핵융합을 하기 위해 1억도의 온도가 필요한 이유는 무엇인가요?
태양 중심부의 온도는 1500만도 정도라고 하는데 태양은 핵융합을 한다고 합니다. 그런데, 지구에서 핵융합을 하기 위해서는 1억도나 되는 온도가 필요하다고 하는데 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
태양의 중심에선 높은 중력 덕에 섭씨 1000만도 정도의 온도에서 핵융합이 일어납니다다.
하지만 지구상에서는 그보다 중력이 훨씬 낮기에 핵융합 발전에 성공하기 위해선 태양보다 더 높은 섭씨 1억도 이상으로 훨씬 더 높여야 하는 것입니다
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
핵융합은 원자핵이 서로 충돌하여 하나의 핵으로 융합하는 과정입니다. 이 과정을 실현하기 위해서는 매우 높은 에너지가 필요하며, 이는 높은 온도로 인해 발생합니다. 1억도의 온도는 플라즈마 상태를 유지하기에 충분한 온도입니다. 플라즈마는 고온에서 전자와 양성자가 이온화되어 자유롭게 움직이는 상태로써, 핵융합 반응이 일어날 수 있는 조건입니다. 높은 온도는 입자들의 운동 에너지를 증가시키고, 충돌 확률을 증가시켜서 핵융합 반응이 일어날 가능성을 높여줍니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 핵융합은 양성자끼리의 전자력에 의한 상호 작용을 극복해야 합니다. 쿨롱의 법칙에 따르면 양성자는 서로 밀치며 전자력으로 인해 서로 서로 밀려나기를 경향을 가지고 있습니다. 이러한 상황에서 핵융합이 일어나기 위해서는 충분히 높은 에너지를 가진 양성자들이 충돌하여 쿨롱의 법칙을 극복해야 합니다.
태양은 매우 큰 질량을 가지고 있습니다. 태양의 중력은 매우 강력하며, 이는 태양 내부에서의 압력을 높여줍니다. 이 압력은 태양 중심부의 온도를 상당히 높게 유지시키는 역할을 합니다.
태양 중심부의 압력은 지구에서의 핵융합 압력보다 훨씬 높습니다. 이는 핵융합 반응을 유지하고 에너지를 방출하기 위해 필요한 조건입니다. 압력이 높을수록 핵융합 반응이 더 잘 일어날 수 있습니다.
태양은 지구보다 밀도가 높습니다. 높은 밀도는 핵융합 반응에 참여하는 입자들 간의 상호작용을 증가시킵니다. 이는 핵융합 반응률을 높여주고, 고온을 유지하는 데 도움을 줍니다.
태양에서 핵융합이 일어나는 온도는 약 1,500만도입니다. 이는 태양 내부의 압력과 온도가 매우 높기 때문에 가능한 것입니다. 그러나 지구에서 핵융합을 일으키기 위해서는 더 높은 온도가 필요합니다.
지구에서 핵융합을 일으키기 위해서는, 수소 원자핵이 충돌해 힘을 받아 원자핵의 전자 기운이 넘어가는 과정을 일으켜야 합니다. 이를 위해서는 매우 높은 온도와 압력이 필요합니다. 이러한 높은 온도와 압력은, 수소 원자핵이 서로 충돌해 힘을 받아 원자핵의 전자 기운이 넘어가는 과정을 일으키기에 충분한 열운동을 일으키기 때문입니다.
따라서, 지구에서 핵융합을 일으키기 위해서는, 태양 내부의 온도보다 훨씬 높은 온도가 필요하며, 이를 위해서는 매우 강력한 에너지 공급 시스템이 필요합니다. 이러한 이유로, 핵융합은 아직까지 상용화되지 않은 대체 에너지원 중 하나입니다.
