원자로 냉각액으로 사용되는 '중수' 는 어떻게 만들어지나요
원자력 발전소는 원자로를 식히는 것이 정말 중요한 일이라고 하는데요
이때 사용되는 냉각액이 중수, 경수로 나뉜다고 하는데요
경수는 일반 물이라고 하고 중수는 더 무겁고 어는점이 낮다고 하는데
중수는 어떻게 만들어지나요?
그리고 중수를 사용하면 잇점이 무엇이 있나요
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
원자력 발전소에서는 원자로를 식히는 데에 중요한 역할을 하는 냉각액이 사용됩니다. 이 냉각액은 중수와 경수로 나뉘는데요. 중수는 일반 물에 비해 더 무겁고 어는점이 낮은 특징을 가지고 있습니다.
중수는 일반 물과는 다르게 물에 첨가된 무수산화나트륨과 같은 화학 물질을 이용하여 만들어집니다. 이 화학 물질은 물 분자들 사이의 결합을 강화시켜 물의 밀도를 높이고 어는점을 낮추는 역할을 합니다. 이렇게 만들어진 중수는 원자로 내부에서 열을 흡수하고 식히는 역할을 합니다.
중수를 사용하는 잇점은 두 가지가 있습니다. 중수는 일반 물보다 더 높은 밀도를 가지고 있기 때문에 냉각 효율이 더 높습니다. 어는점이 낮기 때문에 원자로 내부에서 열을 흡수하는 데에 더 효과적입니다. 이를 통해 원자로의 온도를 안정적으로 유지할 수 있고 이는 원자력 발전소의 안전성을 높이는 데에 도움이 됩니다.
중수는 원자력 발전소에서 매우 중요한 역할을 하고 있으며 과학 기술의 발전으로 더욱 효율적으로 만들어지고 있습니다. 감사합니다.
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만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
자연상태의 중수는 경수와섞여있기때문에 일반물에서 전기분해나 동위원소추출법을통해 분리해내어 생산합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
중수는 일반적으로 원자로 내부의 열을 흡수하기 위해 냉각재로 사용됩니다. 원자로 내부에서 발생하는 열은 핵분열 반응에 의해 생성되는데, 이 열은 중수를 통해 흡수되어 원자로를 냉각합니다. 중수는 원자로 내부를 순환하면서 열을 흡수하고, 이 열은 냉각기로 전달되어 원자로 외부로 방출됩니다.
중수는 물을 기반으로 하지만, 일반적인 상용 물과는 다른 특수한 조건을 갖추어야 합니다. 원자로 내부에서 발생하는 방사능 물질에 의한 오염을 방지하기 위해 중수는 정제되고, 방사능 물질을 제거하는 과정을 거칩니다. 또한, 중수는 원자로 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 흡수하고 전달하기 위해 열전도성이 높은 특수한 물질로 구성될 수도 있습니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
중수로에 대한 이해를 위해 원자로에 대한 간략한 설명이 필요하다. 원자로는 핵분열에서 발생된 에너지를 추출하여 동력으로 사용하는 장치를 말한다. 핵분열은 아인슈타인의 질량-에너지 등가원리(
E
=
m
c
2
)을 통해 설명할 수 있다. 예를 들어 핵연료로 사용된 235-우라늄은 열중성자와의 반응을 통해 핵분열을 일으킨다. 이때 중성자를 흡수한 우라늄은 2개의 원자핵으로 분리되며 2~3개의 중성자와 감마선을 방출한다. 질량-에너지 등가원리에 따라 질량손실은 엄청난 에너지를 발생하게 한다. 핵분열이 지속적으로 일어나기 위해서는 핵분열에 의해 발생된 중성자를 열중성자로 사용하여 핵분열 반응을 반복시켜야 하며 이를 연쇄반응이라 한다. 그러나 핵분열을 통해 발생된 중성자는 고속 중성자이기 때문에 열중성자로 변환시키기 위해 속도를 조절시켜야 하며 이러한 역할을 하는 것을 감속재라고 한다. 또한 핵분열이 일어나면 엄청난 열이 발생하는데 이러한 열로 인해 핵연료가 용해될 수 있기 때문에 온도를 조절하기 위한 냉각재가 필요하다. 중수로는 냉각재와 감속재로써 중수를 사용한 것을 말한다. 중수(heavy water,
D
2
O
)는 수소의 동위 원소중 하나인 중수소(deuterium,
1
2
H
=
D
)로 이루어진 산화중수소이다. 중수소는 기존의 수소(
1
1
H
)에 비해 열성 중성자에 대한 흡수 단면적이 작기 때문에 감속재로 사용된다. 중수(
D
2
O
)를 감속재와 냉각재로 사용한 원자로를 중수로(heavy water reactor, HWR)라 하며 일반적인 물인 경수(
H
2
O
)를 사용한 원자로를 경수로(light water reactor, LWR)라고 한다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
중수는 일반 물에서 양성자 하나 더 가진 '중수소'로 구성된 물입니다. 자연에서 미량 존재하지만, 원자력 발전소 냉각재로 사용되는 중수는 여러 단계의 공정을 거쳐 생산됩니다. 가장 일반적인 생산 방법은 증발 분리법 화학적 교환법 전기분해법 입니다. 증발 분리법은 물을 증발시키고 응결시키는 과정을 반복하여 중수를 추출하는 방식입니다. 화학적 교환법은 물과 중수소 가스를 반응시켜 중수를 생산하는 방식입니다. 전기분해법은 물에 전류를 흘려 중수를 생산하는 방식입니다
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