미래의 에너지 핵융합 발전1 핵융합이란
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미래의 에너지 핵융합 발전1 핵융합이란을 살펴보겠습니다. 핵융합은 태양이 빛과 에너지를 만들어 내는 원리입니다. 서로 다른 원자핵이 합쳐지면 무게가 가벼워지면서 많은 에너지를 만들어 내는 원리입니다. 아인슈타인의 E=mc² 공식이 적용됩니다. 핵융합을 위해서는 중수소와 삼중수소, 고온의 플라즈마, 플라즈마 유지 장치가 필요합니다.
1. 핵융합이란?
핵융합은 서로 다른 원자의 핵이 하나로 합쳐지는 것을 말합니다.
서로 다른 찰흑 두 덩어리가 하나로 합쳐지는 것을 연상하시면 됩니다.
이것은 태양이 빛과 열을 내는 원리입니다.
2. 핵융합 시 발생되는 에너지
핵융합 시 많은 에너지가 발생됩니다.
이것은 아인슈타인의 E=mc² 공식이 적용됩니다. E는 에너지, m은 질량, c는 빛의 속도입니다.
원자핵이 두 개에서 하나로 합쳐지게 되면 원자핵의 질량이 약간 줄어들게 됩니다.
아인슈타인의 공식에 따르면 질량이 작더라도 빛의 속도의 제곱만큼 곱해지게 되기 때문에 엄청난 에너지가 발생되게 되는 것입니다.
3. 핵융합 조건
1. 핵융합 연료
가벼운 핵을 합쳐 조금 더 무거운 핵으로 만들기 위해 연료가 필요합니다.
적용되는 연료는 중수소와 삼중수소입니다.
중수소
중수소는 주로 바닷물에서 얻을 수 있습니다. 무거울 중을 무거운 수소란 뜻입니다.
양성자 한 개, 중성자 1개로 이루어져 있고, 일반 수소보다 무겁습니다.
삼중수소
삼중수소는 핵분열 과정에서 추출하거나 리튬에서 추출하는 방법 등이 있습니다.
중성자 2개, 양성자 1개로 이루어져 있습니다.
2. 고온의 플라즈마
1억도 이상의 고온이 되면 원자핵과 전자가 분리가 쉬워지고 원자핵끼리 밀어내는 힘이 사라져 원자핵끼리 합쳐질 수 있는 조건이 됩니다.
이런 상황을 플라즈마라고 합니다.
플라즈마는 원자 구성 요소들이 분해되어 입자들이 둥실 떠다니는 상태입니다.
3. 플라즈마 유지 장치
플라즈마 상태의 입자들은 전기력을 지닙니다.
이런 입자들을 자기력을 이용해 유지해 주는 장치가 필요합니다.
가장 대표적인 장치는 토카막이란 것입니다.
도넛 모양의 진공 장치 안에 플라즈마 입자가 들어있고 D자 모양의 자기력을 이용해 플라즈마가 지속적으로 이동하게 하는 것입니다.
이런 속에서 지속적으로 핵융합이 이루어지게 합니다.
이상으로 핵융합 개념과 조건을 살펴보았습니다.
다음에는 핵융합 과정을 살펴보겠습니다.
