는 실험용이나 학술용 원자로나 최근의 기술 발전으로 주목받고 있는 SMR 등의 일부 원자로들은 노의 크기를 축소하고 연료교체 주기를 늘리기 위해 19.5% 등 저농축 우라늄의 경계 20%에 가까운 농축도의 우라늄을 쓰고 있다. 이런 20% 에 가까운 농축도의 우라늄은 고순도 저농축 우라늄 (HALEU High-Assay LEU) 라고 부른다. HALEU 는 현재는 상업적인 대량 공급이 이루어지고 있지 않지만 상업적 생산과 공급을 위해 러시아 미국 영국 등이 공장 건설등을 추진 중이다.
당연하지만 우라늄 농축공정은 플루토늄 생산과 마찬가지로 매우 민감한 사항이라, 다른 국가에서 농축공장을 짓는다고 하면 이런 국가들에서 노발대발한다. 이란이 농축공장 짓는 것에 대해서 미국이 과민반응 하는 걸 보면 잘 알 수 있을 듯. 그 때문에 대한민국에선 정광을 사와서 해외에 맡긴 뒤에 농축된 우라늄을 다시 국내에서 연료로 가공하여 사용하는뻘짓 여러모로 복잡한 방법을 쓰고 있다. 현재 북한이 원심분리기를 가지고 미국과 협상하고 싶어 하는 듯하다. 그도 그럴 것이, 플루토늄 생산과 다르게 우라늄 농축 때는 우라늄과 전기만 있으면 끝[23]이기 때문에 몰래몰래 만들 수 있다. 플루토늄의 경우엔 연료봉을 녹여야 되기에[24] 녹이는 과정에서 방사성 물질이 펄펄 날아가서 금방 들키는 단점이 있다.
당연히 고농축 우라늄은 핵무기로도 전용할 수 있으므로 미국 등 국제사회에서 대단히 민감하게 반응하는 요소이기도 하다. '핵 없는 세상'이라는 슬로건을 내걸은 버락 오바마 전 미국 대통령이 핵무기와 핵물질 감축을 목표로 2010년부터 2016년까지 핵안보정상회의를 주최해 국제적으로 이에 대한 논의를 진행하였으며, 한국에서 2012년에 열렸던 2차 정상회의에서는 무기로 전용될 수 있는 고농축 우라늄을 사용하는 연구용 원자로를 저농축 원자로로 전환하기로 국제적 합의를 이끌어 내기도 했다.
우라늄을 넣은 유리도 있다. 우라늄 유리 또는 투명한 노란색에서 착안해 바셀린 유리, 카나리 유리라고 불린다. 우라늄 유리는 0.01%의 산화 우라늄을 유리에 넣은 유리로, 우라늄이 발견된 뒤로 만들어온 전통있는 유리다. 퀴리부부 위인전에 우라늄 광석을 뺀 찌끄러기가 나오는데, 그 우라늄이 이 유리를 만들기 위한 용도였다. 보통 채도가 높은 연한 노랑색, 연두색 사이의 색을 띠는데, 사진처럼 자외선을 받으면 초록색으로 발광하는 형광 유리이다. 절대 야광 유리가 아니다! 방사능이 매우 낮아 소지하거나 사용해도 위험하지 않다.
1940년대 이전까지는 도자기 유약에도 활용되었다. 이 때문에 종종 골동품 도자기에서 미량의 방사능이 검출되거나, 상술한 우라늄 유리처럼 자외선 아래에서 약간의 초록빛을 내기도 한다. 우라늄을 넣은 유약을 소성하면 일반적으로는 얻을 수 없는 화려하고 쨍한 다홍색, 진한 노랑, 아이보리 색 등을 만들 수 있다. 1930년대에 유행한 미국의 Fiestaware가 대표적인데, Fiesta사의 모든 제품에 우라늄이 들어간 것은 아니고 가장 유명한 색상이자 최초로 선보였던 붉은색과 아이보리색 제품에 우라늄이 들어있다. 히로시마 원폭 투하가 있었던 1940년대에 들어 자취를 감췄으며, 오늘날에는 수집품으로서 고가에 거래된다. 방사능이 검출되나 위험한 정도는 아니다. 단, 사용은 권장되지 않는데, 방사능보다는 중금속 중독 문제가 더 크다. 납 유약, 도료와 마찬가지로 산성 음식에 녹아 나올 수 있기 때문이다.
열화우라늄은 방사능이 매우 낮기 때문에 다양한 용도로 쓰인다. 무거운 무게로 무게추로 쓰이거나 방사선 차폐재로 쓰이기도 한다. 높은 밀도를 이용한 관통자나 장갑판 같은 무기에도 쓰인다. 또한 방사능은 낮고 핵분열도 반감기가 지나지 않으면 하지 않으면서 다량의 중성자를 쐬면 핵분열하기 때문에 고속증식로의 연료나 수소폭탄 외피에 사용되어 위력을 증강시키는데 쓰이기도 한다.
우라늄은 바위, 토양 등 환경 전반에 분포하며, 특히 화강암에서 함량이 높다. 그래서 일상생활 중에도 하루에 평균 1~3㎍의 우라늄을 섭취하게 되며, 이 중 대부분이 자연스럽게 배출된다. 대한민국의 수돗물 우라늄 기준치는 30㎍/L이며 이는 WHO 및 미국과 동일한 수치다.
캐나다에서는 우라늄 시티란 곳이 있다. 그 지역 근처의 우라늄 광산에서 일하던 사람들이 살던 곳으로, 잘나갈 땐 5000여 명의 사람들과 더불어 CANDU 고등학교가 있었으나, 1983년 광산이 문닫으면서 현재는 여든아홉 명밖에 살지 않는다.
한국에는 현재 발견된 우라늄 광산은 없지만 대전광역시~금산군~옥천군 일대에 우라늄 광체가 있는 것이 확인되어 있다. 매장량은 최대 2353만톤 정도지만 품위가 0.35 가량으로 낮기 때문에 채산성이 없어 아직 개발하지 않고 있다. 다만 이 때문에 그 근방 지하수에는 미량의 우라늄이 포함되어, 대략 2004년 쯤 KAIST 등의 지하수에서 우라늄이 과다검출되어 논란이 된 적이 있다. 기사 유성온천이 라돈수로 유명한 것도 이 우라늄 광맥 때문.
