신재생 핵융합 발전 에너지 실태와 전망

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소개글
신재생 핵융합 발전 에너지 실태와 전망에 대한 자료입니다.
목차
목차
제 Ⅰ 장 서론

제 1 절 핵융합 발전 의 정의
제 2 절 핵융합 발전 의 장점
제 3 절 핵융합 발전 의 역사

제 Ⅱ 장 핵융합 발전과 그 종류
제 1 절 핵융합 발전의 에너지 효율
제 2 절 핵융합 발전 종류

제 Ⅲ 장 핵융합 발전의 실현 가능성
제 1 절 핵융합 발전의 조건
제 2 절 핵융합 발전의 현제
 
제 Ⅳ 장 결 론
제 1 절 해결해야 할 문제점
제 2 절 우리나라와 앞으로의 전망


출처


소감문
본문내용
제 3 장 핵융합 발전의 실현 가능성
1 절, 핵융합 발전의 조건

핵융합이 일어나기 위해서는 커다란 에너지 장벽을 극복해야 한다. 원자핵은 양전하로 대전되어 있기 때문에 정전기력에 의해 서로를 밀쳐낸다. 하지만, 두 원자핵이 충분히 가까워지면, 정전기력은 가까운 거리에서만 작용하는 거대한 힘인 강한 핵력에 의해 무시되게 된다. 핵자(즉 양성자 혹은 중성자)가 원자핵에 결합하면, 강한핵력 은 핵자를 다른 핵자로 끌어당기게 되며, 그 중에서도 가까운 거리로 인해 인접한 핵자에 더욱 밀착시킨다. 원자핵 내부의 핵자의 경우, 표면의 핵자에 비해 훨씬 인접하는 핵자가 많다. 원자핵이 작을수록 부피에 비해 표면적의 비율이 높아지므로, 강한 핵력으로 인한 핵자 당 결합에너지 는 일반적으로 원자핵의 크기에 비례하여 증가하게 된다. 하지만 이렇게 크기에 비례하여 증가하는 핵자 당 결합 에너지는 완전히 둘러싸인 핵자의 결합 에너지를 최대값으로 가진다.
반면, 정전기력은 거리의 역제곱에 비례하므로, 원자핵에 추가된 양성자는 원자핵 내부의 모든 다른 양성자로부터 정전기 배척을 느낀다. 즉 원자핵이 커지면 커질수록 정전기력으로 인한 핵자당 정전기 에너지는 최대치 없이 계속 증가하게 된다.
상반된 두 힘의 결과로 말미암아 철과 니켈에 이르는 원소까지는 핵자 당 결합에너자가 크기에 비례하여 계속 증가하며, 이후로는 감소하게 된다. 결국, 매우 무거운 원자핵에서 결합 에너지는 음수가 되며 불안정해지는 것이다. 가장 강하게 결합된 원자핵을 결합 에너지가 높은 순으로 4개 나열해보면 62
Ni, 58
Fe, 56
Fe, 60
Ni과 같다. 비록 니켈 동위원소인 니켈-62가 더욱 안정할지라도 철 동위원소인 철-56이 수십배 더 흔하다. 이는 니켈-62가 항성 내부에서 광자 흡수를 통해 붕괴하는 경우가 훨씬 많기 때문이다.
이러한 일반적인 경향의 두드러지는 예외가 바로 헬륨-4 원자핵이다. 헬륨-4의 결합 에너지는 다음 원소인 리튬보다도 높다. 파울리 배타 원리는 이러한 예외적인 현상을 양성자와 중성자가 페르미온이며, 동일한 상태에 놓일 수 없기 때문이라고 설명한다. 각 양성자 혹은 중성자의 원자핵 내부에서의 에너지 상태는 동시에 위쪽 스핀 입자와 아래쪽 스핀 입자를 가질 수 있다. 헬륨-4는 두 양성자와 두 중성자를 가지고 있으며, 각 핵자가 모두 바닥 상태에 놓일 수 있는 이유로 해서 예외적으로 높은 결합 에너지를 지닌다. 여기에 어떤 핵자라도 추가된다면 보다 높은 에너지 상태로 변해야 한다는 것을 의미한다.
두 원자핵이 가까워지는 경우도 비슷하다. 서로 가까워짐에 따라, 하나의 원자핵에 있는 모든 양성자는 다른 원자핵의 모든 양성자를 배척한다. 두 원자핵이 닿을 정도로 가까워지지 않고서야 강한 핵력은 작용할 수 없다. 결국, 최종 에너지 상태가 낮다고 하더라도, 처음의 반응이 시작되기 위해서는 엄청난 에너지 장벽을 넘어야만 한다. 이러한 에너지 장벽을 화학에서는 활성화 에너지라고 하며, 핵물리학에서는 쿨롱 장벽이라고 한다.

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