어린이를 위한 물리학

핵에너지와 핵분열

E = mc2

알버트 아인슈타인은 상대성 이론을 연구할 때 수학 공식 E = mc2를 발견했습니다. 이 공식은 물질이 에너지로 전환될 수 있음을 보여주었습니다. 이것은 단순한 개념처럼 들리지만 아주 적은 양의 물질에서 많은 양의 에너지가 생성될 수 있음을 보여주었습니다. 이것은 핵분열이라는 과정에서 원자를 쪼개면 가능합니다.

핵분열

핵분열은 큰 원자가 둘 이상으로 쪼개지는 과정입니다. 더 작은 원자. 원자가 쪼개지면 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다. 에너지가 천천히 제어되는 방식으로 방출되면 가정에 전력을 공급하는 전기를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 에너지가 한꺼번에 방출되면 연쇄반응이 일어나 핵폭발이 일어난다.

핵분열 반응

출처: US NRC

원자력 발전소

핵분열의 주요 응용 분야 중 하나는 원자력입니다. 원자력 발전소는 핵분열을 사용하여 열을 발생시킵니다. 그들은 이 열을 사용하여 물에서 증기를 생성하고전기 발전기.

미국 전기의 약 20%는 원자력 발전소에서 생산됩니다. 미국에는 104개의 상업용 원자력 발전소가 있습니다.

원자력 발전소는 우라늄 원소를 연료로 사용합니다. 우라늄 제어봉은 원자 분열의 연쇄 반응이 제어된 속도로 진행되도록 하는 데 사용됩니다.

TVA Watts Bar 원자력 발전소

출처: US DOE

방사성폐기물

원자력의 부산물 중 하나가 방사성폐기물이다. 이것은 핵반응에서 남은 물질입니다. 방사성 물질은 인간과 동물의 생명에 위험할 수 있습니다.

원자력의 다른 용도

원자력은 발전소 외에도 다른 응용 분야가 있습니다. 한 가지 응용 분야는 선박과 잠수함의 핵 추진입니다. 원자력 잠수함은 수중에서 오랫동안 고속으로 이동할 수 있습니다. 원자력은 해군 선박, 극지방의 얼음을 깨는 데 사용되는 선박, 우주선에도 사용되었습니다>

출처: 미 해군

핵융합

원자력의 또 다른 형태는 핵융합이다. 핵융합은 두 개 이상의 원자가 결합하여 더 큰 원자를 만들 때 발생합니다. 별은 핵융합에서 힘을 얻습니다. 별 내부 깊은 곳에서 수소 원자는 융합에 의해 끊임없이 변환되고 있습니다.헬륨 원자로. 태양을 비롯한 별들이 발산하는 빛과 열 에너지를 생성하는 것이 바로 이 과정입니다.

과학자들은 사용 가능한 에너지를 생성하기 위해 융합을 제어하는 ​​방법을 알아내지 못했습니다. 가능하다면 핵융합은 방사성 물질을 적게 생성하고 거의 무제한의 에너지를 공급할 수 있기 때문에 좋은 소식이 될 것입니다.

원자력과 핵분열에 대한 흥미로운 사실

• 원자력 발전량이 가장 많은 주는 일리노이주, 펜실베니아주, 사우스캐롤라이나주입니다.
• 미국은 다른 어느 나라보다 원자력 발전량이 많습니다.
• 원자력 역사에서 체르노빌(우크라이나), 스리마일 섬(미국), 후쿠시마 다이이치(일본) 등 3대 원자력 발전소 재해.
• 최초의 원자력 잠수함은 미국이었다. 1954년 바다에 나간 노틸러스.
• 우라늄 알갱이 하나는 약 1,000kg의 석탄과 같은 양의 에너지를 생성할 수 있습니다.
• 원자력 발전소에서 나오는 "연기" 오염이 아니라 수증기입니다.

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