핵융합.md

한자: 核融合
영어: Nuclear fusion

Contents

1. 개요
2. 원리

2.1. 예시

3. 왜 주목받는가?

3.1. 핵융합 발전

3.1.1. 자기장 가둠

3.1.2. 관성 가둠

3.1.3. 집에서 만드는 핵융합로

3.2. 군사적 이용

4. 루머
5. 서브컬쳐에서의 핵융합

5.1. 관련 캐릭터

6. 관련 항목

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1. 개요 ¶


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핵융합과 핵분열 비교.

고온에서 가벼운 원자핵들을 융합시켜 더 무거운 원자핵이 되는 과정에서 에너지가 생성되는 현상으로, 자연적인 현상으로는 그 유명한 태양 같은 항성이 있다. 말하자면 현재의 인공적인 핵융합은 조그맣고 수명도 아주 짧은 태양을 만드는 작업이라고 표현 할 수 있겠다.

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2. 원리 ¶

기본적으로 모든 원자핵은 양성자 때문에 양전하를 띤다. 때문에 본래라면 원자핵은 서로 충돌하기 전에 척력이 작용해 서로 결합하는 경우가 없다. 하지만 초고온으로 가열되어 분자의 운동 에너지가 매우 강력해지면 이 척력을 이겨내고 원자를 충돌시키는 것이 가능하며, 이렇게 원자가 가까워지면 그 이후부터는 핵력이 작용해 원자가 서로 결합하게 된다. 이 결합 과정을 핵융합이라 하고, 상용 핵융합 발전은 핵융합 부산물로 결손된 질량만큼 발생하는 에너지를 발전에 이용하려는 것이다.

여느 반응이 그렇듯 모든 반응은 계 전체의 관점에서 보았을 때 가장 안정한 형태로 진행되는데, 핵융합은 원자핵의 결합 에너지가 가장 큰 철이 되려는 경향을 보인다. 따라서 철보다 가벼운 분자끼리 반응하는 경우에는 질량이 에너지의 형태로 변환되면서 질량이 늘어나게 된다. 여담으로 이 이론은 초기에 그러면 우주에 다양하게 존재하는 철보다 무거운 원소는 어떻게 생성되었나를 설명하지 못했는데, 이는 초신성이라는 어마무시하게 높은 온도가 발생하는 존재가 확인되면서 해결되었다. 철보다 무거운 원소는 핵융합을 진행하면서 오히려 주변의 에너지를 흡수한다! 그렇기 때문에 우라늄이 핵분열할 때 에너지를 내놓는 것이다.[1] 일반인의 상식과는 다른 부분. 초신성 항목 참조.

핵이란 단어가 사용되기 때문에 핵융합이랑 핵분열을 구분 못하는 사람도 많다. 기동전사 건담 시리즈의 일부 외전격 작품인 08소대라든가 일부 코믹스판에서도 구분 못하는 경우가 보인다. 모 작품에서는 마법으로 적당히 전자기력을 감소시켜 핵융합을 하는 경우도 나온다.

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2.1. 예시 ¶

존재하는 원소들의 대부분은 핵융합 과정으로 형성된다. 주계열성은 수소 핵융합 반응을 통해 에너지를 만든다. 별이 늙어가며 내부의 수소를 거의 다 쓰고 내부 온도가 1억 K에 도달하게 되면, 헬륨핵융합 반응을 일으키며 베릴륨-8을 거쳐 탄소를 만들어낸다. 이후에는 탄소, 네온, 마그네슘, 산소 반응을 거치며 별의 중심 온도가 27억~35억 켈빈에 도달하게 되고, 최후의 핵융합반응인 규소 핵융합 반응을 시작한다. 이 과정에서 황, 아르곤, 칼슘, 티타늄, 크롬, 철, 니켈이 만들어진다. 이렇게 생성된 니켈-56은 방사성 붕괴를 일으켜 철-56으로 변한다. 철-56 이후로는 핵융합 반응을 하면 에너지를 소모하게 되어 (흡열반응), 별의 중력이 외부를 끌어당겨 수축하는데 이때 엄청난 열이 발생하여 중심핵의 외피부근에 폭발적 핵반응이 일어나면서 별 전체가 폭발한다. 이것이 초신성이다.
태양과 비슷하거나 그보다 작은 항성에서 이루어지는 수소와 수소의 핵융합을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

