제 1장 원자력 이론

 
1-4 핵의 안정성
원자핵은 원자처럼 힘의 중심이 없고 성질이 비슷한 핵자들이 좁은 곳에 밀집한 구조를 갖기 때문에 복잡한 상태를 나타낸다. 그러나 안정한 해깅 갖는 공통적인 특성으로 핵의 안정성을 어느정도 설명할수 있다

1-4-1 우기효과
방사능 붕괴를 하지 않은 안정한 핵종을 조사한 결과 양성자/중성자 수가 짝수(우수)로 된 핵이 가장 많았으며 양성자와 중성자수가 모두 홀수(기수)인 핵은 조사대상 핵종인 164종중에서 오직 4종만 발견되었다
즉, 이는 양성자와 중성자가 항상 회전 상태로 서로 에너지를 주고 받아 안정함을 유지하는 것으로 해석되며 핵자가 모두 기수로 된 핵은 불안정해서 붕괴를 통해 우수의 핵으로 변헀을 것으로 보는 것이 우기효과이다

1-4-2 핵자의 구성비
핵력이 아무리 커도 양성자( )의 정전기력이 존재하기 때문에 핵내에는 양성자( )의 정전기력이 존재하기 때문에 핵내에는 양성자를( ) 어느정도 이상은 포함하기 곤란하며 중성자( )는 전하를 갖지 않기 때문에 중성자와 양성자의 구성비 (n/p ratio)가 문제가 된다
일반적으로 n/p ratio는
가벼운 핵에서는 약 1
중간 핵에서는 약 1.2~1.3
무거운 핵에서는 약 1.5 정도이다
즉 무거운 핵일수록 양성자( )의 전기적인 척력 때문에 중성자수가 많아지게 되는데 n/p ratio가 너무 커지게 되면 핵이 불안정하게 되므로 붕괴등을 통해 n/p ratio를 줄여 안정한 핵을 추구하게 된다

1-4-3 각 모형
이는 원자에서 He, Ne 등과 같이 원자궤도에 채워질수 있는 수 만큼의 전자가 모두 채워졌을 때 (폐각을 이룰 때) 안정하다는 것과 유사하다는 개념에서 나온것으로 원자핵에서도 양성자 또는 중성자 수가
2, 8, 20, 28, 50, 82, 126…
의 핵자수를 가질 때 핵이 안정한 구조를 갖는다는 것이 각모형(shell model)이다
이와 같은 숫자를 마법의 수(magic No.)라 한다
이와 같은 각 모형으로는 원자핵의 여기준위, α-붕괴, 핵에서 발생하는 감마선 방출, 우기효과에서 우+우핵이 안정하다는 설명이 어느정도 가능해진다
또한 원자핵을 물방울 모양으로 생각한 액적모형 (Liquid drop model)이 있는데, 이는 핵력이 작용하는 범위가 매우 짧아 한정된 이웃 핵자하고 작용하는 것이 액적의 비압축성에서 입자운동과 유사할것이라는 근거하에서의 이론이다
액적모형으로는 핵자의 결합에너지 및 핵분열시 복합핵을 형성할 때 물방울이 분열할때의 비슷한 형태로 이루어지는 과정을 설명할수 있다

원자핵에서 핵자수가 마법의 수를 가질때 핵이 안정하다는 설명은?
 각모형    액적모형