버클륨 Bk

발견의 역사

버클륨은 1949년 12월 캘리포니아 대학교 버클리의 스탠리 톰프슨, 앨버트 기오르소, 글렌 시보그가 처음 만들었다. 이들은 60인치 사이클로트론으로 가속한 알파 입자를 아메리슘-241에 충돌시켜 반감기 약 4.5시간의 버클륨-243을 얻었다.

발견까지 몇 년이 걸린 이유는 두 가지였다. 표적으로 쓸 아메리슘을 충분히 모으고 다루기 쉬운 형태로 만드는 데 시간이 걸렸고, 새 원소를 비슷한 원소들로부터 분리하는 화학 방법도 새로 개발해야 했다. 연구진은 버클륨이 란타넘족의 터븀과 비슷하게 행동할 것이라는 예측을 바탕으로 이온 교환 분리법을 설계했다.

처음에는 원자 수준의 양만 다룰 수 있었고, 눈에 보이는 양의 버클륨 화합물은 1960년대 초 원자로에서 퀴륨 등을 장기간 중성자로 쪼인 뒤에야 얻었다. 지금도 버클륨은 미국 오크리지 국립연구소의 고중성자속 원자로(HFIR) 같은 극소수 시설에서만 소량 생산된다.

이름의 유래

주기율표에서 버클륨 바로 위의 터븀은 스웨덴의 광산 마을 이테르비의 이름에서 왔다. 시보그 연구진은 이를 본떠 발견 장소인 버클리(Berkeley) 시의 이름을 붙였다. 기호는 Bk다. 도시 이름을 딴 원소로는 이테르비 계열 원소들과 함께 대표적이다.

주요 용도

• 초중량 원소 합성: 2009년 오크리지 국립연구소는 원자로에서 약 250일 동안 중성자를 쪼여 버클륨-249를 약 22밀리그램 만들었다. 이것을 러시아 두브나로 보내 칼슘-48 빔을 충돌시킨 끝에 2010년 117번 원소 테네신이 발견되었다.
• 캘리포늄 원료: 버클륨-249가 베타 붕괴하면 캘리포늄-249가 된다. 이렇게 얻은 캘리포늄은 다시 118번 원소 등의 합성 표적으로 쓰였다.
• 악티늄족 화학 연구: 버클륨은 +3과 +4 산화 상태를 모두 가져, 무거운 악티늄족 원소의 화학을 비교하는 연구 대상이다.
• 산업·의료 용도는 없다.

동위원소

버클륨에는 안정 동위원소가 없다. 가장 오래 사는 버클륨-247은 반감기가 약 1,380년이지만 만들기가 어렵다. 실제 연구에 가장 많이 쓰이는 것은 원자로에서 비교적 많이 만들 수 있는 버클륨-249로, 반감기가 약 330일이다. 반감기가 1년이 채 되지 않기 때문에 테네신 합성 실험에서는 표적을 만든 뒤 붕괴하기 전에 서둘러 대륙을 건너 옮기고 실험해야 했다. 처음 발견된 버클륨-243은 약 4.5시간이다.

생활 속 원소

버클륨은 자연에서 사실상 찾을 수 없고, 일상과 전혀 관계가 없다. 연구용으로 생산되는 양이 워낙 적어 일반 연구실에서도 보기 어렵다. 방사성 물질로서 몸에 들어가면 주로 뼈에 쌓일 것으로 여겨지며, 다른 초우라늄 원소처럼 밀폐된 설비 안에서만 다룬다.