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2.1.3 분열수율 및 분열단편(생성물) [원자력기사] 2.1.3 분열수율 및 분열단편(생성물) 분열수율과 분열단면은 우리가 일상에서 사용하는 단어가 아닌 생소한 단어이므로, 분열수율과 분열단면(생성물)을 이해가기 위해서는 각 단어의 정의를 이해해야 한다. 분열수율을 이해하기 전에 “수율”의 사전적 의미에 대한 이해가 필요하다. 수율의 사전적 의미는 찾아보면, 「핵분열 반응이 일어난 후 생성된 딸핵의 비율」이라고 정의되어 있다. 즉, “분열” 이라는 단어를 사용하지 않았지만, 수율이라는 단어를 통해 핵분열이 발생한 후에 생성된 핵종의 비율을 의미한다는 것을 알 수 있다. 분열수율 혹은 핵분열 수율(Fission yield)의 정의는 다음과 같다. 「핵분열로부터 생성된 각 원소들의 백분율」 우라늄이나 플루토늄과 같이 질량수가 큰 원자핵이 중성자와 충돌하여 핵분.. 더보기
2.1.2 핵분열 [원자력기사] 2.1.2 핵분열(Nuclear Fission) 핵분열은 원자핵이 두 개의 원자핵으로 분열되는 현상을 말한다. 자발핵분열은 외부에서 자극이 없어도 핵종 스스로 분열하는 현상이지만, 유도핵분열을 일으키려면 최소의 에너지 이상의 자극을 주여야 한다. 이를 임계에너지(Critical Energy) 또는 문턱에너지(Threshold Energy)라고 부른다. 임계에너지는 핵종에 따라 각각 다르므로 실험에 의한 결과값이다. 원자는 원자핵 주변에 전자들이 있으므로 전기적으로 중성인 중성자만이 원자핵에 도달할 수 있다. 중성자가 핵분열 물질의 원자핵에 흡수되면 짧은 시간동안(10-14~10-17초) 에너지 상태가 매우 불안정한 상태가 된다. 이 불안정한 상태의 핵을 복합핵이라고 부른다. 불안정한 복합핵은 원자핵 내의.. 더보기
2.1.1 핵분열과 핵융합 개요 [원자력기사] 우리는 앞서 원자핵의 결합에너지와 핵자당 결합에너지 그리고 결합에너지에 의해 핵분열과 핵융합시 에너지가 발생됨을 공부했다. 그렇다면 이러한 핵분열과 핵융합이 원자로에 어떻게 활용되는지 이해할 수 있어야한다. 이러한 내용은 원자력발전소 혹은 원자력 관련 업무를 수행할 때 기본 지식이 되므로 반드시 기억해야 한다. 국내의 상업용 원자로는 핵분열을 이용하는 발전소들 이다. 아직 핵융합이 상업적으로 사용되지 않는다. 따라서 원자력기사 시험에서도 핵융합 보다는 핵분열과 관련된 문제들이 주를 이루어 출제된다. 2.1.1 개요 분열은 갈라져 나뉜다는 의미를 가지고 있다. 따라서 핵분열(Fission)도 그림 1-1에서 보는 것과 같이 무거운 원자핵(우라늄-235 등)이 중성자를 흡수하고 가벼운 2개의 다른 원자핵으로.. 더보기
1.2.4 핵력의 특성 [원자력기사] 1.2.4 핵력의 특성 핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. 원자핵에서 양성자들 간의 반발력을 극복하고 안정한 핵을 구성하기 위해서는 상당한 에너지가 필요하다. 이러한 원자핵의 양성자들을 결합시켜 주는 에너지를 결합에너지라고 부른다. (1.4절 참조) 결합에너지에 의해 원자핵 속에서 강한 힘으로 양성자간 반발력을 극복하는 힘을 핵력이라고도 부르며, 핵력의 특성은 다음과 같다. ▶ 핵력은 척력과 반대되는 인력이다. ▶ 핵력은 양성자간의 반발력보다 큰 힘이다. ▶ 양성자-양성자, 양성자-중성자, 중성자-중성자 간의 힘이므로 전하와 관례 없다. ▶ 극히 짧은 거리(10-15m)에서 작용하는 힘이다. 예제 1 (2012년 원자력기사 기출)다음 중 원자핵을 구성하고 있는 핵자들 간에 작용하는 핵력에 대한 설명으.. 더보기
