두 개 이상의 가벼운 핵이 충돌하여 더 무거운 핵을 생성하는 과정입니다. 원자 수가 낮은 수소와 같은 요소는 핵 융합을 겪습니다. 핵 융합의 역전은 무거운 원자가 분산되어 더 가벼운 원소를 생성하는 핵분열 공정이다. 핵 융합 및 핵분열은 모두 융합 핵의 질량 중 일부가 반응 전반에 걸쳐 에너지로 변형되고 물질이 보존되지 않기 때문에 막대한 양의 에너지를 생성합니다.
핵 융합 공정
중성자와 헬륨 원자는 각각 중수소와 삼중 수소가 결합 될 때 생성됩니다. 두 개의 무거운 동위 원소는 다시 결합하여 헬륨 원자와 중성자를 형성하여 여분의 질량을 운동 에너지로 변환합니다.
핵 융합 과정의 경우, 관련된 핵을 함께 가져와야한다. 목표는 핵무기가 작동하기 시작하고 핵을 융합시키는 것입니다.
핵 핵분열
핵 융합은 원자 핵을 파괴하지 않고 (핵분열과 마찬가지로) 에너지를 생성하는 과정입니다. 이 과정에서 장기 방사성 폐기물이나 온실 가스는 생산되지 않으며,이 과정에서는 태양과 같은 별의 센터에서 자연적으로 발생합니다.
.핵분열 발전소와 마찬가지로 퓨전 플랜트는 원자 반응에서 열을 열을 사용하고, 증기, 전력 터빈을 만들고, 전기를 생성합니다. 그러나 생성 된 것보다 더 많은 에너지를 요구하지 않고 융합 원자로에서 필요한 조건을 확립하기가 어렵다는 것이 입증되었습니다.
토카락으로도 알려진 융합 반응기는 해수에서 회수 할 수있는 가스, 종종 중수소, 수소 동위 원소를 사용합니다. 높은 열과 압력으로 인해 중수소 원자가 전자가 끊어져 혈장이 형성됩니다. 이 혈장은 최소 100,000,000 ° C의 온도에 도달 할 수 있으므로 강한 자기장은이 혈장을 제한해야합니다. 혈장은 과열 된 이온화 가스입니다. 이러한 온도는 태양의 핵심 온도보다 10 배 높지만, 태양 자체에 의해 필요한 중력 압력을 생산할 수 없기 때문에 과정에는 필요합니다. 보조 가열 장치가 융합에 필요한 수준으로 온도를 높이는 가열 된 혈장 입자가 충돌합니다.
핵 융합 반응
헬륨의 형성을 초래하는 가장 가벼운 원소들 사이의 융합 과정은 또한 융합 에너지의 실제 생성에 필요하다. 수소의 무거운 동위 원소 인 중수소 (D) 및 삼중 수소 (T)는 서로보다 효과적으로 반응하며, 융합하면 두 수소 핵보다 반응 당 더 많은 에너지를 생성합니다. 하나의 양성자는 수소 핵을 구성합니다. 삼중 수소에는 하나의 양성자와 2 개의 중성자가있는 반면, 중수소 핵에는 하나의 양성자 및 하나의 중성자가 있습니다.) 결합 에너지라는 핵 물질의 중요한 측면 때문에 융합 또는 핵분열을 통해 방출 될 수있는 핵 물질, 광선 원소 사이의 융합 과정 및 무거운 원자가 에너지를 분열시키는 핵분열 사건.
핵의 결합 에너지는 핵이 얼마나 효과적으로 결합되는지에 대한 게이지 역할을합니다. N 중성자와 z 핵이있는 요소를 핵에 고려하십시오. 요소는 원자 수와 Z + N의 원자량 A를 갖는다. 결합 에너지 B는 개별적으로 간주 될 때 질량 M 및 Z 양성자 및 N 중성자의 핵에서 함께 결합 된 핵 (Z + N) 사이의 질량 차별과 관련된 에너지이다. 방정식은 다음과 같습니다.
b =( zmp + nmn - m ) c 2
여기서 C는 빛의 속도와 MP이고 Mn은 양성자와 중성자의 질량이다. 실험적 연구에 따르면 핵당 결합 에너지는 약 60 또는 대략 원자 질량의 원자 질량에서 최대 1.4 1012 줄에 도달합니다. 결과적으로, 철보다 가벼운 요소의 융합에 의해 방출되는 순 에너지 또는 무거운 것의 분할은 일반적으로 긍정적입니다.
핵 융합 및 핵 핵분열 반응 모두
핵분열은 두 개의 무겁고 불안정한 원자 핵을 두 개의 가벼운 핵으로 분리하며, 이는 또한 에너지를 방출하지만 융합보다 적은 정도로 방출됩니다. 융합은 에너지를 결합하고 방출하는 두 개의 광 원자 핵의 과정입니다.
Fusion은 더 많은 에너지를 방출하기 때문에 핵분열보다 훨씬 강력한 과정입니다. 핵 융합은 핵분비가 무기에 사용될 정도로 독성이 있고 매우 오랫동안 신중하게 유지되어야하는 방사성 물질을 함유하는 폐기물 연료 막대를 생성하기 때문에 핵분열보다 덜 위험하다. 핵 융합과 핵 핵분열 반응은 많은 양의 에너지를 생성합니다.
핵 융합 에너지
핵 융합 에너지 발전소는 대신 융합이 태양의 핵심에서 자연스럽게 일어날 수있는 압력의 종류를 복제하기가 어렵 기 때문에 추가 열을 요구합니다. 핵분열보다 융합이 발생하는 데 필요한 150-3 억 ° C의 열을 생성하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.
