북한이 핵무기를 만들고 있다는 주장과 도널드 트럼프 대통령이 북한의 위험한 지도자에 대한 위협으로 최근 몇 달 동안 세계적 핵 위협이 증가했습니다. 고조되는 긴장으로 인해 종말 시계가 자정에 가까워졌습니다.
그러나 핵 에너지는 세계를 파괴하고 우리의 존재 자체를 위협 할 수있는 잠재력에도 불구하고 지구의 긴급한 전력 수요를 해결할 잠재력을 가지고 있습니다.
최근 몇 년 동안 기술의 발전과 초전도체와 같은 것에 대한 우리의 이해로 인해 민간 기업의 무리가 연구 시류에 뛰어 들었습니다. 구글은 최근 복잡한 에너지 문제를 해결하기위한 알고리즘을 개발하기 위해 핵융합 전문가들과 협력했으며, MIT는 최근 핵융합이 불과 15 년 만에 그리드에있을 수 있다고 말했습니다.
최근에 과학자들은 폭발하는 별을보고 핵융합의 미스터리 중 하나를 풀 었다고 믿고 있습니다. 팀,미시간 대학의 레이저 실험 천체 물리학 연구 센터 그룹은 별이 수명이 다해 폭발 할 때 생성되는 빛의 지점 인 초신성 동안 물질이 혼합되는 방식에 열이 어떻게 역할을하는지 조사했습니다. 이 폭발은 엄청난 양의 에너지를 내 보냅니다. 어떤 경우에는 우리 태양이 평생 동안 내뿜는 것보다 더 많은 에너지를 내 보냅니다.
우주에서 그러한 핵융합 반응에서 열이하는 역할은 대체로 간과되어 왔으며 과학자들은 핵 에너지 혁신을 촉진하기 위해 지구에서 그러한 반응을 모방하려고 시도해 왔습니다. 연구진은 실험실 조건에서 서로 다른 플라즈마를 철, 탄소 헬륨 및 수소를 포함한 다양한 원소와 혼합함으로써 에너지의 플럭스가 열을 상승 및 하강시키는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 원소가 화학 물질과 혼합되는 방식에 중대한 영향을 미칩니다. 플라즈마. 이것은 이전 실험에서 이런 식으로 고려되지 않았으며 마침내 지구에서 핵융합을 더 지속 가능하게 만드는 열쇠를 가질 수 있습니다. 연구 결과는 Nature Communications.
원자력이란 무엇입니까?
원자력은 인간에게 거의 무한한 에너지를 제공 할 수있는 잠재력을 가지고 있지만, 원자력이면의 물리학은 상상할 수있는 가장 작은 입자들 사이의 상호 작용을 포함합니다. 우주의 모든 원자의 중심에는 핵이라고하는 양성자와 중성자의 작은 집합체가 있습니다. 핵의 양성자와 중성자의 수에 따라 원자가 어떤 원소인지 결정되며 핵은 원자 질량의 대부분을 구성합니다.
핵 내부에서 양성자와 중성자는 강한 힘이라고하는 물리학의 4 가지 기본 힘 중 하나에 의해 결합됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 강한 힘은 네 가지 모두 중 가장 강하지 만 핵 내부의 힘처럼 작은 거리에서만 작동합니다. 나머지는중력, 전자기 및 약함. 이 비디오는 차이점과 우리에게 미치는 영향에 대해 설명합니다.
원자는 주로 빈 공간입니다. 원자가 축구 경기장 크기라면 핵은 대략 중간에있는 파리 크기와 비슷합니다. 원자의 다른 부분은 원자의 핵을 공전하는 구름 전자이지만 강한 힘은 전자에 적용되지 않습니다. 대신 그들은 핵이 양전하를 띠는 동안 음전하를 띠기 때문에 전자기력에 의해 구속됩니다.
일반적으로 핵 물리학은 핵의 생성 또는 파괴를 포함합니다. 둘 다 소량의 질량이 손실되는 과정이며 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.
원자력이 왜 그렇게 중요한가요?
1950 년대부터 물리학 자들은 수소 원자가 헬륨으로 융합되는 것을 제어함으로써 태양에 동력을 공급하는 과정을 모방하려고 시도해 왔습니다. 이 힘을 활용하는 열쇠는 핵융합 반응에서 나오는 에너지의 양이 투입된 것보다 더 많을 때까지 플라즈마라고하는 초고온 수소 가스 볼을 가두는 것입니다.이 점은 에너지 전문가들이 손익분기 점이라고 부르는 것입니다. 달성 될 경우 기술적 인 돌파구가 될 것이며 무한하고 풍부한 제로 탄소 에너지 원을 제공 할 수 있습니다.
아인슈타인의 가장 유명한 방정식 인 E = mc ^ 2를 알고있을 것입니다. 이것은 약간의 질량이 손실 될 때 방출되는 에너지의 양이 그 질량에 빛의 제곱 속도를 곱한 것과 같다는 것을 의미합니다. 빛의 속도는 엄청나 다.