그러던 2011년부터 2014년까지 호주의 한 채광회사가 대전 및 금산 일대의 우라늄 광체를 개발하여 그 우라늄을 20년 동안 대한민국의 원자력 발전소에 공급할 계획을 세웠었다고 한다. 물론 대전 시민, 금산 및 옥천 군민들이 반대하는 건 물론 지자체에서도 불허를 내렸다고. 그도 그럴 것이 보통 광산은 주변 지하수 및 생태계를 오염시키는 것은 물론 노동자들의 중금속 중독사례가 많은 만큼[27] 도시에서 멀리 떨어진 곳에 광산을 만든다. 하지만 대전이 되었든, 옥천이 되었든간에 근처에 300만(대전+세종+청주+옥천+금산)에 이르는 인구가 있으니...[28][29]
원소 기호가 로마자 한 글자로 되어 있는 원소[30] 중 가장 원자 번호가 높은 원소이다. 우라늄보다 원자 번호가 높은 원소들은 모두 두 글자로 되어 있으며, 새로 원소를 발견할 경우 명칭 확정시 원소 기호를 두 글자로 붙여야 한다는 IUPAC의 방침이 있다고 한다.
일반적으로 악티늄족의 저명성은 바닥을 기는데 반해 우라늄은 핵무기에 쓰이는 원소라서 그런지 예외적으로 저명한 원소이며, 비슷한 용도로 사용하는 플루토늄도 우라늄만큼 유명하다. 교과과정에서 핵분열의 단골적인 예시로 나오기도.
중국이 자연에서 0가금속우라늄을 발견했다고 한다.
우리 은하 전체에 있는 우라늄을 전부 모을 경우 지름이 100만 km를 넘는 구체를 만들 수 있다고 한다. # 해당 소스가 맞다고 보고 우라늄 밀도가 일정하다고 가정할 경우 전체 질량은 태양질량의 약 5배가 된다. [31]
일부 저금속 항성에서는 우라늄의 흡수선이 검출된 예가 있다. 방사성 동위원소 연대측정법으로 항성의 연대를 알아내는 데 유용하게 쓰일 수 있지만, 흡수선이 약한 데다 다른 금속선과 겹치는 경우가 많고[32] 흡수선의 파장이 주로 분광 관측에서 노이즈가 다소 큰 청색광이나 자외선 쪽에 몰려있어 검출이 어렵기 때문에 우라늄이 검출된 항성은 아직 몇 없다.
일반인들이 접할 기회가 적다 보니, 각종 매체에서는 녹색 보석이나 어둠 속에서 녹색으로 빛나는 금속 형태로 묘사된다. 실제 우라늄은 납처럼 밋밋하고 투박해 보이는 회색 금속[33]이고, 금속 우라늄이든 우라늄 화합물이든 어둠 속에서 빛나는 일은 없다. 아마 매체에서 묘사되는 우라늄의 모습은 우라늄이 함유된 유리인 우라늄 유리에서 따온 듯하다.[34] 우라늄 유리는 녹색이고, 야광은 아니지만 자외선을 받으면 형광을 낸다. 물론 우라늄도 특정 조건을 만족한 임계상태에서는 스스로 빛을 내기는 하지만, 그것을 가까이에서 봤다면 급성 방사선 증후군으로 금세 사망할 것이다. 몇몇 우라늄 광석은 실제로 녹색 결정인 것도 있지만(예: Torbernite[35], Cu(UO2)2(PO4)2 • 8 - 12 H2O) 핵연료와는 거리가 멀다. 일반적으로 핵연료제조를 위하여 채굴되는 우라늄 광석은 흑색의 피치블렌드 (UO2)이며, 현실에서 우라늄을 상징하는 색은 오히려 노란색인데, 과산화우라닐(UO4·nH2O)과 같은 피치블렌드에서 추출하는 6가 우라늄 이온인 우라닐(UO22+)을 포함한 화합물이 노란색이고, 옐로케이크도 지금은 검은색이지만 여기서 따 와서 옐로라는 이름이 붙었다.
욕설인 우라질의 순화어로도 쓰인다.
환경 문제나 정치적 이유 등으로 인해 세계적으로 우라늄 채광 기술에 대한 투자가 거의 끊긴 상황이다. 채산성을 개선하는 투자가 제때 이루어지지 않으면 100년 뒤엔 모자라게 될 수도 있다는 전망도 나오지만, 한 세기 뒤의 이야기라서 그런지 아직까지 업계에서 그렇다 할 개선 움직임이 없다.
족
주기
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
| 1 | <class=DNM GAS>H 수소 | <class=NBL GAS>He 헬륨 | ||||||||||||||||
| 2 | <class=AKM>Li 리튬 | <class=AEM>Be 베릴륨 | <class=MET>B 붕소 | <class=PNM>C 탄소 | <class=DNM GAS>N 질소 | <class=DNM GAS>O 산소 | <class=DNM GAS>F 플루오린 | <class=NBL GAS>Ne 네온 | ||||||||||
| 3 | <class=AKM>Na 소듐 | <class=AEM>Mg 마그네슘 | <class=PTM>Al 알루미늄 | <class=MET>Si 규소 | <class=PNM>P 인 | <class=PNM>S 황 | <class=DNM GAS>Cl 염소 | <class=NBL GAS>Ar 아르곤 | ||||||||||
| 4 | <class=AKM>K 포타슘 | <class=AEM>Ca 칼슘 | <class=TRM>Sc 스칸듐 | <class=TRM>Ti 타이타늄 | <class=TRM>V 바나듐 | <class=TRM>Cr 크로뮴 | <class=TRM>Mn 망가니즈 | <class=TRM>Fe 철 | <class=TRM>Co 코발트 | <class=TRM>Ni 니켈 | <class=TRM>Cu 구리 | <class=TRM>Zn 아연 | <class=PTM>Ga 갈륨 | <class=MET>Ge 저마늄 | <class=MET>As 비소 | <class=PNM>Se 셀레늄 | <class=DNM LIQ>Br 브로민 | <class=NBL GAS>Kr 크립톤 |
| 5 | <class=AKM>Rb 루비듐 | <class=AEM>Sr 스트론튬 | <class=TRM>Y 이트륨 | <class=TRM>Zr 지르코늄 | <class=TRM>Nb 나이오븀 | <class=TRM>Mo 몰리브데넘 | <class=TRM TE>Tc 테크네튬 | <class=TRM>Ru 루테늄 | <class=TRM>Rh 로듐 | <class=TRM>Pd 팔라듐 | <class=TRM>Ag 은 | <class=TRM>Cd 카드뮴 | <class=PTM>In 인듐 | <class=PTM>Sn 주석 | <class=MET>Sb 안티모니 | <class=MET>Te 텔루륨 | <class=DNM>I 아이오딘 | <class=NBL GAS>Xe 제논 |
