핵융합 에너지는 무엇을 말하는 건가요?
뉴스에서 미국 핵융합 에너지 상용화에 성공이 가능할거라는 기사를 본 것 같은데
정확하게 핵융합에너지는 뭔가요? 그리고 핵융합 에너지 상용화가 된다면 사실상
에너지는 무한대로 사용이 가능한가요?
안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.
고에너지의 플라즈마 상태에서 원자핵이 융합되며
무거운 원자가 될때 막대한 에너지가 생성되는 방식을 말합니다
핵융합 발전방식은 원료를 쉽게 구할 수 있기때문에 미래 에너지로 각광받고 있습니다
안녕하세요.
1. 핵융합 에너지는 말 그대로 핵이 융합하면서 나오는 에너지를 말합니다.
핵융합의 핵은 원자핵을 말합니다.
수소 핵융합을 예로들면
수소는 양성자 하나로만 원자핵을 이룹니다.
여기에 중성자가 하나 붙은 수소를 중수소, 두 개가 붙으면 삼중수소라고 합니다.
중수소와 삼중수소가 핵융합을 하면 양성자 2개, 중성자 3개가 되죠.
수소가 핵융합하면 나오는 물질이 헬륨입니다.
헬륨은 양성자 2개, 중성자 2개로 이뤄져있습니다.
그럼 중성자 하나가 남죠? 이게 바로 에너지가 됩니다.
바로 유명한 아인슈타인의 특수상대성이론 E=mc^2가 나옵니다.
위 공식은 질량=에너지와 같은 말입니다.
없어진 중성자 질량 만큼의 에너지가 핵융합 시 방출되는 것을 말합니다.
2. 그럼 이 에너지를 무한히 이용 가능한가?
에 대한 질문은 다른 방식으로 접근해야합니다.
우리가 일상생활에 쓰는 전기는 어떻게 만들까요?
대부분이 물을 끓여 증기를 만들고 그걸로 터빈을 돌립니다.(물레방아처럼)
그걸 전자기유도 형식으로 전기를 발생시킵니다.
(태양광, 수소를 뺀 화력,원자력,수력,풍력 등 거의 모든 에너지를 터빈을 돌려 만듦)
그럼 핵융합에서 방출된 에너지를 우리가 이용할 수 있는 전기로 만들기 위해서는
그 에너지로 물을 끓여 터빈을 돌려야한다는 것이죠.
그 과정에서 에너지 손실이 발생합니다.
결국 우리가 무한한 에너지를 이용하기 위해서는 핵융합 시 발생한 에너지로 물을 끓여야한다는 것이죠.
여기까지는 아직 우리 기술로는 힘듭니다.
이유
- 핵융합을 유지할 기술이 없습니다.
물을 지속적으로 끓여야하는데 핵융합 자체를 유지시킬 기술이 아직은 부족합니다.
- 뉴스에서 본 핵융합 점화에너지보다 더 큰 에너지를 만들었단 말은 어폐가 있습니다.
핵융합을 일으키기 위해 전달된 레이저의 에너지<핵융합으로 방출된 에너지
이지만 레이저를 만들 때 더 큰 에너지를 필요로했고
방출된 에너지를 고스란히 써먹을 수 없기 때문입니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 핵융합이란 고에너지의 플라즈마 상태에서 원자핵들이 융합되어 더 무거운 원자핵이 되는 반응을 말합니다. 이때 질량이 손실되면서 발생하는 막대한 에너지가 바로 핵융합에너지입니다. 이 에너지를 이용해 발전기를 돌리면 그게 핵융합발전기 이고요.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
핵융합 에너지는 핵이 융합 하면서 많은 열과 에너지가 나오는데
그 에너지를 쓴다고 하는 것 입니다
다만 핵은 방사능이 있어 상용화 하려면 많은 난관이 있습니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
말하자면 상당히 전망이 밝습니다.
일단 세계 여러 강대국에서 어마어마한 예산을 쏟아붓고 있기는 합니다.
먼저 핵융합발전은 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응을 이용한 것입니다.
중수소는 바닷물 속의 중수에서 뽑아쓰면되고 리튬이 핵 변환된 삼중수소역시
바닷물에서 뽑아쓰면 됩니다. 한마디로 저 철썩이는 바닷물이 모두 자원이 되는
셈이지요.
하지만 해결해야하는 점이 많습니다. 태양의 경우 강한 중력으로 인하여
상당히 저온에서도 핵융합이 이루어 지지만 지구의 경우는 양전자끼리의
반발력을 없에기 위해서는 1억도라는 온도가 필요합니다.
그놈에 높은 온도를 만드는 것은 충분히 가능하지만 이론적으로 두가지가 있습니다.
일단 전자레인지 처럼 마이크로파를 이용하는 것과 중성입자빔을 이용한 것입니다.
아! 중성입자빔은 중수소원자를 엄청난 속도로 가속시켜 발사하는 것입니다.
자 이제 이론상으로나마 그 무시무시한 1억도짜리 플라즈마는 만드는게 가능합니다.
이제는 그것을 담을 용기가 필요하죠. 그것의 해결방법으로 폴로이덜 코일을 이용해서
자기력 바구니를 이용하는 것이지요. 그 해답으로 제시된 것은 토카막 방식입니다.
도넛처럼 둥글게 감싼 자기력 바구니지요. 이렇게 되면 용기에 플라즈마가 접촉하는
일은 발생하지 않게됩니다.
그러나 이렇게 쉬우면 벌~써 핵융합문제는 해결됬죠~ 이미 토카막 방식은 구 소련에서
만든거니까요. 일단 첫번째 문제는플라즈마의 불안정성입니다. 즉 너무 불악정한 플라즈마는 자칫히면 흐름이 휘어지거나 부풀어 오르거나 잘록해지는 것이죠.
어쨋거나 지금 세계 각국에서 핵융합로를 만들고 있습니다.
일단 일본의 JFT-2M은 1983년에 완성되어 실험을 계속하고 있습니다.
JT-60역시 일본에서 만드 핵융합로 로서 1985년에 만들어 졌습니다.
그리고 2013년 쯤으로 계획이 잡혀있는 핵융합로가 있습니다.
이름은ITER입니다 일본, 유럽연합, 미국, 러시아의 4개 의 국가가 계획하고 있는 것 이죠. 이놈은 연속 반응을 목표로 하고있는 녀석입니다. 즉 실제 발전이 가능하게 만드는 것이 목표이죠. 그러나 이것만 있느냐! 이것만은 아닙니다!
중수소와 삼중수소를 얼려서 환처럼 만든 다음 사방에서 강력한 레이져를 쏩니다.
그러면서 핵융합반응이 일어나도록 만드는 것이지요.
