우리는 원자력이 무엇이며 어떻게 얻을 수 있는지 설명합니다. 또한 그것이 무엇인지, 장점, 단점 및 몇 가지 예.
원자력은 안전하고 매우 효율적이며 다재다능합니다.원자력이란 무엇인가?
핵 에너지 또는 원자 에너지는 원자핵에서 또는 원자핵 사이에서 일어나는 반응의 결과, 즉 핵 반응에서 방출되는 에너지입니다. 이러한 반응은 자발적으로 또는 인위적으로 발생할 수 있습니다.
핵 반응은 핵의 결합 또는 단편화 과정입니다. 원자 와이 아원자 입자. 원자핵은 결합하거나 분열할 수 있으며, 그 과정에서 많은 양의 에너지를 방출하거나 흡수할 수 있습니다. 핵이 쪼개지는 과정을 핵분열이라고 하고, 핵이 합쳐지면 핵융합이라고 한다.
핵분열은 무거운 원자핵이 여러 개의 작은 원자핵으로 쪼개질 때 일어난다. 무게, 자유 중성자, 광자 및 핵 조각도 생성할 수 있습니다. 핵융합은 유사한 전하를 가진 여러 원자핵이 결합하여 더 무거운 새로운 핵을 형성할 때 발생합니다. 이러한 반응은 다음의 특정 동위원소 원자의 핵에서 발생합니다. 화학 원소 우라늄(U)이나 수소(H)처럼.
핵반응에 관여하는 많은 양의 에너지는 근본적으로 반응하는 입자의 질량의 일부가 직접 에너지로 변환된다는 사실에 기인합니다. 이 과정은 독일 물리학자 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)이 다음 방정식을 제시함으로써 주장했습니다.
E = mc²
어디에:
보시다시피, 아인슈타인이 제안한 방정식은 질량과 에너지에 관한 것입니다.
핵반응에서 방출되는 에너지는 다음을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 전기 화력 발전소, 핵 의학, 산업, 광업, 고고학 그리고 다른 많은 응용 프로그램에서.
주요 용도는 다음 세대에 있습니다. 전력, 원자력이 큰 난방에 사용되는 곳 볼륨 ~에서 물 또는 생성 가스, 누구의 열량 에너지 그런 다음 전기를 생산하는 대형 터빈을 구동하는 데 사용됩니다.
원자력의 통제된 사용은 자선 목적으로 사용됩니다. 그것은 매우 중요한 에너지원이지만 불행히도 대량살상무기의 생산을 위한 군사적 목적으로 사용됩니다.
원자력 에너지는 어떻게 얻습니까?
핵 에너지는 특정 화학 원소의 특정 원자 핵에서 핵 반응의 결과로 얻어진다. 원자력을 얻는 가장 중요한 과정은 우라늄(U) 원소의 우라늄-235(235U) 동위원소 핵분열과 수소(H) 원소의 중수소-삼중수소(2H-3H) 동위원소 핵융합이다. , 비록 또한 핵 에너지는 동위원소 토륨-232(232Th), 플루토늄-239(239Pu), 스트론튬-90(90Sr) 또는 폴로늄-210(210Po)의 핵 반응에서 얻을 수 있습니다.
우라늄-235(235U)의 핵분열은 발열 반응, 즉 많은 에너지를 방출합니다. 방출된 에너지는 예를 들어 물과 같은 반응이 일어나는 매체를 가열합니다.
핵분열이 일어나기 위해 235U 동위원소는 중성자 무료(하지만 양성자, 다른 핵 또는 감마선)의 속도가 매우 제어됩니다. 이러한 방식으로 자유 중성자는 핵에 흡수되어 핵이 불안정화되고 파편화되어 다른 더 작은 핵, 자유 중성자, 기타 아원자 입자 및 많은 양의 에너지를 생성할 수 있습니다. 중성자의 속도가 매우 높으면 단순히 핵과 충돌하거나 통과할 수 있고 흡수되어 핵분열을 일으키지 않기 때문에 중성자의 속도를 제어하는 것이 중요합니다.
핵분열의 결과로 생성된 입자는 차례로 핵분열이 될 다른 인접 핵에 의해 흡수될 수 있으며, 이 다른 핵분열의 결과로 생성된 입자는 다시 다음으로 흡수될 수 있습니다. 다른 핵 등으로 알려진 것을 생성합니다. 연쇄 반응.