| 6 | <class=AKM>Cs 세슘 | <class=AEM>Ba 바륨 | <class=LAN>(란) | <class=TRM>Hf 하프늄 | <class=TRM>Ta 탄탈럼 | <class=TRM>W 텅스텐 | <class=TRM>Re 레늄 | <class=TRM>Os 오스뮴 | <class=TRM>Ir 이리듐 | <class=TRM>Pt 백금 | <class=TRM>Au 금 | <class=TRM LIQ>Hg 수은 | <class=PTM>Tl 탈륨 | <class=PTM>Pb 납 | <class=PTM>Bi 비스무트 | <class=PTM>Po 폴로늄 | <class=MET TE>At 아스타틴 | <class=NBL GAS>Rn 라돈 |
| 7 | <class=AKM TE>Fr 프랑슘 | <class=AEM>Ra 라듐 | <class=ACT>(악) | <class=TRM TE>Rf 러더포듐 | <class=TRM TE>Db 더브늄 | <class=TRM TE>Sg 시보귬 | <class=TRM TE>Bh 보륨 | <class=TRM TE>Hs 하슘 | <class=TRM TE>Mt 마이트너륨 | <class=TRM TE>Ds 다름슈타튬 | <class=TRM TE>Rg 뢴트게늄 | <class=TRM LIQ TE>Cn 코페르니슘 | <class=PTM TE>Nh 니호늄 | <class=PTM LIQ TE>Fl 플레로븀 | <class=PTM TE>Mc 모스코븀 | <class=PTM TE>Lv 리버모륨 | <class=PTM TE>Ts 테네신 | <class=MET TE>Og 오가네손 |
| <rowclass=LAN>(란) | La 란타넘 | Ce 세륨 | Pr 프라세오디뮴 | Nd 네오디뮴 | <class=TE>Pm 프로메튬 | Sm 사마륨 | Eu 유로퓸 | Gd 가돌리늄 | Tb 터븀 | Dy 디스프로슘 | Ho 홀뮴 | Er 어븀 | Tm 툴륨 | Yb 이터븀 | Lu 루테튬 | |||
| <rowclass=ACT>(악) | Ac 악티늄 | Th 토륨 | Pa 프로트악티늄 | U 우라늄 | <class=TE>Np 넵투늄 | <class=TE>Pu 플루토늄 | <class=TE>Am 아메리슘 | <class=TE>Cm 퀴륨 | <class=TE>Bk 버클륨 | <class=TE>Cf 캘리포늄 | <class=TE>Es 아인슈타이늄 | <class=TE>Fm 페르뮴 | <class=TE>Md 멘델레븀 | <class=TE>No 노벨륨 | <class=TE>Lr 로렌슘 | |||
||<:><tablewidth=100%><table bgcolor=#fff,#1c1d1f><tablebordercolor=#00a495><#00a495>범례
<class=SLD> |
| • 배경색: 위와 같은 원소 종류 분류 |
| • 글자색: 표준 상태(298 K(25 °C), 1기압)에서의 원소 상태, |
| • 밑줄: 자연계에 없는 인공 원소 혹은 극미량으로만 존재하는 원소로, 정확한 원자량을 측정하기 어려움 |
| 관련 문서: 틀:확장 주기율표 |
| [math(\Huge\ce{{\large 92}U})] 우라늄 Uranium | |||
| 분류 | 악티늄족 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 238.029 | 밀도 | 19.1 g/cm3 |
| 녹는점 | 1132.3 °C | 끓는점 | 4131 °C |
| 용융열 | 9.14 kJ/mol | 증발열 | 417.1 kJ/mol |
| 원자가 | 2 | 이온화에너지 | 597.6 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.38 | 전자친화도 | 미확인 |
| 발견 | Martin H. Klaproth (1789) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-61-1 | ||
| 이전 원소 | 프로트악티늄(Pa) | 다음 원소 | 넵투늄(Np) |
| 악티늄족 | ||||||||||||||
| 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 |
| Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
1. 개요
| | |
| 우라늄 238 | 옐로케이크[1] |
천연에 존재하는 방사성 원소의 하나. 결정구조는 사방정계이며 공간군은 Cmcm. 자연에 유의미한 양이 존재하는[2] 원소 중 원자번호가 가장 크며, 우라늄 다음의 초우라늄 원자부터는 인공 원소로 간주된다.
2. 언어별 명칭
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34>언어별 명칭 | |
| 한국어 | 우라늄 |
| 독일어 | Uran(우란) |
| 스페인어 | uranio(우라니오) |
| 영어 | uranium(유레이니엄) |
| 일본어 | ウラン(uran, 우란) |
| 중국어 | 铀(yóu , 여우) |
| 프랑스어 | uranium(위라니엄) |
이름의 유래는 그리스 로마 신화의 프로토게노이 신인 우라노스(Οὐρανός)에서 따 왔다. 이 때문에 앵글리시라는 순수 게르만 계열 영어 어휘만 사용하자는
3. 역사
1789년 독일의 화학자 M. H. 클라프로트에 의해서 피치블렌드중에 함유되어 있음을 발견하여 1781년 토성의 바깥쪽에서 발견한 새 행성 Uranus(천왕성)에서 따서 명명되었다.[3]홑원소물질로 처음으로 분리한 것은 1842년 프랑스의 E.M.펠리고이다. 또 1896년경 프랑스의 A.베크렐은 우라늄 화합물이 흑색종이를 통과해서 사진 건판을 감광시키는 사실에 주목하여 방사능을 발견했다.
4. 특징
우라늄은 전성과 연성이 풍부한 은색 금속으로, 방사능을 가지고 있다. 우라늄은 반응성이 커 금속 상태는 물론 이산화물 상태에서도, 특히 분말상일 때는 쉽게 불이 붙는다.[4]높은 밀도 덕에 방사능 차폐막이나 전차용 장갑재로도 쓰인다. 도자기나 유리에 산화 우라늄을 넣어 자외선이 닿을 때 선명한 황록색의 빛을 발하게 만들기도 한다.[5] 모스 경도는 6이다.