• 수소 원자가 두 개 던져졌다. 수소 원자는 양성자 하나와 전자 하나로 구성되었으니, 양성자 두 개와 전자 두 개라는 재료가 주어진 셈이다.
• 여튼 주어진 재료를 있는 힘껏 충돌시킨다.[2]
• 전자기력에 의해 척력만 받는[3] 전자와는 달리, 양성자들은 강한 힘으로 억지로 붙이면 강력으로 서로 끌어당긴다. 하지만 양성자 두 개는 불안정하다. 고로 안정화되어야한다.
• 얘네들이 서로 갖다박을 때, 일정량의 에너지를 갖고있다. 그 중 일부를 양성자 하나가 흡수한다. 이제 양성자는 양전자와 중성미자를 뱉어내면서 더 무거운 중성자가 된다.
• 중성미자는 그대로 멀리 날아간다. 이 중성미자가 얼마만큼의 에너지를 낸다.
• +전하를 띤 양전자는 주어진 두 개의 전자 중 하나와 합쳐진다. 그런데 양전자는 반물질이다. 고로 전자와 양전자가 충돌하여 전자 두 개 분량의 에너지를 내면서 사라진다.
• 결국 나온건 양성자 하나와 중성자 하나와 전자 하나. 그리고 어느 정도 에너지를 갖고 튀어나간 중성미자와, 전자와 양전자가 충돌하면서 방출한 에너지.

간단히 말해 원자핵이 가진 퍼텐셜 에너지(위치 에너지)가 열에너지로 전환된다. 이 과정에서 당연히 계의 질량-에너지는 보존되며 엔트로피는 증가한다.

반대로 철보다 무거운 원자핵들은 척력을 이기는 것 뿐만이 아니라 융합 과정에서 소모하는 에너지까지 공급해줘야 하므로 더더욱 많은 에너지를 투입해야만 한다. 전기먹는 하마인 입자가속기로 무거운 방사성 동위원소를 만드는 것을 생각해보자. 그리고 그런 무거운 원자핵들은 나눌 때 에너지가 더 많이 나온다. 우라늄이 쪼개지면서 에너지를 방출하는 것을 생각해보자. 이게 핵분열이다. 우주에서도 일반적인 항성에서는 철보다 무거운 입자는 융합하지 못한다. 융합되는 경우는 초신성이라고 파악되는 편.

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3. 왜 주목받는가? ¶

가벼운 원자를 융합시킬 때 튀어나오는 에너지는 우라늄 등을 이용한 핵분열에서 나오는 것에 비해 에너지의 산출량이 막대하고 [4] 방사성 낙진이 훨씬 적다.

핵융합 이후 막대한 에너지가 방출되는데, 이것은 아인슈타인의 질량과 에너지의 등가성(等價性)의 원리(E=MC²)에 의해 정확히 계산된다. 태양과 같은 별은 그 빛과 열 에너지가 핵융합에서 생긴다.

그래서 차세대 인류의 에너지 창출원으로 각광받고 있다. 사실 인류뿐만 아니라 지구의 생태계 거의 전부가 여지것 태양에너지 기반의 생활[5]을 했으므로 우리 주위의 인간을 비롯한 생명체에게만 한정하면 어찌보면 차세대라고는 할 수 없긴 하지만, 기계들이 쓸 수 있는 에너지로서는 차세대라 할 수 있겠다.

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3.1. 핵융합 발전 ¶

핵분열과 마찬가지로, 막대한 에너지를 발전에 이용할 수 있다. 하지만 이를 위해서는 여러 산을 넘어야한다.

