미래의 에너지 핵융합 발전2 핵융합과정
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미래의 에너지 핵융합 발전2 핵융합과정에 대해 살펴보겠습니다. 이중수소와 삼중수소를 고온에 노출시키면 핵융합하여 헬륨 원자를 생성합니다. 이때 질량이 약간 감소하게 되고 이로 인해 많은 에너지를 생성하게 됩니다. 그렇지만 이런 환경을 만들어 내기 위해 많은 에너지가 소모되어 아직은 가성비가 안 나오는 상황입니다. 이것이 극복되면 꿈의 에너지원이 될 것입니다.
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핵융합 과정
- 이중 수소와 삼중수소를 1억도 이상 고온에 노출시킵니다.
- 수소 원자들이원자핵과 중성자가 입자로 분리됩니다.
- 상온에서는 서로 밀어내는 힘이 강했던 원자핵이 서로 결합되기 쉬운 조건이 됩니다.
- 원자핵끼리 뭉쳐 새롭고 더 무거운 원자핵이 이루어집니다. 바로 헬륨입니다.
- 이중 수소(중성자 1개+원자핵 1개)+삼중수소(중성자2개+원자핵1개)=헬륨(중성자2개+원자핵1개)
- 헬륨 원자가 생성되면서 이중수소와 삼중수소의 함계 질량이 감소하게 됩니다. 중성자도 1개가 남습니다.
- 감소된 질량이 E=mc² 법칙에 의해 엄청난 에너지를 발생하게 하고 남은 중성자 1개가 에너지만큼 활동하게 됩니다.
- 중성자가 플라즈마를 가둔 벽에 부딪히고 이로 인해 생기는 열로 발전기를 돌려 전기를 만들어 내게 됩니다.
생성 에너지의 양
- 학계에서는 원료의 양이 동일하다고 가정할 때, 원자력 발전보다 7배 이상의 에너지를 생성할 수 있다고 합니다.
핵융합의 장점
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친환경적: 이산화탄소 배출이 없고, 관리하기 어려운 고준위 방사성 폐기물 발생량도 적어 친환경적인 에너지원입니다.
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안전성: 외부 조건이 조금만 바뀌어도 핵융합 과정이 즉시 중단되기 때문에 폭발이나 심각한 사고의 위험이 매우 낮습니다.
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고효율: 핵융합 연료 1g으로 석유 8톤에 해당하는 에너지를 생산할 수 있어 에너지 효율이 매우 높습니다.
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대용량 발전 가능: 핵융합 발전을 통해 대규모 전력 생산이 가능하여 미래 에너지 수요에 대응할 수 있습니다.
한계
- 1억도 이상의 열이 필요합니다.
- 플라즈마 상태를 유지하기 위한 강한 자기력도 필요합니다.
- 이 과정에서 많은 에너지가 필요합니다.
- 생성된 에너지보다 고온, 고압, 강한 자기력 유지를 위한 에너지가 더 많이 들어 가성비가 떨어집니다.
기술의 발달로 이런 한계가 극복이 된다면 핵융합 발전은 꿈의 에너지 생성 기술이 될 것입니다.
