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Today I read news articles about nuclear fusion, which attract some attention from the public.
Even though I’m not an expert in this field, I tried to understand it myself and here I share what I understand with you guys.
[My explanation is not precise, so check it yourself.]일단 핵융합 발전의 기본 원리는 가벼운 원자 2개를 외부에서 강한 힘을 가해서 더 무거운 원자 1개를 만드는 과정에서 처음 2개의 원자보다 나중에 만들어진 무거운 원자의 무게가 더 작아지면 그 질량차에 해당하는 만큼의 에너지가 (E=mc^2) 발생하는것을 이용합니다. 주로 사용되는 원자들은 이중수소 (전자1, 양성자1이 보통 수소 인데, 이건 중성자도 1개 있는것) 와 삼중 수소(이건 중성자 2개가 있는것) 입니다. 결과물은 헬륨이 되겠죠
그런데 이것의 기술적인 어려운 점은 아시다시피 원자의 핵에는 양성자, 중성자 있는데 양성자들 사이에 같은 전하로 미는 힘이 있다는 것입니다. (둘다 페르미온이라서 양자역학적인 미는힘도 있음). 이러한 미는 힘을 극복하기 위해서는 아주 높은 압력/ 온도가 필요합니다. 태양이 빛나는 것도 수소 원자들의 핵융합으로 인한 것인데, 태양은 질량이 커서 중력에 의해서 이러한 반응이 지속되고 있습니다.
이러한 핵융합 발전을 위해서는 높은 압력/ 온도 (1억 도씨)를 유지하는것이 필요한데, 가장 많이 연구되어 온 것은 토카막이라는 것으로 자기장을 이용하여 원자들을 가두어 놓을수 있습니다.
오늘 나온 뉴스에서는 것은 “관성 봉입 핵융합” 이라는건데, 먼저 2mm 크기의 플라스틱구에 약 0.15그램 정도의 이중수소/ 삼중수소를 넣은 후에, 그 구를 500조 와트(!!)의 강한 레이저를 20억분의 1초정도를 쏜다. 그러면 이러한 레이저로 인한 큰 충격량을 (알다시피 레어저는 운동량을 가지고 있다.) 구안에 있던 이중수소, 삼중수소이 강하게 “압축” 되어서 핵융합이 일어 날수 있다.
1. 레이저 빔이나 X레이선은 빠르게 융합 타겟의 표면을 가열하고 주위를 플라즈마로 둘러싼다.
2. 연료는 뜨거운 표면 물질의 로켓 형태의 분출에 의해 압축된다.
3. 캡슐 안쪽으로의 마지막 가열 과정 동안, 연료 코어는 납의 밀도의 20배에 도달하게 되고 100,000,000 도씨에서 발화하게 된다.
4. 열핵 분열은 빠르게 압축된 연료를 통해 전달되고 투입 에너지의 수배(?)를 생산한다.원리적으로는 심플하며, 이미 오래전부터 시도해온 방법인데, 이게 기사로 난 이유는 기존에는 이러한 핵융합을 일으키기 위해 필요한 에너지가 핵융합을 인해 나온 에너지 보다 더 많이 들었었는데, 최근 데이터는 핵융합으로 생긴 에너지가 더 커서이다.
A scientist involved in this experiment says that their data still needs to be analyzed more carefully.