핵융합 반응이 일어나려면 매우 높은 온도와 압력이 필요하다. 가장 유리한 조건인 중수소-삼중수소(DT)반응의 경우만 해도 실용화를 하기 위해서는 1억도 이상의 온도가 필요하며, 이 외에 중수소-중수소(DD), 중수소-헬륨3, 양성자(수소)-붕소 등의 경우는 핵융합이 일어나기 위한 조건이 훨씬 까다롭다. 따라서 현재까지는 DT반응이 핵융합 발전의 가장 이상적인 모델이며, 삼중수소는 자연상태에서 획득하기 어렵지만, 리튬에 중성자를 충돌시켜 인공적으로 생산해 낼 수 있다.

현재 핵융합을 위해 연구되고 있는 메커니즘은 크게 두개가 있는데, ITER과 KSTAR를 비롯해 대표적으로 토카막을 이용하는 자장 가둠(Magnetic Confinement) 방식이 그 중 하나이고, 다른 하나의 방법으로는 미국 국립점화시설등에서 연구되고 있는 관성 가둠(Inertial Confinement Fusion, ICF) 방식이다.

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3.1.1. 자기장 가둠 ¶

먼저 자기장 가둠 방식을 살펴 보면, 발전이 이뤄지는 기본 구조 자체는 매우 간단하다. "핵융합로에 중수소와 삼중수소를 넣는다. → 융합로에 자기장을 걸어 중수소와 삼중수소로 이뤄진 플라즈마[6]를 가둔다 → 플라즈마를 초고온으로 가열한다. → 자발적으로 핵융합 반응이 일어난다. → 핵융합 반응으로 얻은 에너지로 증기를 발생시킨다 → 증기로 터빈을 돌린다."[7] 다른 나머지 과정은 화력 발전이나 핵분열 발전(보통 원자력 발전이라고 불리지만 핵융합 발전과의 구분을 정확히 하기 위해 이하 핵분열 발전으로 칭한다)과 거의 일치하며, 핵융합 반응 단계를 좀 더 자세히 살펴보면, 중수소와 삼중수소가 융합되어 고에너지의 알파선과 중성자선이 발생한다. 먼저, 알파선은 전하를 가지고 있으므로 자기장에 영향을 받기 때문에 플라즈마를 벗어 날 수 없고, 알파선이 가진 에너지는 열로 전환되어 플라즈마를 가열하는데 소모되며,[8] 에너지를 잃은 알파선은 평범한 헬륨핵으로 변해 융합로 밖으로 배출된다. 다음으로, 중성자선은 전하가 없으므로 전자기장의 영향을 받지 않고 플라즈마 밖으로 빠져나와 외부의 리튬 블랭킷에 충돌되고 새로운 삼중수소를 발생시킨다.[9] 또한 중성자선이 가진 에너지는 리튬 블랭킷에 전달되어 블랭킷을 가열하며 이 에너지를 통해 터빈을 돌리게 된다.

