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핵분열 연쇄반응

핵분열 연쇄반응

원자력으로 전기를 만드는 원리, 핵분열

모든 물질을 구성하는 원자는 양상저와 중성자로 된 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성됩니다
우라늄과 같이 무거운 원자핵이 중성자를 흡수하면 원자핵이 쪼개지는데, 이를 핵분열이라고 합니다. 핵분열 시 방출되는 에너지는 아인슈타인의 질량-에너지 등가원리(E=mc2)에 따라 계산할 수 있으며 많은 에너지가 나옵니다. 원자핵이 분열하면 많은 에너지와 함께 2~3개의 중성자가 나옵니다. 이 중성자가 다른 원자핵과 부딪치면 또 다시 핵분열이 일어납니다
이런 식으로 계속해서 핵분열이 이어지는 것을 핵분열 연쇄반응이라고 하며, 과정에서 생기는 에너지가 바로 원자력입니다

핵분열과정
  • 실제로 우라늄-235의 원자핵이 중성자를 흡수하면 핵분열생성물과 함께 평균 2.4개의 중성자와 약 200MeV라는 엄청난 에너지가 나옴. 우라늄의 핵분열에너지는 대략 화석연료의 100만배 정도인데, 실제로 우라늄-235 1g으로 석탄 3t, 석유 9드럼분의 에너지를 냄
원자력발전의 연료는 천연우라늄(우라늄-235 0.7%)이나 이를 저농축(우라늄-235 2~5%)하여 사용하지만 원자폭탄은 우라늄-235를 93.5% 이상 농축하여 사용함. 원자력발전은 핵분열이 서서히 일어나도록 핵분열 정도를 조절하지만, 원자폭탄은 최대한 빨리 일시에 핵분열이 일어나도록 장치를 만든다는 데서, 같은 핵물질을 사용하지만 설비의 구조 자체가 다름
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