프로트악티늄

Protactinium
악티늄족 원소의 일종으로, 원자번호 91번.
발음이 [proʊtækˈtɪniəm] 이므로 프로탁티늄이라고 읽어야한다.

은색의 방사성 원소로 20종의 동위체 모두가 방사성을 가진다.

1918년, 독일의 화학자 오토 한과 리제 마이트너[1]는 피치블렌드(우라니나이트) 속에 방사성 물질이 함유되어 있는 것을 발견했다. 하지만 이 방사성물질이 새로운 원소인 프로트악티늄이라는 것이 확인된 것은 1934년의 일이었다. 게다가 밀리그램 단위로 대량으로 얻을 수 있게 된 것은 1950년 이후의 일이다.

프로트악티늄의 'Prot~'에는 '~이전의', 즉 '프로토'라는 의미가 있다. 그 이유는 동위체 프로트악티늄 231이 알파 붕괴하면 악티늄의 동위체인 악티늄 227이 만들어지기 때문이다.

천연에서는 우라늄-235 붕괴과정의 중간 산물이자 반감기가 32,760년으로 긴 편인 231Pa로 대부분 존재하며, 234Pa가 우라늄-238의 붕괴사슬로 미량 존재한다.

토륨-232에 중성자를 충돌시키면 토륨-233을 거쳐 233Pa 프로트악티늄이 생성되는데 이 233 Pa 는 27일 을 반감기로 자연붕괴하여 우라늄 233 이 되고 이 우라늄 233 은 핵분열성 물질이라 원자로의 연료로 쓸 수 있다. 이렇게 토륨을 핵분열성 우라늄을 만들어 가동하는 원자로를 토륨 원자로 라고한다. 하지만 233 Pa 프로트악티늄은 붕괴과정에서 매우 강력한 감마선을 내는 방사성 물질이라 취급에 매우 주의해야 한다. 소량도 누출되지 않도록 철저하게 밀봉해야 하고 두꺼운 납이나 콘크리트 차폐벽으로 감마선을 엄중하계 차폐해야하는 등 취급이 매우 어렵고 비용이 높아 토륨 원자로의 실용화를 어렵게 하고 있다. 이런 233Pa 의 강력한 방사능이 토륨원자로로 핵폭탄을 만들기 곤란한 이유 중에 하나.

또 233Pa의 반감기가 26.975일로 다소 길기 때문에 원자로에 계속 두면 233Pa가 우라늄-233으로 붕괴하기 전에 또 중성자를 흡수해서 234Pa를 생성하므로 토륨 사이클의 연속 운전에 필요한 중성자를 부족하게 만든다. 그래서 토륨 원자로 설계에서는 핵연료 사이클을 원활하게 하기 위해서는 생성된 233 Pa 프로트악티늄을 토륨 핵연료에서 빨리 분리해서 따로 납으로 만든 용기에 따로 저장해서 우라늄233 으로 자연붕괴하기를 기다라는 식으로 이 문제를 해결하고 있다. 이렇게 붕괴되어 생성된 우라늄 233 만 따로 분리해서 핵연료로 사용하는 것. 그래서 토륨원자로에는 연속적 가동을 위해서는 재처리 과정이 거의 반드시 필요하게 된다.

독성과 방사능이 워낙 강한데다 성질도 별로 알려진 게 없어서 중요한 용도는 없다. 연구용 외에 쓰이는 곳이라면 해저 침전물의 연대측정 정도.
그저 악티늄이 되기를 기다릴 뿐
뜬금없이 사리의 성분이기도 하다고 1995년 인하대 연구팀에서 발표했다.#

가끔 '프로악티늄'이라고 하는데 이는 엄연히 잘못된 표기이다.