우리는 모든 것을 통제하려는 인간의 호기심이 위대한 기술 발전의 발견으로 이어졌다는 것을 알고 있습니다. 금세기에 인류가 직면한 큰 문제 중 하나는 에너지 위기입니다. 이는 핵융합을 수행하기 위해 필요한 모든 측면을 개발해야 함을 의미합니다. 그만큼 중국 인공 태양 그것은 핵융합을 달성하고 에너지 위기의 문제를 끝내는 데 가깝습니다.
이 기사에서 우리는 중국의 인공 태양이 무엇인지, 그 특성이 무엇이며 글로벌 에너지 패러다임에 얼마나 중요한지 알려줄 것입니다.
중국의 인공태양이란?
그들은 우리의 가장 가까운 별과 같은 에너지원을 사용하기 때문에 그것을 인공 태양이라고 부릅니다. 융합이라는 기술 이름을 가진 과학에서 가장 유망한 발전 중 하나입니다. 강대국들이 수십 년간 쫓던 청정에 가까운 에너지원. XNUMX년 전에는 XNUMX개만 남았다고 할 정도로...
그러나 점점 가까워지고 있는 것 같습니다. 무엇보다도 중국이 가장 긴 핵융합 반응 기록을 깼기 때문입니다. 120초 동안 섭씨 101억 XNUMX천만 도.
먼저 핵융합이 실제로 무엇인지 설명하겠습니다. 기존의 원자력 발전소는 핵분열에서 에너지를 방출하여 작동합니다. 즉, 원자를 "파괴"합니다. 따라서 중성자로 포격된 농축 우라늄은 핵 연쇄 반응을 시작하는 데 사용됩니다.
이 공장들은 반세기 이상 운영되어 왔습니다. 특정한, 1954년 소련에서 최초의 전력망 연결 원자력 발전소가 완공되었습니다. 그러나 일련의 체르노빌 원전 사고가 우리에게 보여주듯이 위험이 없는 것은 아닙니다.
한편으로는 통제되지 않은 연쇄 반응이 있습니다. 그 결과는 파국적이었지만 그러한 사건은 극히 비정상적입니다. 핵분열의 진짜 문제는 수백 년 동안 위험할 정도로 방사능이 남아 있을 수 있는 폐기물입니다.
반대로 핵융합이나 인공태양은 낭비가 거의 또는 전혀 없이 안전하게 전력을 생성할 수 있는 기능 제공. 탄소 배출량이 적기 때문에 기후 변화와의 싸움에서 강력한 도구가 될 수 있습니다.
핵융합은 어떻게 이루어지는가
어떻게 달성됩니까? 본질적으로 그것은 두 개의 가벼운 핵을 하나의 무거운 핵으로 결합하여 엄청난 압력과 극도로 높은 온도에 노출됩니다. 반응은 또한 생성된 핵이 처음 두 개의 핵만 있는 것보다 덜 무겁기 때문에 에너지를 방출합니다.
일반적으로 인공 태양을 만드는 데 사용되는 연료는 중수소 및 삼중수소 동위원소를 기반으로 합니다. 중수소는 바닷물에서, 삼중수소는 리튬에서 추출할 수 있다.. 두 원소 모두 절대적으로 풍부하며 우라늄에 비해 거의 무한합니다. 예를 들어 바닷물 XNUMX리터에 들어 있는 중수소는 석유 XNUMX리터에 해당하는 에너지를 생산할 수 있습니다.
핵융합 중에 방출되는 에너지를 이해하려면 몇 그램의 연료가 테라줄을 생성할 수 있다는 점을 고려하는 것으로 충분합니다. 선진국 사람이 XNUMX년 동안 에너지 수요를 충족할 수 있는 양입니다.
핵융합 반응도 폐기물을 생성합니다. 대부분 불활성 기체인 헬륨입니다. 그러나 삼중수소에서 파생된 소량의 방사성 폐기물도 생성됩니다.
다행스럽게도 핵분열 상대보다 오래 전에 붕괴합니다. 특히 XNUMX년 이내에 재사용하거나 재활용할 수 있습니다. 한편, 핵융합 중에 발생하는 중성자 플럭스는 주변 물질에 영향을 미치며 보호 없이 점차 방사능이 됩니다. 그러므로, 원자로 구조의 차폐는 또 다른 중요한 측면이 될 것입니다.
중국의 인공태양은 어떻게 작동하는가
자, 이제 우리는 삼중수소와 중수소 연료와 작동의 기본 원리를 가지고 있습니다. 그러나이 프로세스는 정확히 어떻게 작동합니까? 그런 다음 이론에서 실제로 이동할 때 함정을 시작하십시오.
예상대로 매우 높은 압력과 온도를 적용해야 했습니다. 연료를 매우 뜨거운 플라즈마로 전환하기에 충분합니다. 원자는 섭씨 100억도 이상의 온도에서 서로 충돌해야 하며, 핵 인력이 전기적 반발력을 극복할 수 있도록 서로 너무 가깝게 만드는 데 충분한 압력이 가해집니다.
대략적인 평행도를 설정하는 것은 서로 붙일 수 있을 때까지 같은 극성의 두 자석의 반발력을 극복하는 것과 같습니다. 이러한 극한 조건을 달성하기 위해 자기장과 강력한 레이저 빔을 사용하여 연료를 집중시킵니다. 초고온 플라즈마 상태에 도달하면 원자로를 파괴하지 않고 높은 열 방출을 제어하면서 연료를 계속 추가해야 합니다.
물론 순식간에 녹지 않고 섭씨 100억도를 견딜 수 있는 물질은 세상에 없습니다. 이것은 플라즈마 제한이 작동하는 곳이며 이것은 다양한 유형의 원자로를 통해 달성됩니다.
핵융합의 최신 기술
우리가 원래 예상했던 것처럼 핵융합의 최신 개발 중 하나는 중국을 특징으로 합니다. 2021년 2월 중국 청두에 있는 SWIP(Southwest Institute of Physics) 연구원들은 HL-XNUMXM 원자로가 핵융합 실험의 모든 기록을 깼다고 발표했습니다.
복잡한 과정이지만 가장 큰 문제는 최근 몇 년 동안 많은 원자로에서 달성된 것처럼 핵융합 자체가 아닙니다. 진정한 과제는 시간이 지남에 따라 유지 관리하는 것입니다. 몇 초 이상 할 수 있는 사람은 거의 없습니다.
그것이 바로 SWIP 과학자들이 메달을 받은 곳입니다. 그들은 150초 동안 섭씨 101억 20천만 도의 온도에 도달했습니다. 종전 기록은 한국이 XNUMX초로 보유했다.
이 토카막과 같은 원자로는 "인공 태양"으로 광고되지만 실제로는 태양 핵보다 XNUMX배 더 뜨겁습니다. 이제 모든 시선은 지금까지 가장 큰 국제적 내기인 ITER에 쏠려 있습니다. 이 위대한 프로젝트는 35개국이 XNUMX단계 건설을 막 완료했습니다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 최종 원자로는 500년경에 2035메가와트의 전기를 생산할 수 있을 것입니다.
이 정보를 통해 중국의 인공 독주와 그 특징에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.