관련 러시아의 떠 다니는 체르노빌 원자력 발전소가 막 항해를 시작했습니다 패러데이 도전 : 정부가 영국을 배터리 기술의 리더로 만드는 데 2 억 4,600 만 파운드를 투자했습니다. 핵폭탄지도는 핵 공격에서 살아남을 가능성을 보여줍니다. 트라이던트는 무엇입니까? 영국의 핵 억지력은 체르노빌과 후쿠시마 재난에 대해 설명했습니다. 인간이 떠날 때 핵 배제 구역은 어떻게 되나요?
모든 원소의 가장 작은 핵은 수소 원자에서 발견되는 단 하나의 양성자로 구성됩니다. 헬륨과 함께 수소, 리튬 및 베릴륨은 우주에서 가장 가벼운 원소이므로 형성하는 데 많은 에너지가 필요하지 않습니다. 이 가벼운 원소는 우주의 시작 부분에 형성되었습니다. 그 때는 약 3 분 정도되었고 양성자와 중성자가 결합 할 수있을만큼 충분히 차갑습니다. 이것이 수소 플라즈마가 지구상에서 핵 에너지를 추출하는 최고의 원천으로 여겨지는 이유 중 하나입니다.
이 처음 네 가지 요소 이후 우주는 벽에 부딪 혔습니다. 주기율표의 다음 88 개 원소에 더 많은 에너지가 필요했고, 양전하로 서로를 격퇴하는 양성자를 극복하기 위해, 그리고이 핵융합이 작용해야합니다.
그렇다면 핵융합이란 무엇입니까?
우리 주변의 거의 모든 것이 별 안에 만들어졌습니다. 별은 수소로 시작하여 헬륨을 형성합니다. 이 과정은 계속되어 에너지를 방출하고 별을 가열합니다.
수소를 연료로 사용하는이 반응은 과학자와 팀이TAE 기술핵융합 력을 달성하기 위해 모방하려고합니다. 수소에서 찾을 수있는 중수소와 삼중 수소 핵이 융합되면 헬륨 핵, 중성자 및 많은 에너지를 형성합니다.
비디오 카드가 불량인지 확인하는 방법
핵융합은 반응을 시작하기 위해 엄청난 양의 에너지를 필요로하기 때문에이 과정은 지구상에서 복사하기 어려운 것으로 입증되었습니다. 핵융합로에서 원자를 결합하려면 약 1 억 5 천만도의 엄청난 압력과 온도가 필요합니다.
우리 태양 핵 크기의 별이 수소 (연료 공급원)를 다 써 버리면 죽기 시작합니다. 죽어가는 별은 적색 거성으로 팽창하고 헬륨 원자를 융합하여 탄소 원자를 생성하기 시작합니다. 더 큰 별은 일련의 핵 연소에서 산소에서 철에 이르기까지 더 무거운 원소를 만들 수 있습니다. 철보다 무거운 것은 무엇이든 거대한 별의 삶의 끝에 거대한 폭발 인 초신성에서 만들어집니다.
핵융합은 핵분열과 어떤 관련이 있습니까?
우리가 지구에서 알고 있듯이 원자력은 핵분열이라는 다른 핵반응을 사용합니다.
핵 내부에 더 많은 양성자와 중성자가 모여있는 우라늄이나 플루토늄과 같은 원소가 팽창하기 시작하면 중성자와 충돌하여 다시 작은 원소로 분해 할 수 있습니다. 이것은 또한 질량의 변화를 가져와 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.
문제는 소위 반응의 후 산물에 있습니다. 이러한 물질은 방사능이 매우 높아 매우 위험하며 이것이 원자력 에너지의 가장 심각한 단점입니다.
방사성 폐기물은 엄청나게 조심스럽게 다루어야하며 현재 우리가 그것을 제거 할 수있는 최선의 방법은 그것을 지하 깊은 곳에 파 묻는 것입니다. 그러나 그것은 원자로를 위험한 장소로 만들고 방사성 폐기물이 누출 된 재난은 1986 년 체르노빌 재난과 후쿠시마와 같은 끔찍한 결과를 초래했습니다.
어떤 회사가 핵융합을 연구하고 있습니까?
와
민간 기업인 Commonwealth Fusion Systems와 협력하여 MIT의 연구원들은 최근 고온 초전도체를 사용하는 차세대 융합 실험 및 발전소를 고안했습니다. 아직 실현되지는 않았지만 파트너십은 SPARC라는 소형 장치를 구축하는 것을 목표로하고 있습니다.
초전도 전자석을 SPARC 향후 3 년 이내에 개발 될 것으로 예상되는 SPARC는이를 사용하여 1 억 와트 또는 100MW의 핵융합 전력을 생성 할 것입니다. 열을 전기로 바꾸지는 않지만 작은 도시에서 사용하는만큼의 전력을 생산할 것입니다. 플라즈마를 가열하는 데 사용 된 전력의 두 배 이상을 생산하여 궁극적으로 처음으로 융합에서 긍정적 인 순 에너지를 생성합니다. 성공한다면 핵융합 발전소의 본격적인 프로토 타입을 만들고 단 15 년 만에 세계를 핵융합으로 이끌 수 있습니다.
