핵분열과 원자력

전자기와 양자 · 핵반응과 에너지 · 연쇄 반응과 원자로 제어

학습 가이드

핵심 원리

핵분열에서 무거운 원자핵이 쪼개지면 질량 결손에 의해 막대한 에너지가 방출됩니다. 연쇄 반응의 증배 계수를 k = 1 근처로 유지하는 것이 원자로의 핵심입니다.

탐구 질문

• 연쇄 반응에서 증배 계수 k = 1.1이면 10세대 후 중성자 수는 처음의 몇 배가 될까요?
• 제어봉을 완전히 삽입하면 원자로의 반응과 출력은 어떻게 달라질까요?
• 감속재(물)가 없으면 왜 핵분열 연쇄 반응이 어려워질까요?

실생활 예시

• 원자력 발전소의 안정 운전과 출력 조절
• 핵잠수함처럼 장시간 고출력이 필요한 시스템
• 방사성 폐기물 관리와 장주기 안전 문제
• 핵무기 비확산과 국제 안전 규범

관찰 포인트

• 느린 중성자가 ²³⁵U에 붙으면 ²³⁶U*의 불안정한 진동이 나타납니다.
• 작은 우라늄 덩어리에서는 많은 중성자가 표면 밖으로 빠져나갑니다.
• 원자로에서는 제어봉과 감속재가 함께 작동해 k ≈ 1을 유지합니다.