보통 수억도의 플라즈마를 어떻게 보관하는가가 가장 큰 문제일거라고 생각하겠지만, 자기장으로 가둬버리는 이론적 방안이 핵융합 개발의 초기부터 마련되어 있었으므로 과학자들은 이는 별로 문제될 것이 없다고 생각했었고, 핵융합 발전의 상용화에 대한 전망은 매우 고무적이었다. 하지만, 실제로 실험용 융합로를 만들어 가동해 본 결과, 자기장으로 플라즈마를 가둔다는 것이 거의 불가능하다는 것을 알게 되었는데, 플라즈마는 자기장 내에서 안정된 형태를 유지하지 못 하며, 미친듯이 날뛰어 융합로 내벽에 계속해서 닿게 된다.[10] 이 문제를 해결하기 위해 여러 장치와 방법이 모색되었으나 모두 실패로 끝나고, 자장 가둠 방식의 미래는 없는 것으로 인식되었으며, 대부분의 연구진은 관성 가둠 방식으로 선회하게 되었다. 바로 이 때 소련의 연구진에서 이 문제를 획기적으로 해결할 장치를 개발하는데, 그것이 바로 토카막이다. 토카막이라고 해도 플라즈마를 장시간 안정된 상태로 유지할 수 있는 건 아니지만, 아예 제어가 거의 되지 않았던 초기의 토로이덜 핀치등에 비해선 플라즈마 가둠 시간이 비약적으로 향상되었다. 따라서, 현재 토카막으로 대표되는 자장 가둠 발전의 상용화의 가장 큰 관건은 이 가둠 시간을 얼마나 오래 유지할 수 있는가이다. TFTR, JET등의 여러 시험용 토카막 핵융합로들은 자장 가둠 핵융합이 충분히 손익분기점을 넘을 수 있음을 확인하였고, 현재 가동중인 우리나라의 KSTAR는 2012년에 십초 이상 플라즈마를 유지하는데 성공했으며 2020년대에 300초에 도달할 것을 목표로 하고 있고(전문가들은 가둠 시간이 300초에 이르면 상용화의 수준은 이미 넘어서게 될 것이라고 전망하고 있다), 앞으로 가동될 ITER는 KSTAR보다 더 장시간 플라즈마를 유지하는 것을 목표로 건설되고 있다.

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3.1.2. 관성 가둠 ¶

반면, 미국에서 주로 연구되는 ICF 방식 핵융합은 레이저를 이용하는데, 이는 중수소와 삼중수소의 혼합물로 이루어져있는 연료 펠릿 (Pellet)에 레이저를 쏘아 열과 압력을 가함으로서 핵융합이 시작된다.

레이저 에너지가 인가되면 펠릿이 정지하고 있는 사이 레이저 타겟 표면에서 플라즈마가 분출, 펠릿이 압축되고 압축된 연료 타겟의 중심부에서 핵융합 반응이 일어나는데, 레이저 세팅을 세밀하게 조정하여 충격파를 모두 중심부로 향하게 해 최대한 펠릿을 압축시키는 것이 가장 큰 기술적 과제이다.


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2 9/Nif_hohlraum.jpg/220px-Nif_hohlraum.jpg)

NIF에서 쓰는 금제 Hohlraum의 사진. 크기에 주목하라.


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b 8/Fusion_microcapsule.jpg/220px-Fusion_microcapsule.jpg)

NIF 연료 펠릿. 이 펠릿이 위의 Hohlraum에 장전되어 레이저 챔버에 설치된다.


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7b/Nif- shot_target-arm-before_big.jpg/400px-Nif-shot_target-arm-before_big.jpg)

레이저 챔버에 설치 될 준비가 된 Hohlraum과 연료 펠릿.


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e d/Preamplifier_at_the_National_Ignition_Facility.jpg/400px- Preamplifier_at_the_National_Ignition_Facility.jpg)


[[PNG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3 d/NIF_building_layout.png/400px-NIF_building_layout.png)


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b 8/NIF_Laser_Bay.jpg/220px-NIF_Laser_Bay.jpg)

NIF 레이저 시스템. 무려 2조와트급으로, 세계최대, 최고의 레이저이다.


[[JPG external image]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/NIF_ target_chamber_exterior.jpg)

레이저 타겟 챔버. 연료와 Hohlraum이 챔버에 장전되고 나면, 위의 레이저 시스템이 발생시키는 모든 에너지가 바로 이 챔버 내의 2mm짜리 연료펠릿에 집중된다.

현재 미국 에너지부 아래의 로렌스 리버모어 국립 연구소에 있는 국립점화시설(NIF, National Ignition Facility)에서는 2mm정도 너비의 연료 펠릿을 금으로 만든 hohlraum(공동)에 장전하여 타겟에 500TW (1조 와트) 규모의 레이저를 쏘아 핵융합을 시도하고 있는데, 기술력 한계로 인해 인가된 레이저의 20%만이 실제로 펠릿에 조사되므로, 실험에 큰 어려움을 겪고 있었다.

