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칼리포르늄(Californium, Cf)

아량아량드롱드롱 2025. 3. 5. 18:58
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칼리포르늄(Californium, 원소기호 Cf)은 주기율표에서 원자번호 98번을 가진 합성 방사성 원소입니다. 주로 원자력 분야나 연구용으로 사용되며, 매우 희귀하고 독특한 특성을 가지고 있습니다.

1. 기본 정보

항목                             내용

원소명 칼리포르늄 (Californium)
원소기호 Cf
원자번호 98
원자량 약 251 (가장 안정한 동위원소 기준)
원소분류 악티늄족(Actinides)
발견연도 1950년
발견장소 미국 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스
명칭 유래 캘리포니아(California)에서 따옴

2. 발견

1950년 캘리포니아대학교 버클리의 과학자들인 Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso, Glenn Seaborg 등이 푸른색 강철 타겟에 사이클로트론으로 6헬륨 입자를 충돌시켜 처음 만들어낸 원소입니다.
이런 인공 원소들은 자연에 거의 존재하지 않고, 실험실에서 합성해내야만 합니다.

3. 물리적 성질

  • 금속성이며, 은백색.
  • 고체 상태에서 존재.
  • 결정 구조는 면심입방격자 구조(FCC).
  • 강한 방사능을 띠며, 자체 붕괴로 열을 발생.

4. 화학적 성질

  • 주로 +3 산화수를 가짐 (Cf³⁺).
  • 물에 용해되며, 산성 용액에서는 안정적.
  • 산소나 수소와 반응하여 산화물(Cf₂O₃) 또는 수화물 형성.
  • 다른 악티늄족 원소와 유사한 성질.

5. 동위원소

칼리포르늄에는 여러 동위원소가 있지만, 대표적인 것들은:

동위원소                 반감기                       사용 용도

Cf-249 351년 연구용
Cf-250 13년 연구용
Cf-251 898년 가장 안정적, 연구용
Cf-252 2.645년 중성자 발생기 용도

6. 활용

칼리포르늄은 자연계에 거의 존재하지 않기 때문에 소량만 만들어지고, 극소량만이 사용됩니다.

주요 활용 예시

  1. 중성자 방출원
    Cf-252는 강한 중성자를 방출하여 다음과 같은 곳에 사용:
    • 핵 원자로 시동.
    • 방사선 촬영 (비파괴 검사).
    • 금속, 광물 탐지 (중성자 활성화 분석).
    • 우주선 장비의 중성자원.
  2. 암 치료 (과거 연구):
    국소 부위에 고강도 방사선을 조사하기 위해 연구.
  3. 연구용
    • 초우라늄 원소(원자번호 100 이상) 합성의 타겟.
    • 핵분열 실험.

7. 위험성

칼리포르늄은 매우 강력한 방사능 원소로, 소량만으로도 생체 조직에 심각한 손상을 줄 수 있습니다.

  • 알파입자 방출이 주된 붕괴 형태지만, Cf-252는 중성자도 방출.
  • 취급시 강력한 차폐와 로봇 시스템을 통한 원격 작업 필요.
  • 내부 흡입 또는 체내 유입 시 심각한 방사선 피폭 위험.

8. 가격

극도로 비싸며, 1g당 수천만 달러(USD) 이상의 가치를 가짐.
극미량만 생산되기 때문에 상업적 유통은 거의 없고, 대부분 정부 기관 또는 핵연구기관에서만 사용합니다.

 

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