2009-10-19
org.kosen.entty.User@610128ce
조종수(rheologyn)
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초임계와 아임계의 원리 차이와 장비의 차이를 알려주십시오.
- subcritical
- supercritical
지식의 출발은 질문, 모든 지식의 완성은 답변!
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 2
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답변
조윤환님의 답변
2009-10-26- 2
>초임계와 아임계의 원리 차이와 장비의 차이를 알려주십시오. 뒷 부분을 생각하시니 다른 분들이 정확히 무엇을 질문하는지 알 수 없었기 때문에 답변을 못하신 것 같아 답변을 올려 봅니다. 제 생각에 초임계 유체와 아임계 유체에 대한 질문을 하신 것 같습니다. 제가 알기로 아임계와 초임계 장치의 원리와 장비의 차이는 거의 없는 걸로 알고 있습니다. 작동 조건이 약간 다른 것 뿐일 겁니다. 장비에 대해선 http://suflux.com/main.htm 를 방문해 보시기 바랍니다. -
답변
신동욱님의 답변
2010-01-31- 0
>초임계와 아임계의 원리 차이와 장비의 차이를 알려주십시오. 초임계란 ? 원자로 안의 핵분열로 발생하는 중성자의 수가 흡수되어 핵분열을 하는 중성자의 임계 수를 넘는 상태. 임계 질량 핵분열시의 핵 연쇄 반응은 핵분열성 물질의 크기, 모양, 순도, 및 주변의 물질에 좌우된다. 만약 핵분열성 물질의 질량이 연쇄 반응을 지속할 수 있을 정도가 되면, 이를 임계 질량이라고 한다. 질량이 임계 질량인지 아닌지를 나타내는 수치인 유효 중성자 곱인자 k는 다음과 같이 나타난다. k = f ? l 여기서 f는 매 핵분열 반응시 방출되는 중성자의 평균 개수이며, l은 전체 계를 떠나거나 혹은 핵분열 외의 물질에 사로잡혀 사라지는 중성자의 평균 개수이다. k가 1일 경우 임계(critical)라고 하며, 1보다 작으면 아임계(亞-, subcritical), 1보다 클 경우 초임계(超-, supercritical)이라고 한다. 핵분열 폭탄은 핵분열성 물질의 아임계 질량을 초임계 질량으로 급격하게 바꿈으로서 작동하게 되며, 이러한 변화는 급속도로 연쇄 반응을 촉진시켜, 엄청난 에너지를 방출한다. 실제로는, 질량은 약간의 초임계로는 만들어지지 않는다. 대신, 약간의 아임계(k=0.9)로부터 높은 초임계(k=2 나 3)로 갑작스럽게 변하며, 각 중성자는 새로운 중성자를 만들어내며, 연쇄 반응은 더욱 급격하게 진행되게 된다. 핵분열을 이용하여 효율적인 폭탄을 만들 때 중요한 것은 충분한 양의 에너지가 방출되도록 오랫동안 폭탄을 흩어지지 않도록 하는 것이다. 폭발 이전의 핵무기는 하나 혹은 두 개의 아임계 질량의 핵분열성 물질을 지니고 있다. 하나의 아임계 물질을 지니는 폭탄은 압축 과정을 통해 초임계 상태가 된다. 두 개의 아임계 물질을 지니는 폭탄도 한다. 두 개의 아임계 물질 중 하나는 질량이 적어서 아임계 상태이며, 다른 하나는 부적절한 모양이기 때문에 아임계 상태이다. 하지만 두 물질이 합쳐진다면, 예로 첫번째의 물질이 두번째의 물질의 구멍에 들어가서 완전한 형태의 초임계 상태가 된다면 폭발하게 되는 것이다. 간혹 낮은 출력의 핵무기의 경우 두번째의 물질 역시 질량이 부족해서 아임계 상태일 수도 있다. 효율적인 폭발을 위해, 핵분열성 물질은 매우 빠른 속도로 최적의 초임계 상태에 놓여야 한다. 즉 너무 일찍 연쇄 반응이 시작해서는 안된다는 것이다. 이럴 경우 물질은 연쇄 반응에 의해 가열되며, 팽창하게 되어 최적상태에서 멀어지게 되는 것이다. 그러므로, 매우 적은 물질만이 핵분열을 하게 되고, 효율성 역시 극도로 떨어진다. 연쇄 반응을 적절한 순간에 빠르게 시작하기 위해서 중성자 방아쇠가 사용된다. 핵분열 무기를 설계하고 제조하는데 있어서의 기술적인 문제의 대부분은 초임계 질량을 만드는 시간을 최소한으로 하는 것이며, 폭발전에 발생하는 중성자의 수를 최소한으로 유지하는 것이다. 핵분열 무기에 적절한 동위원소는 높은 확률로 핵분열을 일으키면서, 핵분열 과정에서 많은 수의 여분의 중성자를 생성하며, 또한 핵분열과 무관하게 중성자를 흡수하지 말아야 하고, 마지막으로 낮은 자발 핵분열 비율을 지니고 있어야 한다. 위의 조건을 만족하는 주요한 동위원소는 우라늄-235, 플루토늄-239, 우라늄-233이다.