에너지와 전기를 생산하는 방법 중 하나는 원자력을 사용하여 이루어집니다. 그러나 실제로 어떻게 작동하는지 모를 수도 있습니다. 원자력 생성에는 두 가지 과정이 있습니다. 핵분열과 핵융합.
핵분열이 무엇이며 그와 관련된 모든 것을 알고 싶습니까?
핵분열
핵분열은 더 무거운 핵이 중성자로 공격을받는 화학 반응입니다. 이런 일이 발생하면 더 불안정한 핵이되고 같은 크기로 비슷한 크기의 두 개의 핵으로 분해됩니다. 이 과정에서 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 여러 중성자가 방출됩니다.
중성자가 핵의 분열에 의해 방출 될 때, 그들은 근처의 다른 핵과 상호 작용하여 다른 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 중성자가 다른 핵분열을 일으키면, 그들로부터 방출 될 중성자는 더 많은 핵분열을 생성 할 것입니다. 그래서 많은 양의 에너지가 생성됩니다. 이 과정은 짧은 순간에 연쇄 반응으로 알려져 있습니다. 핵분열을 한 핵은 석탄 블록을 태우거나 같은 질량의 다이너마이트 블록을 폭발시켜 얻은 것보다 백만 배 더 많은 에너지를 방출합니다. 이러한 이유로 원자력은 매우 강력한 에너지 원이며 높은 에너지 요구 사항에 사용됩니다.
이 에너지 방출은 화학 반응보다 더 빨리 발생합니다.
중성자 핵분열이 발생하고 하나의 중성자 만 방출되어 후속 핵분열이 발생하면 초당 발생하는 핵분열 수는 일정하며 반응을 잘 제어 할 수 있습니다. 이것이 그들이 일하는 원리입니다 원자로.
융합과 핵분열의 차이점
둘 다 원자핵에 포함 된 에너지를 방출하는 핵반응입니다. 그러나 둘 사이에는 큰 차이가 있습니다. 언급 된 바와 같이 핵분열은 중성자와의 충돌을 통해 무거운 핵을 더 작은 핵으로 분리하는 것입니다. 핵융합의 경우는 그 반대입니다. 그것은 더 가벼운 코어 조합 더 크고 무거운 것을 만들 수 있습니다.
예를 들어, 핵분열에서 우라늄 235 (핵분열을 겪을 수 있고 자연에서 발견되는 유일한 동위 원소) 중성자와 결합하여보다 안정된 원자를 형성하여 빠르게 분열하고n 바륨 144 및 크립톤 89, XNUMX 개의 중성자. 이것은 우라늄이 중성자와 결합 할 때 발생하는 가능한 반응 중 하나입니다.
이 작업으로 현재 발견되어 전기 에너지 생산에 사용되는 원자로가 작동합니다.
핵융합이 일어나려면 두 개의 가벼운 핵이 결합하여 더 무거운 핵을 형성해야합니다. 이 과정에서 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 예를 들어, 태양에서는 더 낮은 질량을 가진 원자가 결합하여 더 무거운 원자를 형성하는 핵융합 과정이 지속적으로 일어나고 있습니다. 두 개의 더 가벼운 핵은 양전하를 띠고 존재하는 정전기 반발력을 극복하기 위해 서로 더 가까이 이동해야합니다. 이를 위해서는 많은 양의 온도와 압력이 필요합니다. 우리 행성에서는 태양에 압력이 존재하지 않기 때문에 핵이 반응하고 이러한 반발력을 극복하는 데 필요한 에너지 입자 가속기를 통해 달성됩니다.
가장 전형적인 핵융합 반응 중 하나는 수소, 중수소 및 삼중 수소의 두 동위 원소의 조합으로 구성되어 헬륨 원자와 중성자를 형성하는 반응입니다. 이런 일이 발생하면 태양에서 수소 원자가받는 높은 중력 압력이 있으며 융합하려면 섭씨 15 만 도의 온도가 필요합니다. 매 초 600 억 톤의 수소가 융합되어 헬륨을 형성합니다.
지금은 핵융합으로 작동하는 원자로가 없습니다, 이러한 조건을 재현하는 것은 매우 복잡하기 때문입니다. 가장 많이보고있는 것은 프랑스에서 건설중인 ITER라는 실험용 핵융합 원자로로,이 에너지 생산 공정이 자기 감금을 통해 핵융합을 수행하면서 기술적으로나 경제적으로 실행 가능한지 확인하려고합니다.
임계 질량
임계 질량은 최소한의 핵분열 성 물질 그것은 핵 연쇄 반응이 유지되고 에너지가 일정한 방식으로 생성 될 수 있도록 필요합니다.
각각의 핵분열에서 XNUMX ~ XNUMX 개의 중성자가 생성되지만 방출되는 모든 중성자가 다른 핵분열 반응을 계속할 수있는 것은 아니지만 일부는 손실됩니다. 각 반응에 의해 방출 된 이러한 중성자가 그보다 더 빠른 속도로 손실되면 핵분열에 의해 형성 될 수 있습니다. 연쇄 반응은 지속되지 않을 것입니다 그리고 그것은 멈출 것입니다.
따라서이 임계 질량은 물리적 및 핵 특성, 각 원자의 기하학 및 순도와 같은 여러 요인에 따라 달라집니다.
최소한의 중성자가 빠져 나가는 원자로를 가지려면 가능한 최소 표면적을 가지므로 구 형상이 필요합니다. 중성자 누출 감소. 핵분열에 사용하는 물질이 중성자 반사체와 경계를 이루면 더 많은 중성자가 손실되고 필요한 임계 질량이 감소합니다. 이것은 원자재를 절약합니다.
자발적 핵분열
이런 일이 발생하면 중성자가 외부에서 흡수 될 필요는 없지만, 원자 구조가 더 불안정한 우라늄과 플루토늄의 특정 동위 원소에서는 자발적 핵분열이 가능합니다.
따라서 각 핵분열 반응에서 원자가 자발적으로, 즉 아무도 개입하지 않고 핵분열을 할 수있는 확률이 있습니다. 예를 들면 플루토늄 239는 우라늄 235보다 자발적으로 분열 할 가능성이 더 높습니다.
이 정보를 통해 도시의 전기 생산을 위해 원자력이 어떻게 생성되는지에 대해 더 많이 알기를 바랍니다.