2023.08.22

핵반응은 질량을 다른 형태의에너지로 전환시키는데 있어 단위질량당 화학반응보다 그 이상의 효과를 갖는다.

 

235U에 열중성자를 충돌시키게 되면 핵분열을 하게 되는데, 이떄 주 분열조각들은 베타붕괴 사슬과 같은 식을 갖는다. 이때 방출되는 에너지는 200 MeV이다. 핵을 들뜸에너지를 갖는 대전된 액체방울로 생각하는 집단모형으로 핵분열을 설명할 수 있는데 핵분열이 일어나려면 퍼텐셜 장벽을 통과해야 한다. 핵분열률은 장벽의 높이 E_b와 들뜸에너지 E_n 사이의 관계에 의존한다. 

 

핵분열 중에 방출된 중성자 때문에 핵분열의 연쇄반응이 가능하게 된다. 

 

가벼운 두 핵 사이의 Coulomb 장벽은 이들이 융합하여 에너지를 방출하지 못하게 한다. 핵융합이 다량의 물질 안에서 일어나려면 온도가 충분히 높아 터널링이 일어날 수 있어야 한다. 태양 에너지는 양성자-양성자 순환과정에 의해 수소 원자를 태워 헬륨 원자로 만드는 열핵반응에서 주로 얻어지며 이때 이와 같이 가벼운 원소들은 주로 수소 원자의 핵융합으로 생성이 된다.

 

에너지를 얻기 위한 제어 열핵융합은 아직 실현되지 않는데 d-d 반응과 d-t 반응을 이욯한 방법이 가장 유망하며, 성공적이기 위해 Lawson 기준

 

$$ n\tau>10^{20} s/m^3 $$

 

을 충족해야 하고 충분히 높은 플라스마 온도 T를 유지해야 한다. 토카막에서는 자기장으로 플라스마를 가두며 레이저 핵융합에서는 관성가둠을 이용한다.