"핵분열" 관련 글 11

[6] 열역학 기초
핵공학개론1 2021. 3. 15. 00:22
0. 서론 화력발전소의 발전 원리를 알고 있는가? 석탄 등의 연료를 태워 얻을 수 있는 고압의 증기로 터빈을 돌리면 패러데이 법칙에 따라 전기가 만들어진다. 원자력 발전은 이와 비교했을 때 연료만 다를 뿐, 터빈을 돌려 전기를 얻는 방식 자체는 거의 같다. 요컨대 핵분열 결과로 발생한 열로 물을 끓이고, 그 증기로 터빈을 움직여 발전이 진행된다. 본 글에서는 열역학 지식과 열기관에 대한 내용을 간단하게 살펴보고, 원자력 발전의 1차 및 2차 계통이 어떻게 전기를 생산하는지를 알아보려 한다. 이로부터 원전이 증기를 어떤 방식으로 다루는지, 그리고 열기관의 효율을 어떻게 설정했는지에 대해 설명하고자 한다. I. 열역학 기초 i. 기체의 일과 내부에너지 흔히 이상기체 상태방정식으로 알려진 다음의 식을 살펴보자..
[5] 원자로 내 중성자 분포
핵공학개론1 2021. 2. 16. 06:12
0. 서론 원자로는 핵연료와 감속재를 포함하는 수많은 cell로 구성되어 있다. 핵연료는 중성자를 생성하는 source 역할을 하고, 감속재는 반대로 중성자를 흡수하는 역할을 담당한다. 이러한 역할의 차이 때문에, 하나의 cell 내부에서 neutron flux는 위치에 따라 변한다. 이전의 글에서 계속 살펴보았듯이, neutron flux는 원자로에서 얻을 수 있는 에너지량을 결정하는 중요한 요소이다. 연료 조성이나 중성자 에너지를 조절해 핵연료의 cross section을 높혀도 해당 구간에서의 flux가 낮으면 핵분열은 잘 일어나지 않을 것이다. 이에 더해 원자로 전체에서 flux가 어느 정도 균일하게 분포하고 있지 않다면, 핵연료가 골고루 연소되지 못해 발전 효율이 떨어지게 된다. 본 글에서는 중..
[4] 4인자 공식(Four Factor Formula)
핵공학개론1 2021. 2. 12. 22:04
0. 서론 지지난 글(seraphy.tistory.com/15)의 마지막에서 재생계수(reproduction factor)에 대한 내용을, 지난 글(seraphy.tistory.com/16)에서는 증배계수(multiplication factor)에 대한 내용을 언급한 바 있다. 원자로에서 지속적인 핵분열 반응이 일어나도록 하기 위해서는 중성자가 원활히 공급되는 것이 중요하다. 일반적으로 핵분열 과정에서는 투입된 중성자보다 방출되는 중성자가 더 많은데, 여기서 유실이나 흡수 등의 이유로 손실되는 양을 뺀 나머지가 초기 수량보다 많으면 연쇄반응을 통해 원자로를 계속 가동할 수 있다. 핵연료에서 생성된 중성자는 감속 과정에서 resonance에 의해 핵연료에 흡수되기도 하고, 감속재에 흡수되기도 한다. 감속을..
[3] 에너지에 따른 중성자 분포
핵공학개론1 2021. 2. 7. 02:58
0. 서론 이전 글(seraphy.tistory.com/15)에서 중성자의 충돌과 그로 인한 에너지 손실을 설명하던 중 감속재(moderator)에 대해 짧막하게 언급한 바 있다. 감속재는 말그대로 중성자의 속도를 줄여주는 역할을 하는데, 그 이유는 핵연료인 U-235의 fission cross section이 중성자 에너지가 낮은 영역에서 높게 나타나기 때문이다. 이처럼 저에너지의 중성자를 열중성자(thermal neutron)라 부르고, 반대로 고에너지의 중성자는 속중성자(fast neutron)라 한다. 요컨대 U-235를 핵분열에 사용하여 많은 에너지를 얻고자 한다면 낮은 에너지의 중성자 수를 많이 확보하는 것이 중요한 일이 된다. 이 사례에서 볼 수 있듯이, 핵분열에서 중요하게 살펴야 할 조건 ..
[2] 중성자
핵공학개론1 2021. 1. 31. 18:28
0. 서론 핵분열은 일반적으로 무거운 방사성 원소를 대상으로 중성자를 발사하여 분열을 유도하는 방식으로 진행된다. 본 글에서는 중성자의 에너지가 대상 핵에 전달되는 과정을 살펴보고, 이로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 neutron reaction에 대해 알아볼 것이다. 이러한 반응이 일어날 확률은 cross section으로써 나타나고, cross section은 incident neutron의 에너지에 따라 변화하며 크게는 에너지의 영역별로도 양상이 다르다. 따라서 앞 내용에 이어서는 핵의 구조와 양자역학, 불확정성 원리에 대한 이해를 바탕으로 원소별 cross section의 특징을 설명할 것이다. I. Collision 질량수가 1인 중성자가 그보다 무거운 원소들을 향해 입사하는 상황을 생각해보..
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