자연계에 몇 가지의 동위원소가 존재하며, 현재 지구상의 우라늄의 99.284%는 238U이고 핵연료로 쓸모있는 235U[6]는 0.7% 남짓하다.[7] 주된 이유는 둘의 반감기 차이. 238(약 45억 년)보다 235(약 7억 년)의 반감기가 훨씬 짧아 자연계에서는 이미 대부분의 235U가 붕괴해 없어져 버렸기 때문이다. 따라서 지구가 형성된 초창기 약 45억 년 전에는 235U의 비율이 20%을 넘겼을 것이라고 추측된다.[8] 인류의 문명이 수십억 년 빨랐다면 자연 우라늄으로 경수로를 돌릴 수 있었을 것이다.[9]
234U는 천연 우라늄의 0.0055% 정도의 극미량을 차지하는데, 반감기는 24만 5500년으로 짧지만 238U의 붕괴 사슬에 속해서 자연에 항상 일정량이 존재한다. 상업적인 용도는 없지만 연구용으로 소량 생산할 때는 오래된 238Pu에 붕괴산물로 함유된 것을 추출하는 방법으로 얻는다. 반감기가 2342만년인 236U는 원자로에서 235U가 중성자를 흡수할 때 약 15%의 확률로 생성되는데[10], 비핵분열성이라 딱히 쓸모는 없고 폐 핵연료에서 유래한 우라늄의 방사능을 높여 재사용을 곤란하게 만드는 골칫거리 취급을 받는다. 반감기가 15만 5천년인 233U는 핵분열성 동위원소인데, 토륨 원자로가 바로 232Th에 중성자를 쪼여 이를 생성해 핵분열에 이용한다는 구상이다. 냉전기에는 233U를 핵무기의 원료로 사용하려는 시도가 있어 플루토늄과 섞어 핵무기의 코어를 만들어 기폭시키는 실험이 이루어진 바가 있으나 토륨에 중성자를 쪼여 생산할 때 230Th(238U의 붕괴산물)의 함량이 높거나 중성자의 에너지가 높으면 강한 감마선을 내는 232U가 함께 생성되는 문제가 있어 플루토늄에 비해 불리하기 때문에 핵무기 제조에 사용되지는 않는다. 토륨을 이용하면 꽤 많은 양의 233U를 제조할 수는 있어 냉전기에 2톤 가량이 생산되었고, 의료용 방사성 동위원소 생산에도 이용된다.
핵연료로 쓰이는 물질이라 희소한 자원일 것 같지만 사실 우라늄은 방사성 원소 중에서는 비교적 흔한 물질이다. 지각의 존재량 기준 주석 만큼이나 풍부해서 의외로 저렴한 편. U3O8의 형태로 팔리는데, 시세는 2025년 10월 기준으로 대략 파운드당 82달러, 그러니까 U3O8 kg당 11.8만 원 정도 하는 셈이다. 그 때문에 천조국이 날탄이나 전차 장갑에 아낌없이 열화우라늄을 쓸 수 있는 것. 물론 핵연료로 쓸모가 있는 235로 한정하면 백금만큼 희소성이 높고, 플루토늄 정도 되는 물질은 막 쓰기 어려울 정도로 비싸다. 참고로 방사성 원소들 중에서 가장 흔한 것은 토륨이다.[11]
다만 태양계 전체로 보면 유의미한 양이 있는 원소 중 가장 희귀하다. 오히려 금이나 백금이 더 흔할 정도이다. 그럼에도 지구 지각에서 금/백금보다 우라늄이 흔한 이유는 다른 원소들과 화합하여 내핵으로 가라앉지 않고 지각에 남을 수 있었기 때문이다.
4.1. 핵무기
1945년, 히로시마시에 투하된 원자폭탄 '리틀 보이'는 우라늄을 이용한 것이다. 이 폭탄으로 5만채 이상의 건축물이 파괴되고 7만 5천 명 이상의 시민이 죽었다. 현재 우라늄의 대부분은 원자력 발전용으로 사용되고 있다. 이러한 핵분열을 하는 우라늄은 235U[12]로 자연계에 존재하는 235U의 양은 우라늄 전체의 0.7%에 불과하지만 235U 덩어리가 이상적인 조건에서는 최소 15kg[13], 어떤 조건에서든 40kg 이상이 좁은 범위에 모이면 연쇄반응을 시작하는 성질이 있다. 235U의 연쇄반응은 고속중성자와 저속중성자를 막론하고 가능하며 각 반응수단에 따라 제어가 비교적 용이하기 때문에 원자로 및 원자폭탄을 만들 수 있으며, 특히 현재 기술로 안정적인 원자로를 가동할 수 있는 거의 유일한 방사성 동위원소이기도 하다.[14][15]실용적 핵폭발을 일으키려면 적어도 20% 이상의 농축도를 가져야 한다. 이런 20% 이상의 농축도를 가진 우라늄을 고농축 우라늄 (HEU, highly-enriched uranium) 이라고 부른다. 통상 핵무기에는 90% 이상 통상 94-98% 급의 고농축 무기급 우라늄(weapon-grade uranium) 을 쓴다. 무기급 우라늄은 핵무기에만 쓰이고 있는 건 아니고 핵잠수함 등 특수한 원자로의 핵연료로도 쓰고 있다. 미국이나 영국 중국 등의 핵추진 잠수함의 핵연료도 원자로의 크기를 줄이고 연료교체가 수명을 늘이기 위해 90% 이상 94% 정도의 무기급 우라늄을 쓰고 있다.
하지만 90% 이하라고 핵무기로 쓸 수 없는 것은 아니다. 다만 임계질량이 크게 늘어나고 폭발효율도 크게 떨어진다. 20% 정도 농축도면 최소한의 핵분열에 필요한 임계 질량이 무려 800 kg 으로 엄청나게 늘어나고 폭발 효율도 극도로 저하해 폭발력도 대량의 재래식 폭발물의 범위로 떨어져 핵무기로서 실용성이 없다. 그래서 원자력의 평화적 상업적 이용에는 주로 농축도 20% 이하의 저농축 우라늄(LEU, low-enriched uranim) 을 사용하다.
우라늄을 고농도로 농축하려 할수록 많은 노력이 들어간다. 원심분리기 등으로 우라늄의 농축도를 올리는 데 드는 노력이나 설비나 에너지 등을 분리작업단위 SWU (Separative Work Unit) 이라고 측정한다. 1톤의 천연 금속 우라늄 (0.7%)을 원자로에 쓸만한 4.5% 의 우라늄 120 kg 으로 농축하는 데 드는 작업량을 800 SWU 정도라고 한다면 20% 짜리 26 kg 을 만드는 데는 1,100 SWU 정도, 90%의 의 무기급 농축 우라늄 5.6 kg 을 생산하는 데 드는 작업량은 1300 SWU 정도 들어간다. 즉 4.5% 나 20%의 저농도 우라늄 에서 90%의 무기급 우라늄까지 끌어올리는 데는 작업해야 하는 우라늄의 양이 적어져 생각보다 많은 노력이 들지는 않는다.
