핵분열과 핵융합

소개

핵분열과 핵융합에 관해서 포괄적이고 요점적으로 살펴봤습니다.

목차

0. 핵분열과 핵융합이란 무엇인가?
1. 핵분열의 메카니즘
2. 핵분열의 응용; 핵폭탄
3. 핵분열의 응용; 원자력 발전소
4. 핵융합의 메카니즘
5. 핵융합의 응용; 수소폭탄
6. 핵융합의 응용; 핵융합 발전소

본문내용

0. 핵분열과 핵융합이란 무엇인가?
(1)핵분열과 핵융합에서 에너지가 발생하는 원인은? - 핵분열 핵융합을 이용하는 이유
핵분열과 핵융합이 가장 많이 이용되는 분야는 무기와 발전일 것이다. 핵에너지가 무기와 발전에 이용되는 이유는 바로 막대한 에너지가 핵분열과 핵융합에서 발생하기 때문이다. 사실 에너지가 발생하는 이유는 핵분열과 핵융합 반응 자체에 있지 않다. 핵분열과 핵융합을 통해 일어나는 상당한 양의 질량 결손이 에너지로 발산되기 때문에 핵분열과 핵융합 반응이 필요할 뿐이다. 만약에 질량 감소를 핵분열과 핵융합을 통하지 않고 직접적으로 일으키는 방법이 있다면, 에너지를 얻기 위해서 직접적인 질량 감소를 통해서 에너지를 얻어도 될 것이다. 이러한 방법으로는 물질-반물질을 충돌시켜 소멸시키는 방법이 있지만, 반물질은 구하기가 매우 힘들며, 지구상에서 반물질을 만들어 내려면 물질-반물질 반응을 통해 얻을 수 있는 에너지와 같은 E=mc2에 따르는 엄청난 에너지가 필요하기 때문에 의미가 없다. 예를 들어 전자의 쌍생성 (쌍생성: 최소한 1.02MeV의 에너지를 가진 입사광자는 핵 근처를 지날 때 전자와 양전자로 물질화될 수 있다. 핵의 존재는 운동량 보존을 위해 필요하다.)의 경우에서 발생된 전자와 양전자는 다시 에너지로 돌아간다면 많은 에너지를 뿜어내지만, 이러한 양전자를 만들기 위해서는 뿜어내는 만큼의 많은 에너지가 필요하다. 하지만 핵분열과 핵융합의 경우에는 우리가 투입한 에너지보다 훨씬 큰 에너지를 질량 결손을 통해서 얻을 수가 있다.
그렇다면 이러한 질량의 결손은 어디서 오는 것일까? 그것은 바로 핵자들의 위치에너지로 설명 할 수 있다. 입자들은 자유로운 상태에 있을 때에 비하여, 결합 상태에 있을 때, 일반적으로 질량이 줄어든다.예를 들어서, 양성자 한 개와 중성자 한 개가 따로 떨어져 있을 때에 비하여, 수소 원자핵을 이룰 때의 질량은 더 작다. 그 이유는 서로 잡아당기는 경우에는 서로 가까이 갈수록 위치에너지가 줄어들기 때문이다.

참고자료

· 위키피디아