방사성동위원소를 이용한 연기감지기

사용 원소

241Am이라는 원자 번호 95인 초우라늄원소를 사용합니다. 우라늄의 원자 번호가 92이고 이보다 양성자가 우라늄보다 3개 더 많은 상태입니다. 생성되는 방식은 플로토늄에 중성자 두 개를 받은 상태에서 베타 마이너스 붕괴를 하면 생성이 됩니다.

반감기는 432.2년으로 한 번 제작해서 넣으면 방사능이 떨어져서 교체할 일은 죽을때까지는 없습니다.

원리

241Am이 붕괴 시 알파입자가 발생합니다. 이 알파입자는 두 전극 사이의 공기를 지나게 되는데 지나가면서 주변 공기에 산란을 하며 공기를 이온화 시키게 됩니다. 이온화가 되면서 생긴 전자는 전극에 의해 이동하게 되며 전기가 흐르게 됩니다. 그래서 알파선에 의해 연기감지기에는 지속적으로 전류가 흐르는 상태입니다. 하지만 만약 연기가 들어오게 된다면 이 알파선의 이온화를 방해하게 되고 흐르는 전류 값이 줄어들게 됩니다. 이러한 변화가 생기면 경보를 울리는 방식을 사용합니다.

아메리슘을 사용한 방식은 가격이 저렴한 편이며 감도도 좋다고 합니다. 그래서 실제 가정 연기감지기중에 가장 많이 사용된다고 합니다.

위험한가요?

아메리슘-241은 아마 가정용으로 사용된 방사성동위원소 중에 유일한 존재일 겁니다. 사용을 하고 있다는 점은 그만큼 무해하다는 것인데요. 실제로 아메리슘 자체의 방사능은 높지만 사용하는 소스 자체의 양이 매우 적습니다. 대략 1g의 산화 아메리슘-241로 300만대를 만들 수 있다고 하니 들어가는 양이 얼마나 작은지 생각되실 겁니다. 게다가 사용되는 동위원소 자체가 적절하게 차폐되어 밀봉된 상태로 연기감지기에 들어가 있다고 합니다. 또한 가정내에 있지만 알파선은 종이로 막아질 만큼 멀리 가지 못하기 때문에 걱정안해도 될 것 같습니다.
한 사례로 미국에서 어떤 사람이 이 연기감지기에 들어가는 소스가 방사성동위원소인지 어떻게 알고는 이것을 먹고 자살을 시도했었다고 하는데요. 병원에 실려 가서 이것을 빼내고 살았다고 합니다. 만약 정말 심각하게 위험했다면 아마 죽었겠죠?
하지만!!! 알파소스인 만큼 섭취는 정말 조심해야 합니다. 섭취시에 가장 위험한 방사선원이 알파선을 내는 물질이기 때문이죠. 알파선은 멀리 가지 못하는 만큼 그 이동한 짧은 거리에 자신의 모든 에너지를 다 잃어버립니다. 이를 저지능이 크다고 하는데요.
어쨌든 밖에 있으면 무섭지 않지만 먹게 된다면 알파선은 정말 무섭다는 것을 알아두시길 바랍니다.!!

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-이미지 출처-

1. http://www.solutionsunlimited.co.ke/smoke-detectors-in-kenya/
2. http://www.chemistrylearner.com/americium-241.html
3. https://physics.stackexchange.com/questions/318397/
4. 
5. http://large.stanford.edu/courses/2011/ph241/eason1/
6. http://atomstory.or.kr/p/43681/?print=1