핵분열

원자력 발전 - 원자력 발전

원자력발전은 큰 틀에서는 화력발전과 다르지 않다. 에너지원에서 나오는 열로 물을 끓이고 그 증기로 터빈을 돌려 에너지를 생산한다. 원자력발전과 화력발전의 차이는 그 에너지원이 무엇이냐의 차이이다. 화력발전은 화석연료이고, 원자력발전은 핵반응이다. 1차 계통이 원자력 발전소하면 떠오르는 회색 콘크리트 건물(격납건물) 안에 있는 구조물이다. 1차 계통 밖의 발전하는 부분은 2차 계통이다. 발전계통을 2부분으로 나눈 것은 사고 발생 시 방사선 누출을 최소화하기 위한 것이다. 1차 계통 1차 계통은 핵분열을 통해 열을 만드는 부분이다. 1차 계통에서는 물을 냉각재로 사용한다. 이 냉각제는 원자로와 열교환기를 순환하며 핵반응으로 생긴 열에너지를 열교환기를 통해 2차 계통으로 연결해준다. 이 물은 가압기로 매우 고..

원자력 발전 - 핵 연쇄반응

이전 글에서는 핵반응을 통하여 에너지를 얻는 방법에 대해 알아보았다. 질량 에너지 등가 원리를 사용하여 질량을 손실시키고 에너지를 얻는 것이다. 하지만 이 반응은 실제 에너지를 얻는 데 사용하기에는 비효율적인데 왜냐하면 반응이 계속 일어나려면 고에너지 입자를 계속 쏘아주어야 하기 때문이다. 이는 돈이 매우 많이 들고 현실적으로 어렵기 때문에 핵반응으로 에너지를 얻는 것은 과거에는 불가능하다고 여겨졌다. 하지만 이후 핵 연쇄반응이라는 개념이 등장하여 이 문제를 해결하고, 핵반응을 실용적으로 사용할 수 있게 하는 문을 열었다. 이번 글에서는 핵 연쇄반응에 대해 알아보자. 핵 연쇄반응 인류 최초로 핵반응에서 나온 에너지를 활용하고자 한 사례는 미국의 핵무기 개발 프로젝트, 일명 맨해튼 프로젝트이다. 맨해튼 프..

원자력발전 - 핵반응

핵반응 핵반응(Nuclear reactions)은 핵에 다른 입자를 충돌시켜서 핵의 구조를 바꾸는 반응이다. 화학반응과는 다르게 핵반응은 핵에 변화가 생기며 따라서 반응물과 생성물의 원소 종류가 다를 수 있다. 예를 들어 질소원자($_{\;7}^{14} \mathrm{N}$)에 알파 입자($\alpha$, $_2^{4}\mathrm{He}$)를 충돌시키면 양성자(${}_1^1\mathrm{H}$)가 생긴다. 이 반응은 다음과 같이 쓸 수 있다. $\mathrm{_2^4He+_{\;7}^{14}N\rightarrow_{\;8}^{17}O+_1^1H}$ 이때 산소가 생긴 것은 양쪽의 핵자의 종류와 개수를 맞추기 위함이다. $_2^{4}\mathrm{He}$ 은 중성자 2개, 양성자 2개를 가지고 있고 $_{..