구글
이 연구는 Google에서 수행 한 작업을 이어 받아TAE 기술, 자체를 세계 최대의 민간 핵융합 회사라고 부르며 거대한 이온화 플라즈마 기계 C2-U. Google은 플라즈마 물리학 실험의 속도를 높이기 위해 설계된 알고리즘을 구축했으며 Tri Alpha Energy의 궁극적 인 목표는 CFS와 유사하게 최초의 융합 기반 상용 발전소를 건설하는 것입니다. 실험을 더 빨리 완료할수록 더 빠르고 저렴하게이 목표를 달성하고 더 지속 가능한 청정 에너지 원으로 세상을 이동할 수 있습니다.
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핵융합에 대한 민간 부문 연구의 증가는 막대한 상금을 반영합니다. 풍부하고 환경 적으로 책임이 있으며 안전한 새로운 전기 생산 방법, 영국 원자력청 CEO Ian Chapman 교수 말했다 .
이런 종류의 실험을 수행하려면 플라즈마 (초고온 가스 볼)를 장기간 가두어 야합니다.TAE 기술라는 방법을 사용하여 이러한 플라즈마를 제한합니다. 현장 반전 구성 플라즈마를 가열 할 때 제어하기가 더 어려워지는 다른 방법과 달리 에너지가 증가함에 따라 더 안정적으로 될 것으로 예측됩니다.
TAE Technologies 'C-2U는 이러한 실험을 이렇게 짧은 시간 동안 이렇게 작은 공간에서 플라즈마를 생성하고 제한하기 위해 적용 할 수있는 전력의 한계까지 밀어 붙입니다. 설정을 최적화 (기계에 1,000 개 이상의 버튼이 있음)하고 플라즈마의 동작을 관리하는 것은 복잡한 문제이며 여기에서 Google의 Optometrist Algorithm이 등장합니다.
Google의 선임 직원 소프트웨어 엔지니어 인 Ted Baltz 설명하다 , C-2U 기계는 8 분마다 플라즈마 샷을 실행하고 각 실행에는 C-2U의 진공 내부에 두 개의 회전하는 플라즈마 방울이 생성됩니다. 이 얼룩은 더 크고 뜨겁고 회전하는 플라즈마 공을 만들기 위해 시간당 600,000 마일 이상으로 함께 분쇄됩니다.
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그런 다음 플라즈마 볼은 중성 수소 원자로 만들어진 입자 빔으로 연속적으로 충돌하여 계속 회전합니다. 자기장은 10 밀리 초 동안 회전하는 공을 유지합니다. Google의 연산 인간 물리학 자들에게 해결책을 제시하기 위해 설정의 수에서 진공의 품질과 전자의 안정성에 이르기까지 모든 매개 변수를 취합니다.
핵폭탄은 어떻게 작동합니까?
미국은 핵무기를 개발 한 최초의 국가 였고 1949 년 러시아가 그 뒤를이었습니다. 2016 년 현재 미국은 퇴역, 보관, 배치 된 무기를 포함하여 약 7,000 개의 핵탄두를 보유하고있는 것으로 추정됩니다. 러시아에는 약 7,300 개의 탄두, 프랑스에는 약 300 개의 탄두, 영국에는 215 개의 탄두가 있다고합니다. 현대의 가장 중요한 핵 위협 중 하나로 여겨지는 북한은 약 10 개 정도의 수로 추정되지만 알 수없는 수의 장치를 보유하고 있습니다. .
모든 핵무기는 핵분열을 사용하여 파괴적인 폭발을 일으 킵니다. 2 차 세계 대전 중 히로시마에 떨어 뜨린 어린 소년을 포함한 초기 무기는 다음과 같은 방법으로 핵분열 연쇄 반응을 시작하는 데 필요한 임계 질량을 생성했습니다.같은 재료로 만든 표적에 속이 빈 우라늄 -235 실린더를 발사합니다.
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이 기술은 최근 몇 년 동안 발전했으며 현대 무기에서 임계 질량은 재료의 밀도에 따라 달라집니다. 이 무기는 소위 우라늄 -235 또는 플루토늄 -239 금속 구덩이 주변에서 화학 폭발물을 폭발시킵니다. 이 동위 원소는 핵분열을 통과 할 수있는 가장 일반적인 원소입니다. 우라늄과 플루토늄은 모두 미네랄 매장지에서 자연적으로 발견되지만 소량 (우라늄의 경우 1 % 미만, 플루토늄의 경우 더 적음)은 제조해야 함을 의미합니다. 이것은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 과정이며 핵폭탄을 더 자유롭게 만드는 데있어 주요 장벽입니다.
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현대의 핵폭발에서 폭발은 안쪽으로 불어서 구덩이에있는 원자들을 함께 강제합니다. 임계 질량에 도달하면 중성자가 핵분열 연쇄 반응을 생성하는 데 사용되며 이는 차례로 원자 폭발을 생성합니다. 열핵 핵융합 무기는 핵분열 폭발의 에너지를 사용하여 수소 동위 원소를 함께 강제하여 태양처럼 뜨거운 온도에 접근하는 불덩이를 만듭니다.
