초전도체의 냉각제로 헬륨밖에 못쓰이는 이유가 무엇인가요?
초전도체에선 냉각제가 중요하다고 하던데요
그렇다면 핵융합이나 초전도체에의 냉각제로 헬륨밖에 쓰일수 없는 이유가 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
초전도체의 냉각제로 헬륨이 주로 사용되는 이유는 주된 이유는 헬륨의 저온 특성 때문입니다. 헬륨은 매우 낮은 온도에서 액체 상태로 존재할 수 있으며, 이는 초전도체를 냉각하는 데 필요한 매우 낮은 온도를 제공할 수 있기 때문입니다. 초전도체는 일반적으로 매우 낮은 온도에서만 초전도 특성을 나타내기 때문에, 헬륨의 저온 특성이 필수적입니다. 또한, 헬륨은 비휘발성이고 화학적으로 안정하며 냉각 효율이 뛰어나기 때문에 초전도체의 냉각제로 적합한 선택지입니다
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 특징을 가지고 있습니다. 이 특징을 활용하기 위해서는 초전도체를 매우 낮은 온도로 냉각해야 합니다. 헬륨은 끓는점이 -268.9℃로 매우 낮고, 비열이 높아 냉각 효율이 뛰어나 초전도체 냉각에 가장 적합합니다
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
초전도체와 핵융합에서 냉각제로
헬륨이 중요한 역할을
헬륨만이 유일한 선택은 아닙니다.
헬륨은 -268.9℃의 낮은 끓는점을 가지고 있어 초
전도체가 필요로 하는 극저온
환경을 만들 수 있습니다.
헬륨은 높은 열전도도를 가지고 있어 발생하는 열을 빠르
게 외부로 전달하여 초전도체를 안정적으로 유지할 수 있습니다.
헬륨은 화학적으로 안정적인 물질이기 때문에 초전도체와 반응
하지 않고 안전하게 사용할 수 있습니다.
헬륨은 지구 대기 중에 5ppm 정도 존재하며 비교적 풍부
한 자원으로 확보가 용이합니다.
헬륨은 채취 정제 운송 과정에서 높은 비용이 발생하
며 최근 헬륨 가격 상승은 더욱 부담으로 작용합니다.
헬륨은 지구에서 희귀한 자원이며 미래에는 부족 문제가 발생
할 가능성이 있습니다.
헬륨은 극저온의 액체 상태로 사용되어 취급
과정에서 안전사고 위험이 존재합니다.
-196℃의 끓는점을 가지고 있으며
헬륨보다 저렴하고 풍부
열전도도가 낮아 대용량 냉각에 어려움이 있습니다.
액체 질소 온도에서도 초전도 특성을 나타내는 고온 초전도체 개발
연구가 진행되고 있지만 아직 상용화 단계는 아닙니다.
극저온 냉각기 자기 냉각 기술 등 헬륨
대체 냉각 기술 개발 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.
현재 초전도체와 핵융합에 헬륨만큼 효율적이고 안정적인
냉각제는 없습니다.
헬륨의 단점을 고려하여 다양한 대체 냉각
기술 개발 연구가 진행되고 있으며
미래에는 헬륨에 대한 의존도를 낮출 수
있을 것으로 기대됩니다.
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안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
초전도체의 냉각제로 헬륨이 주로 사용되는 이유는 헬륨이 극도로 낮은 온도에서도 액체 상태를 유지할 수 있는 특성 때문입니다. 초전도체는 매우 낮은 온도에서 작동하기 때문에, 냉각제로는 저온에서 액체 상태로 유지될 수 있는 물질이 필요합니다.
헬륨은 -268.93°C 이하의 온도에서 액체로 존재할 수 있습니다. 이런 낮은 온도에서 헬륨은 초전도체의 작동 온도에 가까워졌을 때 효과적인 냉각을 제공할 수 있습니다. 또한, 헬륨은 비점성이고 열 전도율이 높아 초전도체를 균일하게 냉각하는 데 도움을 줍니다.