이로 인해 2012년에 모 기관인 에너지부의 감사까지 받게 되는 등, 관성 핵융합에 대한 기대는 사라져가고 있었으나....

2013년 9월, 마침내 Energy Milestone (에너지 시금석)을 지나는데에 성공했다!!

이는 핵융합 점화로까지 평가되기는 힘들지만, 알파입자를 밖으로 빠져나오게 그대로 두는게 아닌, 강제로 펠릿의 온도를 높이는데에 사용해야한다는 이론의 입증에는 성공한 것 이다. Alpha Particle Self Heating을 통해, 마침내 펠릿이 실제로 흡수한 에너지보다 많은 에너지를 핵융합으로 방출해 내는 것에 성공한것.

물론, 펠릿에 레이저 에너지가 전해지면서 잃어버리는 에너지가 실제로 펠릿에 조사되는 에너지보다 훨씬 많으므로, 레이저의 출력에 비하면 핵융합으로 생산된 에너지는 보잘것 없다. 실제로 2013년 실험에서 핵융합으로 생산된 에너지는 14KJ, 조사된 레이저의 출력은 1.8MJ였으니....

하지만 더욱 강력한 핵융합을 유도해낼 이론적 가능성을 실험적으로 확인했다는 것에 큰 성과라고 볼 수 있다.

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3.1.3. 집에서 만드는 핵융합로 ¶

일으키기도 어렵고 유지하기도 어려운 핵융합이지만, 취미의 영역에서 핵융합을 일으키는 사람들도 있다. 그것도 집에서 개인적으로. 심지어 17살 고딩도 집에서 뚝딱뚝딱해서 만든 핵융합로가 신문 기사에도 떴던 적이 있었다!


[[JPG external image]](http://www.american.edu/uploads/standard/large/physics- plasma-1006-300w1.jpg)

위 사진은 실제 핵융합중인 모습으로, Philo Farnsworth[11]가 관성정전기 가둠(Inertial electrostatic confinement, IEC)[12]을 응용하여 만들어낸 Farnsworth–Hirsch Fusor란 놈으로, 그냥 Fusor라고 부른다. 사실 아이디어는 필로 판스워스가 TV개발하면서 진공 튜브에서 벌어지는 현상을 갖고 핵융합을 할수 있을까 하고 연구한게 시조라고...


[JPG external image]

Fusor의 구조도... TV카메라는 덤.

현재 여러 사람들이 취미로 이 Fusor를 만들고 있다고 한다. 실제 핵융합이 되긴 하지만, 여러 이유로 매장상태다.
제일 큰이유는 연료 : 에너지 비율이 1 : 10은 넘어야 "이야 씡난다! 상업운전 하자!"인데, 이놈은 10 : 1이 나온다는 거다. 그러나 여기에 태클거는 사람들도 있어서 어찌될지는 미지수...

어쨌든 테슬라 코일과 마찬가지로 Fusor도 설계도는 인터넷에 있으며, 재료들을 불법적으로 구하지만 않는다면 만들어도 상관없다고 한다. 물론 중수소를 구할수 있다면 말이지...

그런고로 이 놈은 거의 취미생활에 사용하거나, 아님 값싼 중성자원으로 써먹고 있다고 한다. 중성자원이 되는 이유는 아까 말했다시피 안에서 실제 핵융합이 일어나면서 중성자를 내뱉기때문(....)

