인류가 문명생활을 계속하기 위해서는 문명을 유지할 수 있는 에너지원을 확보해야 한다. 인류가 석탄과 석유와 같은 화석에너지를 사용하기 시작하면서 생활방식이 크게 바뀌었고 사용하는 에너지의 양이 크게 증가했다. 석탄의 사용으로 인해 증기기관과 같은 열기관이 급속히 발전했고, 석유를 사용하면서부터는 자동차, 비행기, 선박과 같은 운반수단이 크게 발전했다. 그러나 인류의 현대 문명을 만들고 지탱해 온 화석에너지의 시대는 오래 지속될 수 없을 것으로 추정되고 있다.
원자핵 에너지는 이미 많이 사용되고 있다
따라서 우리는 화석 에너지를 대신할 새로운 에너지원을 개발해야 한다. 현재 화석 에너지를 새로운 에너지원으로 가장 가능성이 있는 에너지는 원자핵에너지이다. 이미 많은 나라에서 사용하는 에너지의 많은 부분을 원자핵 에너지로 충당하고 있어 핵에너지는 에너지원으로서의 가능성을 충분히 인정받고 있다.
원자력 에너지의 원리
원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. 핵을 이루고 있는 양성자와 중성자를 핵자라고 부르기도 한다. 원자핵을 이루고 있는 핵자들을 완전히 분리해서 자유로운 입자들로 만드는 데 필요한 에너지를 핵자의 수로 나눈 것을 평균 결합에너지라고 한다. 평균 결합 에너지는 핵자수에 따라 달라진다. 작은 원자핵에서는 핵자수가 증가함에 따라 평균 결합 에너지가 증가한다. 그러나 원자핵의 크기가 일정한 크기 이상이 되면 평균 결합 에너지는 핵자수가 증가하면 오히려 감소한다. 평균 결합 에너지가 크다는 것은 더 안정한 핵이라는 뜻이다. 결합에너지가 최대가 되는 핵자의 수는 56으로, 원자번호 26인 철(Fe)의 원자핵이 여기에 해당한다. 따라서 핵자의 수가 56보다 큰 원자핵은 핵자의 일부를 방출하면 더 안정한 상태의 핵으로 변환할 수 있고, 핵자의 수가 56보다 적은 원자핵들은 다른 원자핵과의 결합으로 더 안정한 원자핵이 될 수 있다. |