미래의 에너지 원으로 촉망받는 인재인 핵융합로에 대해서 알아보자.
일반적으로 핵반응은 핵분열과 핵융합으로 나뉨.
핵분열은 원자번호가 큰 핵을 중성자로 때리면서 다른 핵종으로 분열을 유도하는 반응임.
이에 반해 핵융합은 원자번호가 작은 두개의 핵을 하나로 합치는 반응임.
두 반응모두 반응과정중에 질량결손이 일어나고, 질량결손에서 발생하는 에너지를 인류는 열에너지로 전환하여 목적에 맞게 사용함.
두 반응을 그림으로 살펴보면 아래와 같음.
핵분열이야 모두 익숙할테니 이번엔 핵 융합에 중점을 맞춰서 이야기 해보겠음.
핵분열에서 우라늄 말고 플루토늄을 깨서 에너지를 얻어낼 수 있는것과 같이, 핵융합의 경우에도 다양한 핵종을 이용한 방법이 있음.
대표적인 반응이 중수소-삼중수소, 중수소-중수소, 중수소-헬륨 이 세가지 반응임.
위 세개 반응중 현재 많이들 관심을 갖고 있는 반응은, 중수소-삼중수소 반응임.
이유는 간단히 말하면 우리가 가진 기술을 통해 반응이 잘 일어나는 조건을 쉽게 만들 수 있기 때문임.
조금 더 복잡하게 말하면 핵반응은, 반응의 종류, 핵종의 종류, 주변온도에 따라 반응에 참가하는 정도가 크게 달라짐. 이를 Cross-section이라고 하는데 말한것 처럼 우리가 반응을 가장 잘 유도할 수 있는 온도를 만들기에 D-T반응이 가장 쉽기 때문임.
보통 이제 여기까지만 알고 있는 사람들이 많음. 그렇게 반응시켜서 에너지 얻어내는게 핵융합이구나 하고.
하지만 모든 반응로의 가장 중요한 포인트는 Sustainable하게 반응이 나오는지, 가만 냅둬도 지속적으로 원하는 반응을 하는지가 매우 중요함.
분열로의 경우, 우라늄을 깨면서 발생한 중성자가 인근의 다른 우라늄을 깨는식으로 지속적이고 꾸준한 반응이 일어남.
그럼 핵융합로에서는 어떻게 그런 꾸준한 반응을 일으키는지 살펴보겠음.
핵융합로를 굴릴 때 자연에 있는 중수소, 삼중수소를 모아다가 융합로를 가동시켜야 하면 사실상 이를 모으는데 쓰는 에너지가 더 클것임.
융합로 역시 핵분열로의 우라늄 같은 원료를 사용하는데, 이게 바로 현재 높은 전기자동차 수요로 인해 나날이 가격이 오르고 있는 하얀소금 리튬임.
이게 기본적인 융합로에서 유도되는 사이클임.
핵분열로에서처럼 리튬이 연료로 존재하고 리튬을 중성자가 박살내서 트리튬을 생산하게 됨.
근데 핵융합반응에 필요한게 삼중수소 말고 중수소도 있다고 위에서 언급하였음. 위 사이클에서는 중수소가 생성되지는 않음.
그러면 중수소는 어디서 얻게 되는 것인가?
중수소는 해수에서 취득하는 방법도 있고, 다양한 방법이 있지만, 현재 가장 값싸게 얻는 방법은 작은 핵분열로를 핵융합로 옆에 지어서 중수소를 생산하게 하는 것임. 막대한 열에너지를 생산할 필요도 없으니, 정말 작은 규모로 중수 생산가능한 핵분열로를 놔두고 이를 이용해서 중수소를 만드는 것이 가장 저렴한 방법중 하나임.
즉 핵융합로가 건설된다고 핵분열로의 종말이 아니라 다양한 목적을 위한 핵분열로들이 등장할 것으로 생각됨.
세법조무사
토카막방식: 뜨거워요
레이저방식: 트리튬 비싸요
Helion: 사기꾼
후로게이머
토카막 알려진대로 열로인한 기술난제가 가장큰 장벽 이지만
레이저는 막대한 시설비를 들여서 엄청작은 전력을 만들어낸다는거와
연료를 보충할 방법이 없슴. 그냥 실험실 연구 그자체임
krrr
아님. 핵무기연구용으로 유용함. ㅎㅎ
초고교급절망
235681
원자력 안전법 때문에 핵물질 취득이 불가능 함.
씹썅년
최근 상온, 1만기압하에서 핵융합 성공했단 거 보고 문득 드는 의문인데
이상기체의 압력은 입자의 운동 속도(~온도)에 의해 결정되잖아?
그럼 이론적으로 중수소와 삼중수소 2개 입자가 핵융합 반응 후 중성자와 헬륨이 만들어지면
입자 수는 그대로 2개니 압력이 유지됨?
물론 실제기체는 입자간 상호작용도 고려해야 하지만
이상기체라고 가정하고 핵융합 반응 후에도 압력이 유지되면
중수소와 삼중수소를 1만기압으로 가압 후 반응로에 지속적으로 투입만 하면 핵융합이 스스로 계속 일어나는 거 아님?
235681
레이저 기반 융합은 잘 모르겠음. 내가 전공한게 아니라 학부생 수준으로 밖에 몰라서. 내가 배울때 까지는 고온 고압 D-T 반응이 메인이었음.
씹썅년
아 미안 상온 1만기압 하에서 성공한게 핵융합이 아니라 초전도체 였네....
1급변태기능장
ITER가 2025에 가동목표지? 불가능할꺼야 아마
후로게이머
2040년 이후 아님?
1급변태기능장
그건 상용화단계임
후로게이머
핵융합 장점은 뭐니뭐니 해도 헬륨이 부산물로 나와
가격 부담없이 들이마셔 목소리를 바꿀수 있고 비행선 시대가 도래할거임
말 그대로 문명 특이점
근성가이
핵분열이 왜 익숙하신건가요
235681
이미 현실화된 기술이라서 익숙할거라 생각함.
cuqhstoRlqudtls
우리개붕이는 질량결손에서 발생하는 에너지를 뭘로 설명할꺼임? 열역학? emc?
235681
박사학위 백그라운드가 두개 다긴 함.
어떤 설명을 원함?
cuqhstoRlqudtls
두개 빼고 없어?
krrr
님 미침..? 왤케 자신만만함?
cuqhstoRlqudtls
열역학으로 부탁해
너무 어려워서 이해가 잘 안가드라
krrr
그나저나 님하. 핵융합 다음에 양자, 특이점 발전, 축퇴로등의 sf적인 에너지발생원리등이 있는데 또 다른 이론적인 sf적 에너지발생원리같은게 잇을까
235681
축퇴로 보다는 일단 다이슨 스피어정도가 현실성 있지 않을까 싶네.