티스토리 뷰
핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 결합하여 더 무거운 핵을 형성하는 과정으로, 이 과정에서 상당한 양의 에너지를 방출합니다. 이것은 태양과 다른 별들에 동력을 공급하는 것과 동일한 과정입니다. 무거운 원자핵을 쪼개는 핵분열과는 달리, 융합은 거의 무한하고 깨끗한 에너지원을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 핵융합에 관한 주요 내용에 대해 알아보도록 하겠습니다.
기본 융합 프로세스
핵융합에서는 가벼운 동위원소(일반적으로 중수소, 삼중수소 등의 수소 동위원소)가 결합하여 더 무거운 헬륨 핵을 형성합니다. 생성된 헬륨 핵의 질량은 원래 수소 핵의 질량을 합친 것보다 약간 작습니다. 이 질량 차이는 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc^2에 따라 에너지로 변환됩니다.
융합 조건
핵융합은 양전하를 띤 원자핵 사이의 정전기적 반발력을 극복하기 위해 극도로 높은 온도와 압력이 필요합니다. 핵융합에 필요한 온도는 섭씨 수백만도 정도이며, 이는 별의 핵에서 발견되는 조건과 유사합니다.
열핵융합
제어된 핵융합에 관한 대부분의 연구는 "열핵 점화"라는 상태를 달성하는 데 중점을 둡니다. 여기에는 핵융합 반응에 의해 생성된 열이 추가 반응에 필요한 고온을 유지하기에 충분한 자립 핵융합 반응을 유지하는 것이 포함됩니다.
자기 감금 융합
지구에서 제어된 핵융합을 달성하는 한 가지 접근법은 자기 가두기입니다. ITER(국제열핵실험로) 프로젝트와 같은 토카막으로 알려진 장치는 강력한 자기장을 사용하여 핵융합 반응이 일어나는 뜨거운 플라즈마를 가두어 제어합니다. 또 다른 자기 가두기 방법은 자기장을 사용하여 플라즈마를 가두는 스텔라레이터입니다.
관성 구속 융합
관성밀폐 핵융합은 핵융합에 필요한 높은 온도와 압력을 달성하기 위해 일반적으로 레이저나 기타 고에너지 장치를 사용하여 핵융합 연료의 작은 펠릿을 압축하는 과정을 포함합니다. 압축은 매우 빠르게 발생하여 핵융합 반응에 필요한 조건을 시뮬레이션합니다. 미국의 NIF(National Ignition Facility)와 같은 시설에서는 관성밀폐 핵융합 실험에 레이저를 사용합니다.
현재 과제 및 진행 상황
에너지 생산을 위해 지구상에서 지속적이고 제어된 핵융합을 달성하는 것은 중요한 기술적 과제임이 입증되었습니다. 연구자들은 핵융합에 필요한 높은 온도와 압력을 장기간 유지하는 데 어려움을 겪습니다. 대규모 국제 핵융합 연구 프로젝트인 ITER는 현재 프랑스에서 건설 중이며 지속적인 핵융합의 타당성을 입증하는 것을 목표로 하고 있습니다.
잠재적 이점
핵융합은 거의 고갈되지 않고 깨끗하며 안전한 에너지원을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 핵분열에 비해 장수명 방사성 폐기물이 최소화됩니다. 핵융합연료인 중수소는 물에서 추출할 수 있고, 리튬에서는 삼중수소를 생산할 수 있다.
최근 몇 년 동안 상당한 진전이 이루어졌지만 실용적이고 상업적으로 실행 가능한 핵융합을 달성하는 것은 여전히 복잡한 과학 및 공학적 과제로 남아 있습니다. 전 세계 연구자들은 기술적 장애물을 극복하고 지속 가능한 에너지원인 핵융합을 현실화하기 위한 노력을 계속하고 있습니다. 지금까지 핵융합에 대해 알아보았습니다.