[[edit](http://rigvedawiki.net/r1/wiki.php/%ED%95%B5%EC%9C%B5%ED%95%A9?action= edit&section=9)]

3.2. 군사적 이용 ¶

이 핵융합 현상을 이용한 핵무기가 바로 수소폭탄이라고 불리는 핵폭탄이다. 수소폭탄의 경우 핵융합을 이용한 것이기 때문에 수소 융합반응에서는 분열생성물과 같은 다량의 방사능이 발생되지 않으므로 수소폭탄 자체만 놓고 보면 비교적 "깨끗한 수폭"이지만, 사실상 최초의 기폭수단으로 대량의 X선 방출이 없으면 반응이 성립하지 않는다.[13] 때문에 실질적으로 수소폭탄의 주위를 우라늄 238로 싼 초우라늄 폭탄은 수폭의 융합반응에서 발생하는 고속중성자에 의해 보통은 비분열성인 우라늄 238로 분열반응을 일으키게 함으로써 보다 큰 폭발력과 함께 다량의 방사능을 발생하는 더러운 수폭이며, 이 폭탄을 3F 폭탄이라 한다.[14]

우라늄 238 대신에 코발트를 사용한 코발트폭탄, 질소화합물을 사용한 질소폭탄도 있다. 이러한 메가톤급 폭탄은 지표폭발(地表爆發)의 경우 풍향에 따라 150km 이상에 걸친 방사능의 국지적 강하에 의한 치사지구(致死地區)를 형성한다. 오늘날 전략무기라고 하는 대형 핵무기는 이에 속한다. 순융합폭탄은 아직도 연구 중에 있으나, 만약 실제로 개발이 된다면 원자폭탄을 방아쇠로 사용하지 않는, 잔류방사능(殘留放射能)이 거의 없는 "아주 깨끗한 폭탄"이 될 것이다.(물론 핵융합시 발생하는 대량의 방사선은 잔류방사능이 아니므로 논외로 친다.) ...아마 폭발한 이후의 자리도 여러 의미로정말로 깨끗해질 것이다.그렇다고 뭔가 기대하지는 말자. 후폭풍이 없을 뿐이지 맞으면 죽는 것은 똑같다. 단, 현재까지 순융합폭탄의 질량대비 효율은 같은 질량의 TNT와 고작해야 대등한 수준으로, 사실상 군사무기는 고사하고 실험용 장비로서의 가치도 없다.

또한 레이저 관성 가둠 방식은 군사적 전용이 가능 할 수 있다. 이 기술이 발전하게 되면 우주에서 레이저를 집중해 핵폭탄을 기폭시킬수 있게 된다. 위에서 설명하고 있는 NIF는 미국의 아임계 핵실험 프로젝트에서도 사용하고 있다.이게 주 목적

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4. 루머 ¶

상온핵융합이라 하여 상온 상태에서 핵융합이 일어나는 현상이 있다고 하며 연구도 진행중이나 과학계에서는 부정적이며 불가능한 것으로 본다. 80년 후반에 처음 나온 이래 조사가 이루어졌으나 결론은 똑같이 부정적이었다. 상온 핵융합 이야기가 나오면 거의 반드시 팔라듐이 따라나오곤 한다.

2010년 5월 12일, 북한 측이 단독으로 실험에 성공했다고 주장했으나 당연히 개소리.으르렁...컹! 컹!

2014년 10월, 록히드 마틴측에서 핵융합을 밀어붙여서 1년안에 실증로, 5년안에 대형 원자로, 10년안에 핵융합 발전소를 짓겠다고 주장했다. 만일 성공하면 이제까지 내놨던 공밀레들의 목록에 한개 더 끼일듯. 또한, 2014년 10월 16일 핵융합원자로를 10배 축소해 트럭에 탑재 가능한 원자로를 개발했다고 발표했으며, 10년 안에 상용화 할것이라 주장했다. 터무니 없는 소리로 치부할 수도 있으나, 록히드 마틴은 외계인고문이라 부를 수 있는 수준의 별의별 말도안되는 것들을 만들어 온지라 무시할 수도 없는 상황이다.

[[edit](http://rigvedawiki.net/r1/wiki.php/%ED%95%B5%EC%9C%B5%ED%95%A9?action= edit&section=11)]

5. 서브컬쳐에서의 핵융합 ¶

• 우주세기의 미노프스키식 핵융합로는 미노프스키 입자를 이용해서 안전성을 확보한다.

