[과학글짓기] 생활을 편리하게 하는 원자력에너지

생활을 편리하게 하는 원자력에너지
원자력을 이용하여 배,교통 운수기관의 추진동력으로 사용되고 있다.그밖에원자로에서 발생한 열을 직접 이용하여 공업용 증기를 발생시키거나, 해수의 담수화나 많은 건물의 집중적인 난방을 하는 것 등도 생각되고 있다.
원자력발전은 원자로를 화력발전의 노실 대신으로 사용한 것인데, 노심에서 빼낸 열에 의하여 증기를 발생시켜 발전기를 가동하는 방식을 취한다.
가압 경수형·비등 경수형·기체냉각형·가압 중수형 등의 원자로가 발전용 원자로로 사용된다. 원자에너지의 교통운수기관으로의 이용은, 추진동력으로서 적은 연료의 보급으로 긴 항속거리를 유지하는 점에 매력이 있으나, 실제로는 함선 이외에 이용될 가망은 적다.
즉, 원자로 자체와 방사선 방호벽의 무게가 크기 때문에 운수기관 본래의 기능이 요구하는 경량성과 적합 시키는 일이 어렵기 때문이다.
그러나 중…(생략)

되는데 그 폭발을 원자폭탄에 사용 되고 있다. 그리고 원자력을 이용해서 전기를 생산 할때는 우라늄을 사용한다. 우라늄이 두 개로 쪼개어져 핵분열이 되는데 핵분열을 하면 엄청난 열이 생겨서 그걸 이용해서 전기가 되는것 이다. 핵분열로 원자폭탄을 만드는 과정에서 우선 아무 핵이나 분열시키기 쉬운 것이 아닙니다. 흔히 우라늄이 잘 알려진 핵분열성원자력에너지에 많이 사용된다. 자연 상태의 유라늄은 핵분열 시키기에 부적합한 것이 많아 핵분열에 적합하도록 농도를 높인 농축우라늄을 우선 만든다. 이것에 열로 가열한 중성자를 쏜다. 그러면 비슷한 질량의 두개의 원자로 우라늄이 쪼개진다. 이과정에서 여분의 중성자가 더 생기게 되고, 이 여분의 중성자들이 주위의 우라늄들을 분열시키게 되고 계속 반복되는데 이것을 핵분열 연쇄반응이라고 합니다. 중요한 점은 핵분열로 생긴 "여분의 중성자를 어떻게 제어 하느냐" 입니다. 만일 핵분열 연쇄반응이 매우 빨리 진행되면 이것은 바로 원자폭탄이 됩니다. 느리게 제어해서 적절한 속도의 제어 가능한 핵분열 연쇄반응은 원자력 발전소에 있는 원자로를 가동할 수 있습니다. 이미 시작된 핵분열 연쇄반응을 그대로 방치하면 원자폭탄이 됩니다. 하지만 여분의 중성자의 숫자와 속도를 적절히 제어하면 원자로 같은 발전 장비로 이용할 수 있습니다. 그래서 감속재라는 물질과 제어봉이라고 하는 장치로 중성자의 속도와 숫자를 제어합니다. 감속재로는 중수 경수 흑연, 베릴륨들이 있습니다. "경수로"라고 하는 것은 원자로의 감속재를 보통의 물을 사용 했을때 그렇게 부르는 것입니다. 마찬가지로 "중수로"는 중수를 감속재로 사용하면 그렇게 부릅니다. 핵분열을 일으키는 물질로는 주로 사용되는 것에 우라늄, 토륨, 플루토늄 등이 있습니다.
핵융합 앞서 말한 핵분열은 핵을 쪼개는 과정입니다. 핵분열은 두개이상의 원자핵이 합쳐지는 것을 말합니다. 이것은 태양이나 다른 항성의 중심부에서 일어나는 반응입니다. 태양중심부 에선 4개의 수소원자핵이 핵융합을 일으켜 헬륨원자핵으로 변환됩니다. 이과정 에서 매우 큰 에너지가 발생하게 되고 이를 핵융합에너지라고 부릅니다. 수소폭탄 같은 것이 바로 핵융합을 이용한 것입니다. 그러나 수소폭탄은 순간적으로 아주 넓은 범위로 그 에너지가 퍼지기 때문에 실생활에 이용하기가 현실적으로 불가능합니다. 단지 폭탄으로 이용가치가 있을 뿐이죠. 실제로 이것을 이용하려면 제어할 수 있는 핵융합이 필요합니다. 이를 현실할 수 있는 방법으론 아주 좁은 영역에서 핵융합을 일으키는 방법인데, 중수 소원 자핵이나 삼중수소원자핵을 엄청난 열을 가해서 이로 인해 원자핵들에 열운동이 생기고 결과적으로 상호충돌하여 핵융합을 유도하는 것입니다. 이런고온은 대개 1억도정도의 온도가 필요합니다. 이런 엄청난 고온에서는 원자가 이온화된 상태인 플라즈마상태로 바뀌고 이 플라즈마는 고온의 이온상태이므로 이것을 담아둘 탱크가 필요합니다. 하지만 직접적인 접촉으로는 대부분의 물질은 순식간에 녹아버릴것 이므로 이온이 전기를 띤 하전입자임을 고려해서 전자기장으로 잡아두는 방법이 필요합니다. 하지만 아직 실생활에 응용하기에는 너무나 기술적으로 불안하고 안정적이질 못해 주로 학술적인 차원에서 연구가 진행되고 있는 실정입니다