일반적으로 대부분의 경수로 원자로는 4.5% 정도 농축도의 우라늄을 사용하고 있다. 일부 중수로 등은 아예 농축하지 않은 0.7% 농축도의 천연우라늄 을 사용할 수도 있다. 이런 경수로용 농축 우라늄은 러시아가 전 세계 수요의 40-50% 가량을 공급하고 미국 영국 프랑스 등 여러 나라에서 상업적으로 공급하고 있다.
방사능 동위원소 생산과 연구 등에 쓰이는 실험용이나 학술용 원자로나 최근의 기술 발전으로 주목받고 있는 SMR 등의 일부 원자로들은 노의 크기를 축소하고 연료교체 주기를 늘리기 위해 19.5% 등 저농축 우라늄의 경계 20%에 가까운 농축도의 우라늄을 쓰고 있다. 이런 20% 에 가까운 농축도의 우라늄은 고순도 저농축 우라늄 (HALEU High-Assay LEU) 라고 부른다. HALEU 는 현재는 상업적인 대량 공급이 이루어지고 있지 않지만 상업적 생산과 공급을 위해 러시아 미국 영국 등이 공장 건설등을 추진 중이다.
4.2. 핵연료 주기
일반적인 원자로(경수로)에서는 235U의 농도[16]가 일정 수준을 넘어야 하기 때문에, 일단 광산에서 캐서[17] 정광[18]으로 만든 뒤, 이 정광을 육플루오린화우라늄(UF6) 기체로 변환시킨 뒤, 농축(enrichment)하여 235U의 농도를 높인다.[19] 농축방법으로는 기체의 확산 속도가 분자량에 따라 차이가 난다는 것을 이용한 기체확산법(멤브레인법), 동위원소 질량차를 이용한 원심분리기법, 전자에너지 준위라든가 적외선 흡수 스펙트럼을 사용하는 레이저 농축등이 있는데, 대다수 농축공장에서는 가스확산법을 사용하거나, 또는 좀 더 개량된 방법인 원심분리기법을 사용한다. 농축 뒤 남은 우라늄을 가리켜 열화우라늄이라고 한다. 농축이 끝난 우라늄을 세라믹 형태로 가공하여 이걸 원자력 발전소까지 배달[20]하는 걸 가리켜 선행핵주기(front end fuel cycle) 또는 열린 핵연료 주기[21]라고 부른다. 사실 후행핵주기(핵연료 재처리)까지 포함하면 더 길게 되지만, 간단하게 한다면 이게 끝.[22]이건 일반적인 경수로의 핵연료 주기고, CANDU라든가 Magnox같이 천연우라늄을 사용하는 원자로(중수로)의 경우엔 농축공정이 필요 없이 정광을 변환한 뒤 성형하여 집어넣으면 끝. 물론 이들 원자로도 농축해서 넣으면 원자로 효율이 증가하지만 말이다.당연하지만 우라늄 농축공정은 플루토늄 생산과 마찬가지로 매우 민감한 사항이라, 다른 국가에서 농축공장을 짓는다고 하면 이런 국가들에서 노발대발한다. 이란이 농축공장 짓는 것에 대해서 미국이 과민반응 하는 걸 보면 잘 알 수 있을 듯. 그 때문에 대한민국에선 정광을 사와서 해외에 맡긴 뒤에 농축된 우라늄을 다시 국내에서 연료로 가공하여 사용하는
당연히 고농축 우라늄은 핵무기로도 전용할 수 있으므로 미국 등 국제사회에서 대단히 민감하게 반응하는 요소이기도 하다. '핵 없는 세상'이라는 슬로건을 내걸은 버락 오바마 전 미국 대통령이 핵무기와 핵물질 감축을 목표로 2010년부터 2016년까지 핵안보정상회의를 주최해 국제적으로 이에 대한 논의를 진행하였으며, 한국에서 2012년에 열렸던 2차 정상회의에서는 무기로 전용될 수 있는 고농축 우라늄을 사용하는 연구용 원자로를 저농축 원자로로 전환하기로 국제적 합의를 이끌어 내기도 했다.
4.2.1. 우라늄 정제
자연상태의 우라늄은 피치블렌드에서 대부분 찾을 수 있다. 피치블렌드의 주성분은 이산화우라늄이나 옐로케이크이다. 피치블렌드를 바로 핵연료로는 사용하지 못하므로 우선 피치블렌드를 황산과 같은 강산에 넣어 우라늄을 이온 상태로 만들어야 한다. 산화제를 넣어 이산화우라늄의 4가 우라늄을 6가 우라늄으로 만든 후 유기용매나 이온교환수지 등을 이용하여 토륨 등 불순물을 제거한다. 우라늄을 다시 고체로 만들기 위해서는 암모니아와 용액을 반응시켜 암모늄디우라네이트로 만든다. 이때 암모늄디우라네이트는 용액 밑으로 가라앉는다. 침전물을 가열하여 팔산화삼우라늄 형태로 만든 후 수소와 반응시켜 고순도 이산화우라늄을 얻을 수 있다. 이산화우라늄을 불산과 반응시키면 사플루오린화우라늄이 생성되는데, 이를 고체 칼슘 등 강한 환원제로 환원시키면 순수한 금속 우라늄을 추출할 수 있다. 순수 우라늄을 용액 밖으로 꺼내면 산소와 활발히 반응하여 다시 이산화우라늄을 생성하므로 비활성 기체 환경에서 보관해야 한다. 다만 개인이 허가 없이 이 과정을 진행한다면 원자력안전법 위반이니 주의하자.4.3. 기타 용도
고고학이나 지질학에서도 사용된다. 238U (반감기 44억 6800만 년)이 알파붕괴를 하면서 토륨-234이 되며, 그때의 핵분열 흔적(fission track)이 유리질 광물(흑요석 등)에 남는데 이를 통해 연대를 측정할 수 있다. 단 우라늄의 반감기가 너무 길기 때문에 측정할 수 있는 최소 연대는 20만 년 이상이며, 90만 년 이상 되었다면 오차는 거의 없이 정확히 나온다.| |
| 우라늄 유리로 만든 딥펜대에 자외선등을 켠 모습 |
1940년대 이전까지는 도자기 유약에도 활용되었다. 이 때문에 종종 골동품 도자기에서 미량의 방사능이 검출되거나, 상술한 우라늄 유리처럼 자외선 아래에서 약간의 초록빛을 내기도 한다. 우라늄을 넣은 유약을 소성하면 일반적으로는 얻을 수 없는 화려하고 쨍한 다홍색, 진한 노랑, 아이보리 색 등을 만들 수 있다. 1930년대에 유행한 미국의 Fiestaware가 대표적인데, Fiesta사의 모든 제품에 우라늄이 들어간 것은 아니고 가장 유명한 색상이자 최초로 선보였던 붉은색과 아이보리색 제품에 우라늄이 들어있다. 히로시마 원폭 투하가 있었던 1940년대에 들어 자취를 감췄으며, 오늘날에는 수집품으로서 고가에 거래된다. 방사능이 검출되나 위험한 정도는 아니다. 단, 사용은 권장되지 않는데, 방사능보다는 중금속 중독 문제가 더 크다. 납 유약, 도료와 마찬가지로 산성 음식에 녹아 나올 수 있기 때문이다.