1.2.3 핵의 크기 및 전하 [원자력기사] 1.2.3 핵의 크기 및 전하 1.2.3.1 원자모형의 변화 현재의 현미경을 이용하면 물질 내 원자의 배열을 볼 수 있다. 그러나 현미경으로도 양성자와 전자로 구성되어 있는 원자 모형은 볼 수 없다. 따라서 원자의 내부 구조를 연구하기 위해서는 원자모형을 이용해야 한다. 실험을 통해 발견된 여러 가지 성질을 설명할 수 있는 원자모형을 바탕으로 원자의 새로운 성질을 예측한다. 1800년대 이후 많은 실험과 가설들에 의해 원자의 구조와 모양은 변화되었다. 물론 그 이전에도 여러 철학적인 가설을 통한 원자에 대한 고민을 했지만, 현재 우리가 알고 있는 원자 모형과 유사한 개념은 1800년대 말부터 본격적으로 시작되었다. 그림 2-2 아인슈타인의 물리학자 컨퍼런스 (1927) 원자력기사에서 원자모형의 발견 과정.. 더보기
1.2.2 동위원소, 동중원소, 핵이성체 [원자력기사] 1.2.2 동위원소, 동중원소, 핵이성체 1.2.2.1 동위원소 동위원소의 정의는 핵을 이루는 중성자의 수는 다르지만 양성자의 수는 같아서 원자 번호가 같고 화학적 성질도 같은 원소이다. 예를 들면, , , 를 들 수 있다. 동위원소(isotope) 용어는 1913년 스코틀랜드 의사이자 작가인 토드(M. Todd)가 영국의 물리화학자인 소디(F. Soddy)에게 제안했던 이름으로써 그리스어로 ‘같음(equal)’을 의미하는 ‘isos’와 ‘장소(place)’를 의미하는 ‘topos’가 합쳐져 "같은 장소"를 의미하는 말로, 단일 원소의 서로 다른 동위원소가 주기율표에서 같은 위치를 차지한다는 것을 의미한다. 동위원소는 물질이나 제품의 지리적 기원, 위조 및 불순물 함유 여부 등을 판단하는 데 사용되며, .. 더보기
1.2.1 안정핵의 법칙 [원자력기사] 1.2.1 안정핵의 법칙(Magic Number) 1장에서는 원소를 이해하는데 기초가 되는 핵자의 기본에 대해서 설명하고 있다. 2장에서는 구체적으로 원자 및 핵의 구조에 대해서 설명한다. 그림 2-1 핵자당 결합에너지 그림 2-1은 1장에서 설명한 핵자당 결합에너지를 나타내고 있다. 이중 He-4와 Li-6을 비교해 보면, He-4가 Li-6 보다 질량수가 작음에도 불구하고 핵자당 결합에너지는 매우 크다. 이는 다른 원소들의 에너지 변화 추세와는 다른 모습이다. 이러한 현상은 마법수 또는 안정핵의 법칙(Magic Number) 이라는 원소를 안정하게 구성하는 독특한 법칙에 의해 유발된다. 원자핵을 안정하게 하는 법칙은 다음과 같다. ▶ 양성자 또는 중성자가 짝수인 핵종은 홀수인 핵종보다 안정한 핵종이 .. 더보기
1.1.5 질량-에너지 보존 원리 [원자력기사] 1.1.5 질량-에너지 보존 원리 고전 물리에서는 에너지 보존과 질량 보존을 분리하여 다루었다. 독립적으로 격리된 시스템에서는 전체 에너지가 항상 일정하다는 것이 에너지보존법칙이다. 즉, 에너지는 갑자기 생기거나 사라지지 않으며, 항상 보존된다는 의미이다. 대신에 에너지는 다른 형태의 에너지로 변환이 가능하다. 예를 들어 줄어드는 운동에너지만큼 열에너지가 생기게 되면 전체 에너지는 일정하게 보존될 수 있다. 그리고 질량보존법칙은 이와 별도로 반응 전후에 전체 질량이 보존됨을 의미한다. 과거에는 에너지 보존법칙과 질량 보존법칙이 서로 다른 개념으로 여겨졌으므로, 1.3절에서 설명한 질량결손을 설명할 수 없었다. 이후 아인슈타인의 특수상대성이론을 기반으로 한 에너지와 질량의 관계식이 알려진 이후에는 에너지와.. 더보기

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