서언
핵반응
-원자핵이 다른 입자와의 상호작용에 의해 변환하는 것을 말한다.
-핵분열과 핵융합도 넓은 의미에서 핵반응에 속한다.
핵반응 단면적
1. 핵반응 단면적
-1개의 입사입자가 단위면적의 통로상에 있는 1개의 원자핵과 핵반응을 일으킬 확률을 말한다.
(매초 1m²당 1[개/m²s]입자가 입사하여 그 통로상에 있는 1개의 원자핵과 매초마다 핵반응을 일으킬 확률은 P/N[m²]가 된다.
동위체 단면적
-핵반응 단면적은 단일 핵종에 대해 사용되는 것으로써 동위체 단면적이라고 한다.
원자 단면적
- 안전한 동위체를 두 종 이상 소유하는 원소의 단면적을 원자 단면적이라고 한다.
2. 총 핵반응 단면적
-핵반응은 크게 탄선산란, 비탄성산란 및 핵변환 으로 나눌 수 있으므로 각각의 핵반응의 단면적을 합하면 총 핵반응 단면적이 된다.
3. 거시적 단면적
-1개의 입사 입자가 물질 속에서 단위 길이를 진행하면서 여러개의 원자핵과 일으키는 핵반응의 확률이다.
4. 평균 자유 행로
-1개의 입사 입자가 핵반응을 일으킬 때 까지의 평균 거리
5. 여기함수와 여기곡선
-단면적과 에너지의 관계를 여기함수라 하고 이를 그래프로 나타낸 것을 여기곡선이라고 한다.
핵반응식
핵반응을 나타내는 식
-표적핵 X에 입사 입자a가 충돌하여 생석핵 Y와 방출입자 b가 만들어지는 핵반응식
또한 다음식과 같이 나타내며 C는 복합 핵으로 내부 에너지가 높고 불안정 하기 때문에 수명이 매우 짧다.
역사적으로 중요한 몇 가지 핵반응식
-1919년 Rutherford의 최초의 핵반응
-1932년 Chadwick의 중성자 발견 핵반응
-1932년 Cockroft & Walton의 최초의 핵융합
-1934년 Joliot Curie부부의 인공방사성 핵종과 양전자 발견 핵반응
모든 핵반응에서 반응 전후의 원자번호와 질량수가 보존됨을 알 수 있다.
핵반응의 종류
핵반응 종료 후의 결과로 분류하면 탄성산란, 비탄성산란, 흡수 및 핵변환 으로 구분된다.
1. 탄성산란
-입사입자의 a와 표적핵X가 충돌한 후 내부상태의 변화가 전혀 없는 핵반응이다.
2. 비탄성산란
-방출입자 b가 입사입자 a와 같지만 생성핵 Y가 표적핵X의 여기상태인 X`로 되는 핵반응이다.
3. 흡수
-입사입자 a가 표적핵X에 흡수되어 생석핵 Y가 되면서 전자기파인 γ선을 방출하는 핵반응이다.
4. 핵변환
-입사입자 a와 표적핵 X가 충돌한 후 위와 서로 다른 방출입자 b와 생성핵 Y로 되는 핵반응이다.
핵분열
질량수가 큰 원자핵이 2개이상의 원자핵으로 분열하는 현상을 말한다.
자발 핵분열
-자연적으로 일어나는 핵분열
유도 핵분열
-중성자 등의 출돌에 의한 핵분열
원자력 발전소
-원자로는 핵분열 연쇄반응을 흡수제를 사용하여 일정 규모로 통제한다.
-중성자 흡수재로써 graphite를 사용한다.
원자 폭탄
-원자폭탄은 핵분열 연쇄반응을 통제하지 않고 누진적으로 일어나게한다.
핵융합
플라즈마 상태에 있는 가벼운 원자핵들에게 높은 압력을 가하면 보다 무거운 원자핵으로 융합하는데 이를 핵융합이라 한다.
-핵융합은 항성이나 태양의 내부에서 일어나고 있으며 수소폭탄도 이를 이용한 것이다.