열화우라늄은 방사능이 매우 낮기 때문에 다양한 용도로 쓰인다. 무거운 무게로 무게추로 쓰이거나 방사선 차폐재로 쓰이기도 한다. 높은 밀도를 이용한 관통자나 장갑판 같은 무기에도 쓰인다. 또한 방사능은 낮고 핵분열도 반감기가 지나지 않으면 하지 않으면서 다량의 중성자를 쐬면 핵분열하기 때문에 고속증식로의 연료나 수소폭탄 외피에 사용되어 위력을 증강시키는데 쓰이기도 한다.
5. 위험성
일반적인 천연 우라늄 노출에서는 방사선 위해보다 중금속으로서의 화학적 독성이 더 중요한 건강 영향으로 평가된다. 238U의 반감기는 약 45억 년, 235U의 반감기는 약 7억 년으로 매우 길기 때문에 방사능의 세기가 약하다. 물론 알파선을 방출하므로 체내로 들어가면 외부 피폭보다 위험성이 커지지만, 워낙 방사능이 약하기도 하고, 체내에 흡수된 우라늄의 대부분은 비교적 빠르게 배설되어 장기적인 영향은 적다. 그보다는 다른 중금속처럼 신장에서 독성을 나타내어 근위세뇨관 기능 이상을 일으키는 점이 더 문제가 된다.우라늄은 바위, 토양 등 환경 전반에 분포하며, 특히 화강암에서 함량이 높다. 그래서 일상생활 중에도 하루에 평균 1~3㎍의 우라늄을 섭취하게 되며, 이 중 대부분이 자연스럽게 배출된다. 대한민국의 수돗물 우라늄 기준치는 30㎍/L이며 이는 WHO 및 미국과 동일한 수치다.
6. 기타
북한에 우라늄이 4백만 톤 이상, 세계 매장량의 12배(것도 최상급)가 묻혀 있다는 소문이 있다. 하지만 이는 확실한 근거가 없을뿐더러, 소문의 원 발상지로 추정되는 자료 중 하나는 북한발 선전 자료이다.[25][26] 현재 채굴 하는 북한 우라늄 광산은 황해북도 평산군에 있다. 평산역 북동쪽 3.5km에 위치한 평산 광산에 있다. 또한, 북한의 우라늄을 채굴하는 광부들이 원인 모를 질병에 시달려 수명이 짧은 편이고, 기형아를 자주 출산한다고 하여 출산을 기피하고 있다고 한다.#캐나다에서는 우라늄 시티란 곳이 있다. 그 지역 근처의 우라늄 광산에서 일하던 사람들이 살던 곳으로, 잘나갈 땐 5000여 명의 사람들과 더불어 CANDU 고등학교가 있었으나, 1983년 광산이 문닫으면서 현재는 여든아홉 명밖에 살지 않는다.
한국에는 현재 발견된 우라늄 광산은 없지만 대전광역시~금산군~옥천군 일대에 우라늄 광체가 있는 것이 확인되어 있다. 매장량은 최대 2353만톤 정도지만 품위가 0.35 가량으로 낮기 때문에 채산성이 없어 아직 개발하지 않고 있다. 다만 이 때문에 그 근방 지하수에는 미량의 우라늄이 포함되어, 대략 2004년 쯤 KAIST 등의 지하수에서 우라늄이 과다검출되어 논란이 된 적이 있다. 기사 유성온천이 라돈수로 유명한 것도 이 우라늄 광맥 때문.
그러던 2011년부터 2014년까지 호주의 한 채광회사가 대전 및 금산 일대의 우라늄 광체를 개발하여 그 우라늄을 20년 동안 대한민국의 원자력 발전소에 공급할 계획을 세웠었다고 한다. 물론 대전 시민, 금산 및 옥천 군민들이 반대하는 건 물론 지자체에서도 불허를 내렸다고. 그도 그럴 것이 보통 광산은 주변 지하수 및 생태계를 오염시키는 것은 물론 노동자들의 중금속 중독사례가 많은 만큼[27] 도시에서 멀리 떨어진 곳에 광산을 만든다. 하지만 대전이 되었든, 옥천이 되었든간에 근처에 300만(대전+세종+청주+옥천+금산)에 이르는 인구가 있으니...[28][29]
원소 기호가 로마자 한 글자로 되어 있는 원소[30] 중 가장 원자 번호가 높은 원소이다. 우라늄보다 원자 번호가 높은 원소들은 모두 두 글자로 되어 있으며, 새로 원소를 발견할 경우 명칭 확정시 원소 기호를 두 글자로 붙여야 한다는 IUPAC의 방침이 있다고 한다.
일반적으로 악티늄족의 저명성은 바닥을 기는데 반해 우라늄은 핵무기에 쓰이는 원소라서 그런지 예외적으로 저명한 원소이며, 비슷한 용도로 사용하는 플루토늄도 우라늄만큼 유명하다. 교과과정에서 핵분열의 단골적인 예시로 나오기도.
중국이 자연에서 0가금속우라늄을 발견했다고 한다.
우리 은하 전체에 있는 우라늄을 전부 모을 경우 지름이 100만 km를 넘는 구체를 만들 수 있다고 한다. # 해당 소스가 맞다고 보고 우라늄 밀도가 일정하다고 가정할 경우 전체 질량은 태양질량의 약 5배가 된다. [31]
일부 저금속 항성에서는 우라늄의 흡수선이 검출된 예가 있다. 방사성 동위원소 연대측정법으로 항성의 연대를 알아내는 데 유용하게 쓰일 수 있지만, 흡수선이 약한 데다 다른 금속선과 겹치는 경우가 많고[32] 흡수선의 파장이 주로 분광 관측에서 노이즈가 다소 큰 청색광이나 자외선 쪽에 몰려있어 검출이 어렵기 때문에 우라늄이 검출된 항성은 아직 몇 없다.