• 폴아웃 시리즈에서는 이걸 소형화 시켜서 에너지 무기 탄약에 쓰인다.

• 스파이더맨 실사영화 2편에서 나온 핵융합 실험은 닥터 옥토퍼스 탄생의 원인으로 나온다.

• 포탈 2에서 GLaDOS의 언급에 따르면 애퍼처 사이언스의 메인전원은 핵융합 발전기를 이용하는것으로 보인다.

• 인터스텔라의 인듀어런스 호의 엔진모듈 네 개는 각각 소형 토카막을 하나씩 탑재하고있다.

[[edit](http://rigvedawiki.net/r1/wiki.php/%ED%95%B5%EC%9C%B5%ED%95%A9?action= edit&section=12)]

5.1. 관련 캐릭터 ¶

• 강철의 연금술사 - 플라스크 속의 난쟁이[15]
• 동방지령전 - 레이우지 우츠호
• 벤10 옴니버스 - 아토믹스
• 봉신연의(만화) - 보현진인
• 성계의 전기 - 함대 제독들[16]
• 은하영웅전설 - 라인하르트 폰 로엔그람 [17]
• 그러나 죄인은 용과 춤춘다 - 가유스 레비나 소렐 [18]

[[edit](http://rigvedawiki.net/r1/wiki.php/%ED%95%B5%EC%9C%B5%ED%95%A9?action= edit&section=13)]