핵 융합 예
다음은 핵 융합 사례입니다 -
수소 폭탄
수소 폭탄은 주요 핵 융합 사례 중 하나입니다. 열 핵 폭탄은 수소 폭탄 또는“H Bomb”의 또 다른 이름입니다. 원자 폭탄과 비교할 때이 폭탄은 더 파괴적인 힘을 가지고 있습니다. 핵 융합 사건으로 인해 이러한 수소 폭탄이 생성되었습니다. 핵 융합은 고온에서 자체 유지되는 통제되지 않은 연쇄 반응을 일으키는 과정입니다.
핵 융합 무기에는 두 가지 주요 부분이 있습니다 :우라늄 -235 및/또는 Plutonium-239는 초기 단계의 대부분을 구성합니다. 상이한 핵 융합 2 차 단계는 중수소, 삼중 수소 또는 리튬 이백질을 연료로 사용한다. 수소와 같은 중수소 및 삼중습의 동위 원소는 융합을위한 완벽한 상호 작용 핵을 제공합니다. 리튬 -6 중수소는 현재 무기의 연료로 사용되었습니다.
태양의 핵 융합 에너지
핵 융합은 태양의 핵 융합을 포함하여 우주의 모든 별을 살아있는 것입니다. 그들은이 과정을 통해 상당한 양의 열과 에너지를 만듭니다. 모든 별의 핵심은 핵 융합 반응이 발생하는 매우 높은 압력을 경험합니다. 예를 들어, 태양의 핵심 온도는 섭씨 약 1,500 만도입니다. 2 개의 수소 동위 원소, 중수소 및 삼중 수소가 결합 하여이 온도에서 헬륨을 생성하고 매우 고압에서, 열의 형태로 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다. 태양의 핵 융합에서는 약 6 억 톤의 수소가 초당 헬륨으로 변형됩니다. 핵 융합은 햇볕에 발생하는 과정에 의해 나타납니다.
별의 핵 융합
스타 반응에서의 핵 융합 반응은 코어에서 발생하며, 이는 그들의 거대한 광도를 담당한다. 에너지는 별의 나이와 질량에 따라 헬륨 융합, 양성자-프로 톤 융합 또는 탄소 사이클을 통해 별의 핵 융합에서 시작되었습니다. 철까지의 무거운 요소는 별의 밝은 수명이 끝날 때 간단히 융합 될 수 있습니다. 철기가 결합 에너지 곡선의 정점 근처에 있기 때문에, 철보다 무거운 원소의 융합은 대신 에너지 흡수를 포함 할 것이다. 철 그룹은 퓨전의 에너지를 생산하는 능력의 최대 한계를 나타내지 만, 다른 종류의 핵 사건을 통해 별에서 더 높은 원자가 생성됩니다.
.자주 묻는 질문
1. 융합 또는 핵분열에 의해 생성되는 에너지는 더 크다.
퓨전은 핵분열보다 더 많은 에너지를 생성하지만 융합 조건을 확립하는 데 필요한 에너지가 생성 된 에너지보다 더 많았 기 때문에 어려움에 직면했습니다. Fusion은 이러한 어려움이 완전히 극복 될 때 핵분열의 에너지보다 여러 배를 생성 할 가능성이 있습니다.
2. 방사성 폐기물은 핵분열 및 융합에서 나옵니다.
융합 및 핵분열 모두에 의해 생성 된 방사성 폐기물이 있습니다. 그러나 퓨전은 장기 핵 폐기물을 생산하지는 않지만 핵분열 발전소는 불안정한 핵을 생성합니다. 불활성 가스 인 헬륨은 표준 융합 공정의 일부로 생성되는 반면, 삼중습은 원자로 내부에서 생성되고 소비됩니다. Tritium은 베타 이미 터이기 때문에 방사성이지만 매우 작은 복용량으로 만 사용되며 반감기가 짧기 때문에 상당한 위험을 제공하지 않습니다.
.3. 핵 융합을 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?
핵 융합은 비싸고 복제 및 조절하기가 어렵 기 때문에 현재 발전에 사용되지 않습니다. 정전기력에 의해 심하게 격퇴되지 않고 긍정적으로 하전 된 핵이 충돌하고 융합하기 위해 고온이 필요합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 어려움을 해결하기 위해서는 여전히 작업이 이루어지고 있습니다.
4. 핵분열 및 융합은 무엇입니까?
두 개의 저 질량 동위 원소가 엄청나게 높은 열과 압력으로 함께 모여 융합이 발생합니다. 이것은 종종 중수소 (수소 -2)와 수소 동위 원소 삼중습 (수소 -3)이 결합되어 헬륨의 동위 원소와 추가 중성자를 형성 할 때 발생합니다. 이 동위 원소 융합
대부분의 원자로에 사용 된 표적 핵은 우라늄 -235이다. 이 핵으로 중성자를 가속화하면 원자를 2 개의 작은 동위 원소 ( "핵분열 생성물"이라고 함)와 3 개의 더 중성자로 분할하여 공정에서 상당한 양의 에너지를 방출 할 수 있습니다. 다른 우라늄 -235 원자는 방출 된 중성자의 결과로 후속 핵분열 사건에 관여한다. 생성 된 에너지는 발전기에서 터빈을 회전시키는 데 사용되어 물을 증기로 가열하여 전기를 생성하며, 핵 융합 및 핵분열 반응은 많은 양의 에너지를 생성합니다.
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