핵분열의 연쇄반응에 대해서 알려주세요
우라늄이나 플루토늄의 핵분열은 연쇄반응 때문에 가능하다고 알고 있는데요.핵분열시 일어나는 연쇄반응이 뭔지 왜 일어나는지 전부 알려주세요
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
핵분열은 불안정한 원자(우라늄, 플루토늄, 라듐 등)에 중성자를 충돌시켜 불안정한 원자가 다른 원자로 변하며 결손되는 질량이 발생하는데, 이 결손된 질량이 에너지로 전환됨에 따라 에너지를 얻어지는 것입니다. 불안정한 원자에 중성자를 충돌 시킴으로써 붕괴를 시키는데 붕괴시 중성자와 에너지가 발산됩니다. 그리고 충돌한 중성자는 다른 불안정한 원자를 충돌시키고, 붕괴되며 나온 중성자 또한 다른 불안정한 원자를 충돌시킵니다. 그리고 다시 붕괴되어 방출된 중성자와 충돌 후의 중성자가 다른 원자에 충돌하게 되죠. 이 반응(1->2->4->8->16...)이 연쇄적으로 일어나 많은 양에 에너지를 얻을 수 있습니다. 이 때 질량 손실에 의해 얻어지는 에너지는 E=mc^2에 의해 계산할 수 있습니다. 만약에 1g의 질량 결손만으로 9000만 줄(J)의 에너지가 생성될 수 있습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
핵분열이 일어나면, 자유 중성자가 방출됩니다. 이 자유 중성자는 다른 핵분열 반응을 유발할 수 있습니다. 이렇게 자유 중성자가 또 다른 핵분열을 일으키면, 그 과정에서 또 다른 자유 중성자가 방출되어 또 다른 핵분열을 일으키는 일련의 연쇄 반응이 발생하게 됩니다. 이러한 연쇄 반응은 핵분열 반응의 총 반응에서 방출되는 에너지와 추가적인 자유 중성자를 생성하게 됩니다.
연쇄 반응이 발생하려면, 핵분열 반응의 조건이 충족되어야 합니다. 이 조건은 일반적으로 핵분열의 반응 조건과 관련이 있습니다. 예를 들어, 우라늄-235 핵분열 반응을 일으키기 위해서는 우라늄-235 핵의 충돌에 충분한 에너지가 필요하며, 충돌이 적절한 방향으로 일어나야 합니다. 이러한 조건이 충족되면, 자유 중성자가 방출되어 추가적인 핵분열 반응을 유발하게 됩니다.
이러한 연쇄 반응은 핵분열 반응의 총 반응에서 방출되는 에너지와 추가적인 자유 중성자를 생성하게 됩니다. 이것이 핵분열 발전소에서 핵분열을 사용하는 이유 중 하나입니다. 핵분열 발전소에서는 우라늄-235 핵분열을 일으키기 위해, 자유 중성자 발생을 촉진하는 중성자를 이용합니다. 이 중성자는 우라늄-235 핵과 충돌하여 또 다른 핵분열 반응을 유발하고, 이러한 과정에서 방출되는 열을 전기로 변환하여 전기를 생산합니다.