6. 관련 항목 ¶

• KSTAR

• 항성

  • 태양

    • 인공 태양

• 초신성

• 수소폭탄

  • 차르 봄바

\----

• [1] 반대로 중수소부터 망간까지는 핵분열시 에너지를 흡수한다. 다만 정말 그런지는 아직 밝혀지지 않았다.
• [2] 여기에 필요한 에너지는 항성을 구성하는 물질을 압축하고 가열하는 중력에서 얻는다.
• [3] 중력, 약력은 일단 논외로 한다.
• [4] 일단 수소 자체가 가벼운 원소이기 때문에 동일한 질량이라면 우라늄에 비해 유리한 점도 있고, 원자핵 자체가 가진 일종의 잠재 에너지가 수소가 엄청 높아서 헬륨으로 갈때 나오는 에너지가 크다.
• [5] 화석연료도 결국 출발은 태양에너지
• [6] 플라즈마는 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 제 4의 상태를 말한다.
• [7] 이는 화력 발전이나 핵분열 발전(원자력 발전)과 구조적으로 매우 비슷한데, 화력 발전의 경우 "화로에 석탄을 넣는다 → 석탄에 불은 붙인다 → 자발적으로 화학적 반응이 일어난다 → 화학 반응으로 얻은 에너지로 증기를 발생시킨다 → 증기로 터빈을 돌린다." 핵분열 발전의 경우 "핵분열로에 핵연료봉을 넣는다 → 핵연료봉을 임계 질량이상으로 합친다 → 자발적으로 핵분열 반응이 일어난다 → 핵분열 반응으로 얻은 에너지로 증기를 발생시킨다 → 증기로 터빈을 돌린다." 즉, 물을 끓여 대량의 증기를 만들고 이 증기로 터빈을 돌리는 것은 화력 발전이나 핵분열 발전과 동일하며, 이 물을 끓이는 에너지원을 어디서 구할 것인가가 차이점일 뿐이다.
• [8] 초고온의 플라즈마는 여러 원인에 의해 빠른 속도로 식어 버리는데(이 중 제동복사가 대표적이며 제동복사가 가진 에너지는 인공적으로 사용하는 것이 불가능하기 때문에, 제동복사의 발생은 곧 열손실을 의미한다), "알파 입자가 플라즈마를 가열하는 속도" > "플라즈마가 식는 속도"의 등식이 성립하면 더 이상 인위적으로 추가적인 가열을 할 필요가 없고 플라즈마는 스스로 계속해서 열을 낼 수 있다. 이 점은 핵융합 발전의 상용화에 있어서 1차 관건중 하나인데, TFTR(Tokamak Fusion Test Reactor ; 토카막 융합 시험로)등에서 이 부등식이 충분히 성립할 수 있음이 확인 되었다. 단, 이 부등식이 성립하지 않더라도 핵융합으로 발생한 에너지의 80%가량을 중성자선이 가지고 있으므로 중성자선을 이용해 발전한 전력으로 부족분을 메꿀 수 있다. 하지만 알파입자가 스스로 플라즈마를 가열하는 것보다는 아무래도 효율이 많이 떨어질 수 밖에 없다.
• [9] 핵융합 과정에서 삼중수소 하나당 중성자 하나가 발생하며 따라서 중성자 하나당 하나 이상의 삼중수소를 재생산할 수 있어야 핵융합에 필요한 삼중수소를 계속 보충할 수 있는데, 중성자의 손실이 불가피하다는 점이 문제가 된다. 천연 상태의 리튬은 92.5%의 리튬-7과 7.5%의 리튬-6의 동위원소로 존재한다. 리튬-7은 고에너지의 중성자와 반응하고 리튬-6은 저에너지의 중성자와 반응하는데, 각 동위원소의 반응을 살펴보면 "Li-7 + n → He-4 + T + n - 2.5MeV", "Li-6 + n → He-4 + T + 4.8MeV"으로 리튬-7은 삼중수소 하나를 생산하고 2차 중성자(물론 이 2차 중성자는 다시 삼중수소를 만드는데 쓰일 수 있다)를 생산하는데, 문제는 이게 흡열 반응이기 때문에, 이 반응으로 계속해서 삼중수소를 생산하는 건 불가능하다. 리튬-6은 발열 반응이긴 하지만, 중성자 하나당 삼중수소 하나만을 생산할 수 있기 때문에, 중성자의 손실이 일어나는 이상 소모되는 만큼의 삼중수소를 보충하지는 못한다. 따라서 리튬-7과 리튬-6의 동위원소비를 적절히 조정함으로써 DT반응 한 번당 다시 하나 이상의 삼중수소를 생산하는 것이 가능하다.
• [10] 물론 그렇다고해서 핵분열 발전소가 폭발하는 것처럼 대재앙이 발생하진 않는다. 플라즈마는 융합로 내벽에 닿으면 즉각적으로 냉각된다. 그저 더 이상 핵융합 발전이 이뤄지지 않을 뿐이다. 사실 애초에 필요한 온도까지 가열하는 것부터 불가능해진다.
• [11] 전자식 텔레비전의 발명가로, 퓨처라마의 판스워스 교수의 성을 이 사람에게서 따왔다. 퓨처라마에선 어린이 비만을 발명(...)한 인간으로 언급된다.
• [12] 간단하게 토카막 같은 유형은 플라스마를 자기장에 묶어버리는데, 이 형식은 플라스마를 진공튜브안의 정전기에 묶어버린다.
• [13] 반면 핵분열 원자폭탄은 임계질량을 모아놓기만 하면 알아서 반응을 한다. 엄밀히 말하면 핵융합도 마찬가지인데 전자기력이 모이는 것을 방해하는 것이지만...
• [14] 폭발 후 순서대로 1단계 핵분열(Fission) 2단계 핵융합(Fusion) 3단계 핵분열 반복(Fission)
• [15] 신을 얌얌했을때 손바닥 위에 인공태양을 연성했다.
• [16] 순찰함과 습격함의 주포에서 핵융합탄이 발사된다.
• [17] 행성 레그니처 조우전 에서 행성표면에 핵융합 미사일을 발사해서 동맹군 함대를 몰ㅋ살ㅋ. 극장판에선 키르히아이스가 장단을 맞춰준다.
• [18] 필살주식중 하나가 핵융합 열선포다!