일반인들이 접할 기회가 적다 보니, 각종 매체에서는 녹색 보석이나 어둠 속에서 녹색으로 빛나는 금속 형태로 묘사된다. 실제 우라늄은 납처럼 밋밋하고 투박해 보이는 회색 금속[33]이고, 금속 우라늄이든 우라늄 화합물이든 어둠 속에서 빛나는 일은 없다. 아마 매체에서 묘사되는 우라늄의 모습은 우라늄이 함유된 유리인 우라늄 유리에서 따온 듯하다.[34] 우라늄 유리는 녹색이고, 야광은 아니지만 자외선을 받으면 형광을 낸다. 물론 우라늄도 특정 조건을 만족한 임계상태에서는 스스로 빛을 내기는 하지만, 그것을 가까이에서 봤다면 급성 방사선 증후군으로 금세 사망할 것이다. 몇몇 우라늄 광석은 실제로 녹색 결정인 것도 있지만(예: Torbernite[35], Cu(UO2)2(PO4)2 • 8 - 12 H2O) 핵연료와는 거리가 멀다. 일반적으로 핵연료제조를 위하여 채굴되는 우라늄 광석은 흑색의 피치블렌드 (UO2)이며, 현실에서 우라늄을 상징하는 색은 오히려 노란색인데, 과산화우라닐(UO4·nH2O)과 같은 피치블렌드에서 추출하는 6가 우라늄 이온인 우라닐(UO22+)을 포함한 화합물이 노란색이고, 옐로케이크도 지금은 검은색이지만 여기서 따 와서 옐로라는 이름이 붙었다.
욕설인 우라질의 순화어로도 쓰인다.
환경 문제나 정치적 이유 등으로 인해 세계적으로 우라늄 채광 기술에 대한 투자가 거의 끊긴 상황이다. 채산성을 개선하는 투자가 제때 이루어지지 않으면 100년 뒤엔 모자라게 될 수도 있다는 전망도 나오지만, 한 세기 뒤의 이야기라서 그런지 아직까지 업계에서 그렇다 할 개선 움직임이 없다.
[1] 과산화우라늄 혹은 과산화우라닐의 화학식은 UO,4,다. 사진의 화합물은 색상으로 볼 때 U3O,8,은 절대 아니고, UO,4, 아니면 ADU일 가능성이 높다.[2] 초신성 폭발 과정에서 캘리포늄 등의 초우라늄 원소도 생성되며 그렇지 않더라도 원시 핵자 플루토늄-244와 우라늄의 붕괴로 생성된 플루토늄-239 동위원소가 존재하기도 하나 극미량이어서 사실상 의미가 없는 수준이므로 사실상 절멸 핵종으로 분류된다.[3] 천왕성은 그리스 로마 신화의 우라노스에서 이름을 따온 것이므로, 최종적으로는 우라노스가 어원인 셈.[4] 온도가 적당히 높으면 공기 중에 노출된 것만으로도 불이 붙는다. 사실 반응성이 큰 금속들은 거의 그렇긴 하다.[5] 우라늄산암모늄 종류는 결합수에 따라 레몬색~노란색, 탄산우라닐암모늄은 노란색, 질산우라닐암모늄은 주황색, UO2는 갈색, U3O8은 검은색, UO3는 붉은색, UO4는 약간 노란 기가 있는 흰색, UF4는 녹색, UF6는 흰색, UO2F2는 흰색~회색, 질산우라닐은 연두색이다.[6] 핵분열에너지는 200MeV이다.[7] 남은 0.01%는 236U, 0.005%는 233U, 237U, 239U, 0.001%는 240U다.[8] 지구의 역사를 정확히 45억년이라고 가정하고 산술 계산 하였을 때 현재의 235U : 238U = 7 : 993에서 45억 년 전 7 × 2(45/7) = 603 : 993 × 2 = 1986. 603/(603 + 1986) = 23.3%[9] 참고로 지구에 생명체가 본격적으로 다양해지는 시기인 캄브리아기 대폭발이 불과 5억여 년 정도 전이다.[10] 중성자를 흡수한 235U는 고도로 들뜬 상태의 236U가 되는데, 이 중 85%는 핵분열하지만 나머지 15%는 바닥 상태의 236U로 전이한다.[11] 참고로 자연에서의 존재량과 별개로 '우리 주변'에서 가장 흔한 방사성 물질은 칼륨의 방사성 동위원소인 칼륨-40이다. 칼륨 자체가 생명체에 워낙 흔한 원소이기 때문.[12] 정확하게는 저속 중성자에 의한 핵분열을 일으킬 수 있는 핵물질로, 핵분열을 쉽게 제어할 수 있는 동위체이다.[13] 중성자를 최대한 활용할 수 있는 238U 반사구의 존재와 폭축 현상에 의한 초고압 압축이라는 양대 조건이 성립할 때 한정이다.[14] 플루토늄-239와 241도 일반 경수로에서 238U이 중성자를 흡수하여 생성되고 이들도 이용된다. 보통 일반 경수로에서 생산하는 에너지 중에서 플루토늄-239이 발전하는 비중은 34%나 된다. 또한 플루토늄과 235U와 같은 핵분열성 동위체와 토륨과 같이 섞어서 발전할 수 있지만 아직 연구로에서만 쓰이고 있다.[15] 우라늄을 핵무기로 쓰는 건 우라늄의 방사능 때문이 아니다. 이른바 원자력을 이용한다는 것은 인위적인 중성자 연쇄 반응을 일으키는 것을 말하며, 이 반응을 인위적으로 이용할 수 있으려면 우선 해당 원소의 중성자에 의한 분열 반응이 뛰어나야 하고, 둘째로 이 과정에서 소모된 중성자보다 더 많은 중성자가 발생해야 한다. 우라늄-235와 플루토늄-239는 핵분열 반응성이 높고 한 번의 반응당 우라늄은 중성자를 2.5개, 플루토늄은 3개 이상 재생산하기 때문에 핵연료로서 이상적이라 거의 이 두 동위원소만 쓰이는 것이다. 따라서, 효율 높은 중성자 연쇄 반응만 이끌어 낼 수 있다면 방사성 동위원소가 아니라도 상관없다. 안정 또는 준안정원소에서 핵분열을 일으켜내기 힘든 것은 사실이지만, 단순히 방사성 물질이라 해서 핵연료로 쓰이는 것과는 직접적으로 아무 연관이 없다. 실제로 우라늄-235와 플루토늄-239는 반감기도 매우 길 뿐더러 알파 붕괴하기 때문에 방사능이 매우 약한 편에 속하고, 애초에 이 둘의 방사능이 알파 붕괴를 통해 나타나는 이상 중성자 충돌에 의한 핵분열은 기본적으로 자연 상태에서의 방사능과는 아무런 상관이 없다. 