핵 융합은 두 개의 원자 핵을 하나로 결합하여 많은 양의 에너지를 방출하는 과정입니다. 이것은 원자 핵을 둘 이상의 작은 것들로 분할하는 핵분열과 대조적이다. 핵 융합은 태양과 별에 힘을주는 과정입니다.
핵 융합 반응기는 어떻게 작동합니까?
핵 융합 반응기는 지속적인 핵 융합 반응을 생성하고 제어하는 장치이다. 핵 융합 반응기에는 여러 가지 유형이 있지만 모두 몇 가지 기본 특징을 공유합니다.
1. 혈장 제한
핵 융합 반응을 만드는 첫 번째 단계는 혈장을 만드는 것입니다. 플라즈마는 뜨겁고 전기적으로 하전 된 가스입니다. 핵 융합 반응기에서, 혈장은 중수소 및 삼중습, 2 개의 수소의 동위 원소로 구성된다.
혈장은 자기장에 제한되어 반응기의 벽과 접촉하지 않고 냉각해야합니다. 자기 제한 시스템에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 :Tokamaks 및 Stellarators.
Tokamak에서 혈장은 반죽 모양의 자기장에 제한됩니다. 자기장은 일련의 초전도 코일에 의해 생성됩니다.
항성기에서 혈장은보다 복잡한 자기장에 제한됩니다. 자기장은 일련의 영구 자석에 의해 생성됩니다.
2. 가열
혈장이 한정되면 매우 높은 온도로 가열되어야합니다. 이것은 일반적으로 전자 레인지, 무선파 및 중립 빔 주입을 포함한 다양한 방법을 사용하여 수행됩니다.
혈장의 온도는 중수소와 삼중 수 핵 사이의 전기 반발을 극복 할 수있을 정도로 높아야합니다. 온도가 충분히 높으면 핵이 함께 융합되어 에너지를 방출합니다.
3. 에너지 추출
융합 반응에 의해 방출되는 에너지는 전기를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 플라즈마의 열을 사용하여 터빈을 돌려 전기를 생성함으로써 수행됩니다.
핵 융합의 도전
핵 융합은 유망한 에너지 원이지만 상업적으로 실행되기 전에 극복해야 할 많은 도전이 있습니다.
1. 혈장 제한
혈장은 자기장에 제한되어 반응기의 벽과 접촉하지 않고 냉각해야합니다. 이것은 어려운 일이며, 핵 융합 연구에 직면 한 가장 큰 과제 중 하나입니다.
2. 가열
혈장은 매우 높은 온도로 가열되어야합니다. 이것은 또한 어려운 작업이며, 핵 융합 연구가 직면 한 가장 큰 과제 중 하나입니다.
3. 에너지 추출
융합 반응에 의해 방출되는 에너지는 전기를 생성하는 데 사용되어야합니다. 이것은 비교적 간단한 작업이지만 프로세스의 효율성이 가능한 한 높도록하는 것이 중요합니다.
핵 퓨전의 미래
핵 융합은 안전하고 깨끗하며 지속 가능한 에너지 원을 제공 할 가능성이 있습니다. 그러나 상업적으로 실행 가능하기 전에 극복해야 할 많은 도전이 있습니다.
핵 융합에 대한 연구가 진행 중이며 많은 유망한 발전이 있습니다. 이러한 발전이 계속되면 핵 융합은 향후 수십 년 안에 현실이 될 수 있습니다.
다음은 핵 융합이 상업적으로 생존하기 전에 극복해야 할 주요 과제 중 일부는 다음과 같습니다.
* 혈장 제한 : 혈장은 융합 반응이 발생할 수 있도록 충분히 오랫동안 자기장에 제한되어야합니다. 혈장이 뜨겁고 고도로 하전되어 자기장에서 탈출하는 경향이 있기 때문에 이것은 어려운 작업입니다.
* 가열 : 핵을 융합시키기 위해 혈장은 매우 높은 온도로 가열되어야합니다. 혈장을 필요한 온도로 가열하는 데 많은 에너지가 필요하기 때문에 이것은 어려운 작업입니다.
* 재료 : 반응기를 구축하는 데 사용되는 재료는 융합 공정과 관련된 고온과 방사선을 견딜 수 있어야합니다. 이러한 요구 사항을 충족 할 수있는 현재 사용 가능한 자료가 없기 때문에 이것은 어려운 과제입니다.
* 삼중 수산 번식 : 삼중 수소는 핵 융합 반응에 사용되는 수소의 동위 원소 중 하나입니다. 삼중 수소는 방사성이며 반감기가 짧으므로 반응기에서 지속적으로 보충해야합니다. 복잡하고 비싼 프로세스가 필요하기 때문에 이것은 어려운 작업입니다.
도전에도 불구하고, 핵 융합의 미래에 대해 낙관적이어야 할 몇 가지 이유가있다. 첫째, 핵 융합은 매우 유망한 에너지 원입니다. 깨끗하고 안전하며 지속 가능합니다. 둘째, 핵 융합 연구에는 많은 유망한 발전이있다. 셋째, 핵 융합 기술을 개발하려는 국제적인 노력이 증가하고 있습니다.
이러한 협력 노력이 계속된다면, 핵 융합은 금세기 후반에 주요 글로벌 에너지 원이 될 수 있습니다.
