캘리포늄 Cf

발견의 역사

캘리포늄은 1950년 초 캘리포니아 대학교 버클리의 스탠리 톰프슨, 케네스 스트리트 주니어, 앨버트 기오르소, 글렌 시보그가 처음 만들었다. 이들은 수 마이크로그램의 퀴륨-242에 알파 입자를 충돌시켜 반감기 약 44분의 캘리포늄-245를 얻었다. 처음 생긴 원자는 수천 개에 불과했다.

버클륨 발견 직후의 일이어서 두 원소는 같은 연구진, 같은 사이클로트론, 비슷한 분리 기법으로 연달아 확인되었다. 이후 원자로에서 플루토늄이나 퀴륨에 중성자를 오랫동안 쪼이는 방식으로 더 많은 양을 만들 수 있게 되었고, 1958년 무렵 처음으로 무게를 잴 수 있는 양의 캘리포늄 화합물이 얻어졌다. 오늘날에는 미국 오크리지의 고중성자속 원자로와 러시아의 연구용 원자로가 주요 생산지다.

이름의 유래

연구진은 발견 장소인 캘리포니아주와 캘리포니아 대학교의 이름을 땄다. 기호는 Cf다. 버클륨과 캘리포늄이 연이어 이름을 얻자, 잡지 「뉴요커」는 차라리 97번과 98번을 '유니버시튬'과 '오퓸'으로 지어 99번쯤에 캘리포늄을 붙였다면 'University of California'가 완성되었을 것이라는 농담을 실었다. 시보그는 그렇게 했다면 다음 두 원소를 뉴욕 사람들이 가져갔을 것이라며 받아쳤다는 일화가 전한다.

주요 용도

• 원자로 가동: 캘리포늄-252 선원은 새 원자로나 오래 멈춘 원자로를 처음 가동할 때 연쇄 반응의 불씨가 되는 중성자를 공급한다.
• 자원 탐사·계측: 석유·가스 시추공의 지층 분석, 금이나 은 광맥 탐사, 시멘트·석탄의 성분을 실시간으로 측정하는 중성자 방사화 분석에 쓰인다.
• 보안 검사: 중성자를 쏘아 폭발물이나 마약 같은 물질의 원소 조성을 확인하는 검색 장비에 쓰인다.
• 의료: 일부 국가에서는 자궁경부암 등의 근접 치료에 캘리포늄-252 선원을 쓴 사례가 있다.
• 연구: 캘리포늄-249는 118번 원소 오가네손을 만든 표적이었다.

동위원소

캘리포늄에는 안정 동위원소가 없다. 가장 오래 사는 캘리포늄-251은 반감기가 약 900년이다. 가장 많이 쓰이는 캘리포늄-252는 반감기가 약 2.6년이며, 붕괴의 약 3%가 자발 핵분열이다. 그 덕분에 1마이크로그램이 1초에 약 230만 개의 중성자를 낸다. 캘리포늄-249(약 351년)는 버클륨-249의 붕괴로 얻으며 초중량 원소 합성 표적으로 쓰였다.

생활 속 원소

일상에서 캘리포늄을 볼 일은 없지만, 우리가 쓰는 석유와 전기 뒤에서 조용히 일하는 경우가 있다. 시추공 측정과 원자로 가동에 쓰이기 때문이다. 캘리포늄-252 선원은 중성자와 감마선을 강하게 내므로 두꺼운 차폐 용기 속에 넣어 운반하며, 면허를 가진 전문가만 다룬다. 몸에 들어가면 뼈에 쌓이는 것으로 알려져 있다.