이 둘보다 방사성이 강한 동위원소는 널렸지만, 중성자에 의한 핵분열 연쇄반응을 일으키지 못하기 때문에 핵연료로서는 아무 의미가 없다.[16] 전체 우라늄 중의 235U농도, 즉 농축도(enrichment)를 말한다. 경수로에서 사용하는 우라늄의 농축도는 보통 아무리 높아도 30% 이내이며, 한국은 5% 이내를 사용한다.[17] 피치블렌드 각주를 읽어봤겠지만, 피폭문제와 여러 가지 문제로 인해서 현재 우라늄 광산에서는 원위치용액채광법이라는 신기술을 도입하여 채광하고 있다. 물론 일반 방식으로 채광하기도 한다. 일반 방식으로 채광하는 경우 라돈 함량을 줄이기 위해 노력해야 한다.[18] 옛날에는 노란색을 띠는 화합물의 형태(UO3나 MDU 등)로 생산되었기 때문에 옐로케이크라고 부른다. 지금은 검은색인 U3O8으로 나온다. 이게 세계 시장에서 최초로 팔리는 형태이다. 채굴한 원광을 정광으로 만드는 과정을 "정련(refinement)"이라 한다.[19] 정광을 금속 우라늄, UF6, 중수로 연료용 UO2 분말 등으로 만드는 과정을 "변환(conversion)"이라 한다.[20] 농축 이후 핵연료를 만드는 과정을 "성형가공(fuel fabrication)"이라고 하며, 특히 그 중 농축우라늄을 경수로용 UO2 분말로 만드는 공정을 "재변환(reconversion)"이라고 한다. 단, 재변환이라는 용어는 거의 대한민국에서만 사용하며, 다른 나라에서는 보통 UO2 conversion 이라고 한다.[21] 핵연료 재처리까지 돌리면 닫힌 핵연료 주기라고 부르고, 이렇게 굴리는 국가는 거의 없다. 영국 같은 유럽국가와 일본 등이 끝이다. 미국은 기술이 있지만 열린 연료주기를 시전 중이다.[22] 뒤에 사용 후 연료 보관이 남지만 이건 잠시 제쳐두자...[23] 물론 전용 발전소가 필요할 정도의 엄청난 전력을 소모하는 데다 원심분리기도 각국에서 전략물자로 지정한 특수한 걸 써야되긴 하지만...[24] 정확히는 연료봉을 썰어서 그 안에 든 걸 (우라늄, 플루토늄, 분열생성물) 녹이는 것. 피복관은 질산에 안녹는다.[25] 정확히는 1980년 북한 관영 방송인 조선중앙TV에서 나온 내용이다. #[26] 나머지 하나는 2004년 5월 23일 뉴욕 타임즈 발 기사인데, 이는 CIA에서 예산을 타기 위해 경각심을 부여하기 위해 있을 수 있는 가능성이란 가능성은 모조리 긁어 모은 자료를 근거로 하고 있는지라 신빙성이 극히 떨어진다.[27] 그중 희토류(스칸듐, 이트륨, 란타넘족, 악티늄족)는 더욱 심각한데, 캐면서도 환경오염 정화비용 때문에 오히려 적자가 나온다.[28] 좁은 땅과 많은 인구 때문에 2000년대의 우리나라에서는, 이를테면 반 세기 전의 영국처럼 원자력 관련 산업을 발전시킬 생각은 전혀 할 수 없다. 완전히 새로운, 시설이 토지를 극히 적게 사용하며, 오염된 부산물을 안 만들거나 통제가능한 양을 극히 적게 내는 신기술이라야 산업화가 가능하다. 핵물질의 용도? 신재생산업의 향방에 따라 원전이 사양길로 갈 것이라고는 하지만 한 편에서는 트럭으로 원자로를 끌고 오는 소형 모듈식 원전을 개발하여 상업운전 허가를 받으려는 회사도 있고, 이미 NuScale 같은 소형 모듈형 원자로는 미국 에너지부의 상업운전 허가를 받은 쪽도 있다. 40년 전에는 축구장만한 부지를 사용하던 변전소가 요즘은 건물 하나에 들어가는 것처럼, 이 쪽도 변화 중.[29] 꼭 우라늄 광맥이 아니라도 한국원자력연구원 등의 영향으로 대전은 다른 지역에 비해 일상 방사선 수치가 상대적으로 높은 편이다. 당장 원자력연구원 인근인 대전 유성구 관평동의 경우 0.168μSv/h라는, 국내 어느 측정지점보다도 유의미하게 높은 일상 방사선 수치가 확인된다. 국가환경방사선자동감시망 사이트에 접속해 보면 정확한 수치를 확인할 수 있다.[30] H, B, C, N, O, F, P, S, K, V, Y, I, W, U[31] 실제로는 이 정도의 질량이라면 TOV 한계를 가뿐히 넘기 때문에 한데 모아둔다면 중력붕괴해서 블랙홀이 될 가능성이 높다.[32] 저금속 항성에서 검출된 이유도 태양처럼 금속함량이 높은 항성은 다른 중원소의 흡수선이 많아서 선들이 많이 겹치기 때문에 신호를 분리하기 어렵고, 저금속 항성은 그나마 흡수선이 적고 약하기 때문에 개별 중원소의 흡수선을 분간하기가 쉽기 때문이다. 이런 별에서도 우라늄의 흡수선을 검출하려면 대형 광학망원경과 파장 분해능이 높은 고분산 분광기를 동원해 스펙트럼을 얻은 다음 우라늄을 제외한 금속 원소들의 흡수선의 효과를 모두 제거하는 복잡한 데이터 처리를 거쳐야 간신히 우라늄 흡수선을 검출할 수 있다.[33] 그나마 게임 림월드에선 이런 투박해 보이는 회색 금속의 모습과 높은 밀도로 인해 무기의 제조 자원으로 사용할 경우 타격계 공격력이 높다는 특징을 가지는 등 현실 우라늄을 어느 정도 잘 고증한 편이다. 방사능 문제의 경우도 모드가 아닌 이상 핵발전은 우주선용 핵엔진에나 쓰이기 때문에 문제가 없고, 천연우라늄은 애초에 방사능이 약한 데다 여기에 게임 내 생명체들은 인간 포함 전부 방사능에 조금 더 내성을 가지도록 유전자 단위로 개조되어 있다는 설정으로 문제가 없다.[34] 비슷한 사례로 코발트가 있다.[35] 인동우라늄석이라고도 불리며 한국에서 이를 개인이 소지하는 것은 불법으로 합법인 국가에서 사오려고 해도 핵물질수출입요건확인요령에 의거 원자력안전위원회에 연구용으로 허가를 받아야 한다.