원자력 에너지는 무엇입니까?
원자력은 원자의 중심에 위치한 에너지입니다. 원자는 고체, 액체 및 가스를 형성하는 작은 입자입니다. 원자의 내부는 전자로 둘러싸인 중성자와 양성자로 채워져 있습니다.
양성자는 양전하가 양전하고 전자는 음전하를 갖고 중성자는 전하가 없습니다. 따라서 원자의 핵심에는 많은 에너지가 있습니다. 이 에너지는 원자가 파손되면 방출됩니다. 핵분열이라고합니다.
원자력 발전소는 우라늄 원자를 사용하여 핵분열을 수행합니다. 이 과정에서 중성자는 우라늄 원자와 충돌하여 분해하고 방사선과 열에서 에너지를 방출합니다.
핵 핵분열 에너지 계산
중성자가 우라늄 -235로 핵에 부딪히면 핵은 중성자를 흡수합니다. 그것은 두 가지 요소로 나누고 3 개 이상의 새로운 중성자를 방출합니다. 그러나, 방출 된 중성자의 양은 U-235 원자가 분할되는 방식에 따라 다릅니다. 분할 된 두 원자는 새로운 상태로 전환 할 때 감마 방사선을 방출합니다. 유도 된 핵분열 공정에는 주목할만한 세 가지 측면이 있습니다.
- U-235 Atom이 움직일 때 중성자를 포착 할 수있는 기회는 높습니다. 각 핵분열에서 하나의 중성자가 배출되는 '임계 상태'로 알려진 반응기가 올바르게 작동하는 경우 다른 핵분열이 발생할 수 있습니다.
- 중성자를 복용 한 다음 분할하는 과정은 1 × 10-12 초인 마이크로 초 범위에서 매우 빠릅니다.
- 원자가 분할되면 방사선 및 열로 막대한 양의 에너지가 방출됩니다. 핵분열의 형성된 두 원자는 베타 방사선 및 감마 방사선을 방출합니다. 중성자 및 핵분열 생성물이 생성 된 U-235 원자보다 가볍기 때문에 단일 핵분열 결과로부터 생성 된 에너지. 이 차이는 방정식 E =MC2에 의해 결정된 과정에서 에너지로 변형됩니다. 하나의 U-235 원자는 붕괴로부터 최소 200 MeV (백만 전자 볼트)를 방출합니다. 핵 잠수함에 전력을 공급하는 데 사용되는 고도로 강화 된 우라늄은 백만 갤런의 가솔린만큼 클 수 있습니다.
핵 융합 에너지 계산
태양은 핵 융합 반응을 통해 전력을 방출합니다. 태양의 엄청난 압력과 온도는 수소 원자가 중수소에 융합하게됩니다. 중수소 원자는 수소 원자에서 결합하여 삼중습이라는 원자를 생성하고, 다른 수소 원자와 융합하여 헬륨 원자를 생성합니다. 헬륨 원자의 질량은 4 개의 수소 원자의 합보다 작습니다.
이제 아인슈타인의 E =MC2 방정식은 누락 된 질량을 에너지로 바꿉니다. 두 개의 무거운 형태의 수소, 삼중 수 및 중수소 (d)의 핵의 반응은 2.8 x 10-12 Joule을 방출합니다.
핵 융합 반응기에 대해 현재 가장 유망한 두 가지 유형의 융합 반응은 중수소-트리튬 반응기 (중수소-트리튬 반응) 및 헬륨 -3 중수소 반응기이다. 중수소와 삼중 수소 사이의 융합은 에너지가 17.6 MeV를 생성하지만, 쿨롱 장벽을 점화하려면 4 천만 개의 켈빈 온도가 필요합니다.
핵당 상호 작용의 에너지는 중간 질량을 가진 핵의 경우 더 높으며 철 (Fe)의 범위에 해당하는 최대 값에 도달합니다. 그것은 더 큰 핵을 형성하기 위해 두 개의 저 질량 핵이 단합 될 때 에너지가 방출된다는 것을 나타냅니다. 더 큰 핵은 융합 과정에서 에너지가 방출되어 질량을 근절함에 따라 결합 된 핵보다 더 많은 결합 에너지와 핵이 적다. 작은 질량 핵의 융합은 일반적으로 에너지를 제공합니다. 그러나 정확한 세부 사항은 문제의 핵종에 달려 있습니다.
태양은 수소 핵으로도 알려진 헬륨 핵 (4HE)에 양성자를 융합하여 에너지를 생성합니다. 태양의 가장 큰 핵종입니다. 양성자-프로 톤 체인은 주된 반응 체인입니다.
1H + 1H → 2H + E ++ VE (0.42 MEV)
1H + 2H → 3HE + γ (5.49 MEV)
3HE + 3HE → 4HE + 1H + 1H (12.86 MEV)
여기서 E+는 전자 양성을 나타냅니다. 전자 중립은 VE로 표시됩니다. 반응은 괄호 사이에 포함 된 에너지를 방출합니다. 여기서, 첫 두 반응은 세 번째 반응에 대해 적어도 두 번 반복되어야합니다. 이 과정은 6 개의 양성자 (1h)가 필요하고 2 개를 반환합니다. 두 번째 위치가 만들어지고 두 개의 전자가 발견됩니다. 그런 다음이 전자는 4 개의 감마선 (𝞬)을 더 생성하기 위해 전멸됩니다.
사이클의 출력은 다음과 같습니다.
2E- + 41H- 4HE + 2VE + 6F (26.7 MEV)
여기서 26.7 MEV에는 전자 및 포지 트론의 소멸 에너지가 포함됩니다. 또한 모든 반응 생성물에 배포됩니다.
결론
핵분열 및 원자력 계산에서, 원자의 핵이 변경되고 에너지가 생성된다. 그들은 약간의 유사점이 있지만 반대의 힘입니다.
핵 융합은 더 무거운 원자 내에서 2 개의 가벼운 원자를 결합한다는 것을 의미합니다. 반대 과정 인 핵 핵분열은 무거운 원자가 두 개의 작은 원자로 분할 될 때입니다.
원자력 발전소는 우라늄 원자를 사용하여 핵 핵분열을 수행합니다. 이 과정을 통해 중성자는 우라늄의 핵 원자와 충돌하여 분해합니다. 분할 된 두 원자는 새로운 상태로 전환 할 때 감마 방사선을 방출합니다. 유도 된 핵분열 공정에는 세 가지 측면이 있습니다. 원자가로 분할 될 때 방사선과 열을 통해 방대한 양의 에너지 방출이
