원자력
원자력(原子力, nuclear power)은 원자핵 반응을 인위적으로 제어하여, 그 반응에서 얻어지는 에너지, 즉 원자핵을 구성하고 있는 양성자 및 중성자의 결합상태의 변화에 따라 방출되는 에너지로서 핵에너지라고도 한다. 특히 핵분열 반응 또는 핵융합 반응에 의하여 많은 양의 에너지가 지속적으로 방출되는 경우를 원자력에너지 또는 원자력이라 부른다. 흔히 말하는 원자력은 핵분열 반응을 가리킨다.
질량수가 큰 한 개의 원자핵(우라늄－235)이 중성자를 흡수하여 핵분열을 일으키는 경우, 복합핵으로 된 뒤 곧바로 분열하여 질량수가 거의 비슷한 두 가지의 핵분열 조각 무리로 나뉘고, 동시에 평균 2.5개의 중성자와 20만 KeV(1,000전자볼트)의 에너지를 방출한다.
일반적으로 핵분열 조각은 불안정하기 때문에 방사선을 방출하면서 차례로 붕괴되어 일정한 붕괴계열을 거쳐 마침내는 안정핵종으로 된다. 이들 핵조각 및 붕괴과정에서 생긴 핵종을 핵분열 생성물이라 한다.
핵분열로 생긴 중성자를 이용하여 어느 세대의 처음에 있었던 중성자 수에 대하여 그 세대의 마지막에 있는 중성자 수의 비, 즉 증배계수가 1이 되는 임계상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 연쇄반응을 조절, 운전하는 장치가 원자로이다. 다시 말해서 원자로는 우라늄(U), 플루토늄(Pu), 토륨(Th) 등이 핵분열성 물질을 연료로 사용하여 그 핵분열의 연쇄반응을 제어하면서 에너지를 끄집어 내거나 강한 중성자원을 만드는 장치이다.
2009년 원자력은 전 세계 전력의 15%를 차지하고 있으며, 또한 150척 이상의 선박에서 원자로를 동력으로 사용하고 있다.
역사
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기원
20세기 초 아인슈타인의 질량-에너지 등가원리에 의해 라듐같은 방사성 원소에서 대량의 에너지를 얻을 수 있다는 사실을 알게 된 이후로 원자력으로 전기를 얻으려는 노력이 시작되었다.하지만 방사성이 강한 원소는 짧은 시간동안만 존재하기 때문에 그 이용이 어려웠다. 초기 핵물리학자인 어니스트 러더퍼드등의 경우 원자력 발전은 허튼소리라고 할 정도였다. 그러나 1930년대 핵분열이 발견된 이후 상황은 바뀌었다.
1932년, 제임스 채드윅이 중성자를 발견하였고 이후 1934년 프레데리크와 이레네 졸리오 퀴리가 여러 물질에 중성자를 가하면서 유도 방사능(induced radioactivity)을 발견했다. 이로써 자연 상태의 라듐을 얻는 것보다 훨씬 싼 가격으로 라듐같은 방사성 물질을 얻을 수 있게 되었다. 1930년대 페르미는 저속중성자(slow neutron)를 이용하여 유도 방사능의 효율을 올리는 연구를 하였다. 또한 우라늄에 중성자를 가하여 그가 헤스페륨(Hesperium)이라고 이름붙인 물질을 발견했다고 발표했다.
주석