제어된 핵 연쇄 반응은 위에서 언급한 것처럼 많은 유익한 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 그러나 연쇄 반응이 제어되지 않으면 더 이상 핵분열할 물질이 없을 때까지 계속되는데, 이는 짧은 시간에 발생합니다. 이 통제되지 않은 과정이 미국이 일본에 투하한 원자폭탄 작전의 시작이다. 제2차 세계 대전.
한편, 중수소-삼중수소 쌍(2H-3H)의 핵융합은 현존하는 가장 단순한 핵융합 과정이다. 이 핵융합이 일어나기 위해서는 강한 핵 상호작용의 힘(핵자, 즉 양성자와 중성자를 결합하는 힘, 양성자 사이의 반발력은 전하가 같으므로 정전기적 상호작용력을 초과한다. 양성자는 양전하를 띠기 때문에 서로 반발하는 경향이 있기 때문이다. 이를 달성하기 위해 특정 압력 및 감압이 적용되며, 온도 매우 구체적입니다. 이 융합 과정은 4He 핵, 중성자 및 많은 양의 에너지를 생성합니다.
핵융합은 자연적으로 일어나는 과정이다. 별, 예를 들어 태양이지만 인공적으로 생성되기도 합니다.
일반적으로 핵반응은 불안정한 원자를 생성하며, 이 원자는 스스로를 안정시키기 위해 과잉 에너지를 방출합니다. 환경 지정된 시간 동안. 이 방출된 에너지를 전리방사선이라고 하며, 이는 이온화하기에 충분한 에너지를 가지고 있습니다. 문제 방사선이 모든 생명체에 극도로 위험한 이유입니다.
원자력은 무엇을 위한 것인가?
원자력의 평화적 사용은 전기 생산(오늘날의 산업화된 세계에서 이미 엄청난 중요성을 띠고 있음)뿐만 아니라 사용 가능하고 철회 가능한 열 에너지의 생산을 위해 무수히 많습니다. 기계적 에너지의료 또는 수술 재료를 살균하는 데 사용할 수 있는 이온화 방사선의 형태까지 포함합니다. 또한 원자력 잠수함과 같은 차량에 동력을 공급하는 데 사용됩니다.
원자력의 장점
원자력의 장점은 다음과 같습니다.
- 약간의 오염. 사고가 없고 방사성폐기물이 적절히 처리되는 한 원자력 발전소는 연소보다 환경을 덜 오염시킵니다. 화석 연료.
- 안전한. 의 요구 사항이 있는 한 보안, 원자력은 신뢰할 수 있고 일관되며 깨끗할 수 있습니다.
- 효율적인. 이러한 유형의 핵 반응에 의해 방출되는 에너지의 양은 핵 반응의 양에 비해 엄청납니다. 원료 그들은 요구합니다.
- 변하기 쉬운. 의학과 같은 인간 지식의 다양한 영역에서 방사선 및 기타 형태의 원자력 에너지를 적용하는 것은 중요합니다.
원자력의 단점
원자력의 단점은 다음과 같습니다.
- 위험한 구 체르노빌 원자로 사고와 같은 사고의 경우 소련, 민간인과 동물의 생명까지도 방사능 오염의 위험이 높습니다.
- 처분. 원자력 발전소에서 나오는 방사성 부산물은 다루기가 어렵고 일부는 반감기(방사성 원자가 분해되는 데 걸리는 시간)가 매우 깁니다.
- 값 비싼 원자력 발전소의 건설과 이를 활용 기술 그것은 일반적으로 매우 비쌉니다.
원자력의 특성
대체로 원자력은 강력하고 효율적이며 물리학에 대한 인간의 숙달의 진정한 성취입니다. 그러나 그것은 또한 위험한 기술이기도 합니다. 히로시마와 나가사키의 원자 폭탄으로 인한 재난이나 소련의 체르노빌 사고를 본 후 이러한 유형의 기술이 지구상의 생명에 실제적인 위험을 나타내는 것으로 알려져 있습니다. 우리는 그것을 알고 있습니다.
원자력의 예
이 에너지의 평화로운 사용의 예는 일본의 이카타와 같은 원자력 발전소입니다. 그것의 호전적인 사용의 예는 포격이었다. 도시 제2차 세계 대전 중 1945년 히로시마와 나가사키에서 온 일본 여성들.