자연과학 업로드 초급핵 입자 물리학 - 핵융합발전 Nuclear fusion power generation 업로드 Up 3818

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자연과학 업로드 초급핵 입자 물리학 - 핵융합발전 Nuclear fusion power generation 업로드

[자연과학] 초급핵 입자 물리학 - 핵융합발전[ Nuclear fusion power generation]


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차세대초전도핵융합연구장치 KSTAR의 모습

Q & A

마무리
Thanks
_NOTES_1_
Index of this presentation
2
_NOTES_2_
핵융합발전이란, 태양이 에너지를 발산하는 원리를 응용한 것으로, 수소와 같은 가벼운 원자핵이 상호 융합하여 헬륨과 같은 무거운 원자핵을 형성할 때 방출하는 에너지를 이용한 발전방식을 가리킨다.
중수소와 삼중수소를 결합하여 헬륨을 만들 때 발생하는 에너지를 사용하여 증기 터빈을 돌리고 발전기에서 전기가 생산되는 원리입니다.
원자핵의 융합과정에서 에너지가 발생하는 까닭은, 원자핵들이 무거운 원자핵을 형성할 때 질량결손이 발생하는데 그 결손분이 에너지로 바뀌기 때문이다. 실제 핵융합발전에서는 중성자 하나와 양성자 하나로 이루어진 중수소와, 중성자 둘과 양성자 하나로 이루어진 삼중수소를 융합시킨다. 융합 결과, 양성자 둘과 중성자 둘로 이뤄진 헬륨이 형성되고 중성자 하나는 방출되는데, 핵융합에너지는 이 중성자가 방출될 때의 운동에너지이다.
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_NOTES_3_
자연상태에서 핵융합이 일어나는 장소는 태양이다.
태양의 중심부는 평균 섭씨 천오백만도의 플라즈마로 이루어져 있고 이 상태에서 수소핵융합반응이 일어난다.

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_NOTES_4_
지구의 이온층 또는 전리층 등이 플라즈마의 대표적인 예입니다.
지구에서 번개나 오로라 형태로관찰되는 플라즈마는

플라즈마란, 음전하를 띠는 전자와 양전하를 띠는 이온으로 이루어져 있는 상태를 가리키며, 분자상태의 기체를 고온으로 가열하여 형성되는 것이다. 따라서 지상에서 핵을 융합시키기 위해서는 먼저 태양의 중심부와 유사한 고온의 플라즈마를 만들어 내고 이를 지속적으로 유지해야 한다.

물질 중 가장 낮은 에너지 상태는 고체입니다. 이것이 열(에너지)을 받으면 액체로 되고, 그다음에는 기체로 상태 변화를 합니다.
여기서 기체에 더욱 많은 열을 가하면 전기적으로 중성이던 기체 분자나 원자들이 양이온과 전자로나뉘는데, 이처럼 매우 높은 온도 등에서 이온이나 전자와 같은 전하를 띤 입자들이 기체처럼 섞여 있는 상태를 플라즈마(Plasma)라고 합니다.

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_NOTES_5_
이 때 플라즈마는 섭씨 1억도 정도의 온도를 지녀야 한다. 그 온도에 도달해야지 비로소 중수소의 양성자와 삼중수소의 양성자 사이에 존재하는 척력이 극복되어 둘이 하나로 융합할 수 있기 때문이다. 한편, 태양
 

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