삼중수소 뜻과 위험

[ 수소(hydrogen)의 종류 ] - 수소 • 중수소 •  3중수소
수소는 인간이 밝혀 낸 우주물질의 75%를 차지하고 있으며 수소는 생명의 탄생 및 생명활동에 직접 연관이 있는 생명의 원소 입니다.
수소는 인체의 63%를 구성하고 있으며, 다른 모든 원소와 반응하기 때문에 인체 역시 수소에 의해 만들어지고 유지된다고 해도 과언이 아닙니다.
적정한 수소의 비율과 정상적인 수소의 기능을 알고 유지시키는 것은 인체의 항상성과 건강을 유지하는 가장 기본적이면서 효과적인 방법입니다.
우주수소의 동위원소 중에서 질량수 1인 것을 경수소(프로튬 또는 H), 그 밖 의 것을 무거운 수소, 즉 중수소라고 합니다. 
보통은 질량수 2(중성자1+양성자1)인 것을 중수소 또는 듀테륨(D 또는 2H)이라 하고, 질량수 3(중성자2+양성자1)인 것을 삼중수소 또는 트리튬(T 또는 3H)이라고 하는 경우가 많다. 3중수소는 (경)수소 및 중수소와 달리 베타 방사선을 방출하는 방사능 물질입니다.

 

삼중수소란?
삼중수소는 수소의 방사성 동위원소이며, 기호는 H-3 또는 H3로 표시합니다.

수소 원자의 핵은 하나의 양성자로 이루어져 있고, 삼중 수소의 핵은 두 개의 중성자와 한 개의 양성자로 구성됩니다.

삼중수소의 핵은 불안정하여 방사성 붕괴과정을 거쳐 안정화 됩니다.

이 붕괴로 삼중수소 원자는 비 방사성인 헬륨 원자로 바뀌고, 그 과정에서 베타 입자 혹은 베타선으로 알려진 전리방사선을 방출합니다.

삼중수소의 물리적 반감기는 12.3 년이다. 삼중수소에 의해 방출되는 베타선은 평균 에너지는 약 6 keV이고 최대 에너지는 19 keV로 매우 약합니다.

삼중수소에서 방출되는 베타선은 공기 중에서 약 6 mm 정도만 이동할 수 있습니다. 베타선은 인체조직을 투과하지 못하는데, 피부의 표층에서 모든 에너지를 소멸하기 때문입니다. 따라서 상당량의 삼중수소가 인체내부로 들어 와 존재할 경우에만 삼중수소에 의해 방출되는 베타선이 인체 조직에 영향을 줄 수 있습니다.

 

실생활 용도
 실생활에서는 야광체를 만드는 데 사용된다. 수소의 방사성 동위원인 트리튬(상중수소)를 이용한 발광관 입니다.

알파선은 눈에 보이지 않지만, 알파선의 에너지를 가시광선으로 바꿔주는 형광물질을 이용하여 트리튬으로 발광관을 만들 수 있습니다.

삼중수소 발광제품은 삼중수소의 베타붕괴시 발생하는 전자와 형광물질의 상호작용을 이용하여 별도의 에너지원 교체 없이 12년 이상 발광한다는 장점을 가지고 있어 국외 는 물론 국내에서도 많이 도입되어 사용 중에 있습니다.

삼중수소를 인으로 둘러싸면 빛이 나는데, 삼중수소가 붕괴하면서 나오는 베타선이 형광 물질인 인에 충돌하여 빛이 나는 것이다. 권총이나 K2 소총에 들어간 트리튬 야광체가 바로 이것이다. 옛날에는 비슷한 용도로 라듐과 프로메튬이 사용되었지만 이것은 위험성이 커서 사용이 금지되었습니다. 다만 반감기가 12년 정도 밖에 되지않아 시간이 지나면 빛이 흐려지는 것이 단점. 전 세계 야광용 삼중수소 소비량은 연간 400 그램 정도로 많지 않습니다.

삼중수소의 건강영향
체내에 들어온 삼중수소 중 미량이 유기화합물에 결합될 수 있으며, 유기 결합된 삼중수소들은 물처럼 행동하지 않아 몸 안에 좀 더 오래 머무를 수 있기 때문에 신체의 특정 부위에 축적될 수 있습니다. 그러나 유기 결합된 삼중수소의 영향은 일반적으로 체내의 물로서 발생하는 주된 형태의 삼중수소와 비교하여 미미합니다.

삼중수소는 체내에서 화학적 독성이 없으며, 단지 방사선에 의한 독성만을 고려합니다.

많은 양의 전리방사선에 노출되면 암이 유발되는 것으로 알려져 있지만, 삼중수소를 포함하여 기저방사선과 같은 낮은 선량 수준에서는 암발생 효과가 관찰되지 않았다. 법적 규제와 방사선 방호행위는 방사선피폭이 암 발생 위험을 증가시킨다는 보수적인 가정에 근거하여 이루어집니다.

기저방사선량 정도로 낮은 수준의 방사선피폭에 대해서는 신뢰성 있게 양적 위험평가를 할 수 없기 때문에, 예상되는 환경의 삼중수소 노출 수준으로 일반인에게 암 발생 위험이 있다고 확신할 수 없다. 실제, 현재의 과학지식으로 유용한 데이터와 분석 방법을 사용하여, 이 수준의 방사선을 피폭한 결과로 암과 같은 건강상의 영향이 있다는 것을 발견하기 어렵습니다.

응용

1. 삼중수소는 무기가 될 수 있다.
삼중수소는 핵무기에서 핵분열을 통해 보다 높은 핵출력을 얻기 위해 사용됩니다. 

하지만, 삼중수소는 감쇠하며, 저장해두기가 힘들기 때문에, 많은 핵무기는 삼중수소 대신 리튬을 지니는데, 리튬은 폭발 시에 높은 중성자 선속과 작용하여 삼중수소를 생성한다. 보다 자세한 사항은 핵무기 설계를 참조하기 바랍니다.

수소와 같이 삼중수소를 가두어 두는 것은 어렵다. 고무, 플라스틱, 기타 강철 계열은 삼중수소에 대해 어느 정도의 투과성이 있습니다.

그러므로, 만약 삼중수소가 핵융합로에서와 같이 대량으로 사용된다면 방사능 오염을 유발하게 됩니다.

 

2. 핵 실험의 유이한 유용한 점
대기 중에서의 핵 실험은 의외로 해양학자들에게 유용한 점이 있다. 핵실험은 해수면의 삼중수소의 비율을 급격히 높이며, 이 수치는 시간이 흐름에 따라 해수가 얼마나 섞이는지를 판단하는 근거로 작용합니다.

 

3. 야광의 원리
소량의 삼중수소로부터 방출되는 전자는 인이 빛나도록 하며, 이러한 원리는 비상구 표시나 시계등에 사용되는 스스로 빛을 발하는 트레이서라는 장치의 원리입니다.

일부 국가에서는 빛나는 열쇠고리를 만들기 위해서도 사용된다. 근래, 동일한 방식으로 화기의 조준기를 만들기도 했다. 원래 사용되던 라듐은 독성이 있어서 퇴출되었고, 그 자리를 삼중수소가 대신하게 됩니다.

삼중수소화 된 티미딘은 세포 증식 분석에서 사용됩니다. 세포 분열 동안에 세포가 복제됨에 따라 뉴클레오타이드 분자는 DNA에 결합되게 된다. 여기서 세포 증식의 양을 판단하기 위해 액체 섬광 계측 기법이 사용됩니다.