1컷 오늘 발표할 주제는 삼중수소 트리튬입니다. 삼중수소는 자연계에 가장 많이 존재하는 보통 수소보다 무거운 수소를 말합니다. T나 3H로 표기합니다. 보통 수소원자는 양성자와 전자 하나씩으로 구성돼 있는데, 삼중수소원자는 여기에 중성자가 2개 더 붙어있습니다. 전자의 무게는 무시할 만큼 작으므로 이름처럼 ‘3배 무거운 수소’입니다. 무거울 뿐 아니라 삼중수소는 보통 수소에는 없는 방사능을 가지고 있습니다. 삼중수소는 보통 헬륨보다 중성자가 하나 적은 헬륨으로 바뀌면서 18.6keV의 에너지를 낸다. 에너지가 크지 않기 때문에 종이나 물을 뚫지 못하고 사람의 피부도 통과할 수 없다. 다른 방사능 물질에 비해 삼중수소는 비교적 안전하다는 얘기입니다. 2컷 삼중수소가 만들어지는곳은 중수로형 원전입니다. 삼중수소는 이곳에서 나오는 방사성폐기물의 일종이였습니다. 다른 방사성 폐기물은 폐기되는데 삼중수소는 여러산업 분야에서 유용하게 활용할 수있기때문에 폐기되지않고 사용됩니다. 3컷 먼저 삼중수소는 스스로 빛을 내는 자발광체의 핵심연료로 쓰입니다. 삼중수소가 방출하는 베타선은 형광물질을 자극해 빛이 나게 합니다. 4컷 마치 형광등이 전기로 자외선을 만들고, 자외선이 형광물질을 자극해 빛을 내는 원리와 비슷합니다. 하지만 수명이 13년 정도로 형광등보다 5~6배는 더 깁니다. 5컷 또 전기 없이 작동하기 때문에 갑자기 정전이 되면 큰 사고의 위험이 있는 공항에서 활주로 유도등으로 사용됩니다 6컷 공항에서 쓰는 검색대에도 삼중수소가 쓰입니다 최근 공항에서는 샴푸,치약,음료수 등의 액체물질을 갖고 비행기에 탑승할 수 없습니다. 테러리스트들이 액체폭탄을 이것들로 둔갑시킬수 있기 때문입니다. 고체폭탄은 공항의 폭탄 감지기가 한번 스캐닝하면 대부분 잡아낼수 있지만 액체 폭탄은 폭탄 감지기가 없기때문에 액체물질은 일일이 가방을 검사해 비행기 반입 자체를 막습니다. 7컷 하지만 중성자 검색대를 이용하면 이런 번거로움을 줄일수 있습니다. 중성자검색대는 물체의 형태만 검사하는 X선 검색대와 달리 물체의 성분까지 분석할 수 있습니다. 중성자를 수 초 동안 쏘아 그반응에 따라 화학적 특성을 파악하는 것입니다. 중성자 검색대에서 중성자를 쏘기위해 필요한 것이 바로 삼중수소입니다. 8컷 빛을 내는 방사선 물질인 트리튬은 시계 외에도 유용하게 쓰이는 분야가 있습니다. 그건 바로 군용 물품인데요. 야간 나침반이나 야간에 지도를 보기 위한 독도경, 어둠 속에서도 과녁을 조준할 수 있도록 도와주는 조준경에 이용됩니다. 9컷 루미녹스 시계인데요. 루미녹스 시계엔 루미나이트라는 트리튬을 사용한 발광시스템이 전 제품에 적용됩니다. 아날로그 손목시계를 보면 야광부위가 있습니다. 야광은 빛을 모아 일정시간 축광된 빛을 발생시키는 원리지만 트리튬은 인체에 해가 없을정도의 방사능 물질이 들어있어 12년동안 자체발광하는 물질입니다. 루미나이트 시스템은 스위스에 의해 개발된 것으로, 밤낮을 불문하고 종래의 형광시계의 약 100배이상의 밝기를 가지고 있습니다. 또한 작동 버튼이 필요없고 건전지 불필요 태양열과 같은 기타 에너지원으로부터 충전이 필요하지않습니다. 10컷 핵융합로의 핵심부품인 블랑켓입니다. 담요라는 의미를 가진 블랑켓은 그이름의 어원답게 플라스마를 감싸는 구조를 가집니다. 융합반응의 결과물인 중성자의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 전기를 생산할 수 있도록 에너지를 변환하는 장치이며 핵융합로 상용화의 핵심적인 기술이기도 합니다. 블랑켓의 또 다른 중요한 역할은 중성자를 이용하여 삼중수소를 만드는 것입니다. 핵융합반응의 연료로 쓰이는 삼중수소를 만든 뒤 중성자를 차단하여 뒤쪽의 진공용기 벽이나 초전도 자석에 영향을 주지 못하게 합니다. 블랑켓은 핵융합발전소의 전 수명기간 동안 여러번 바꿔 써야 하기 때문에 여러개의 부품으로 만들어져 언제든지 교체할 수있도록 설치됩니다. 고에너지 중성자는 블랑켓의 벽이기도 한 1차벽을 통과해 블랑켓 안으로 들어와 냉각 물질을 거치면서 에너지를 잃다가, 리튬과 충돌하여 삼중수소를 만드는 핵반응을 일으키며 그 수명을 다한다. 중성자와 리튬이 반응하여 삼중수소가 충분히 만들어지지 않는 경우를 대비하여 베릴륨과 같은 물질을 넣습니다. 중성자 한 개가 베릴륨과 반응하면 중성자 두개를 만들어내기 때문에 중성자 수를 늘릴 수 있습니다. 블랑켓은 이러한 물질의 양을 조절하여 핵융합반응에 필요한 삼중수소를 자급해야 할 뿐만 아니라 핵융합반응에서 나오는 에너지의 대부분을 흡수해야하기 때문에 그역할이 매우 중요합니다. 이를 위해 블랑켓은 몇가지 형태로 개발되었거나 개발 중에 잇으며, 고체 상태인 리튬이나 액체상태인 리튬과 납의 혼합물, 또는 액상염의 형태로 많이 쓰입니다. 11컷 삼중수소는 지구상에서 자연적으로 거의 존재하지 않는 수소의 동위원소 입니다. 캐나다의 캔두형 원자로에서는 부산물로 삼중수소가 생산되지만, 한기의 핵융합 실증로를 운영하기 위해 초기에 적어도 10kg의 삼중수소가 필요한 것을 고려하면 턱없이 부족한 양입니다. 따라서 블랑켓에서 삼중수소를 충분히 만들어 내지 못하면 핵융합발전소를 운영하는 데 막대한 차질이 생기게 됩니다. 핵융합반응에서 생성된 한개의 중성자가 블랑켓에서 만들어 내는 삼중수소의 개수를 삼중수소 증식비라고 정의하는데, 현재의 블랑켓 설계에서는 이 값이 공급량이 수요보다 적어서 외부에서 추가적으로 삼중수소를 넣어주지 않고 스스로 공급하는데 오랜시간이 걸릴 수있습니다. 12컷 자연계에서 우주선에 의해 생성되는 삼중수소의 양은 200g 정도이고, 전 지구를 통틀어 4kg 정도의 삼중수소가 존재하는 것으로 추정됩니다. 인공적으로 전 세계에서 약 40kg이 만들어지는 것으로 알려져 있지만 핵융합 발전소 한기가 일년에 사용하는 삼중수소는 약 100kg에 달할 것으로 예상됩니다. 따라서 블랑켓에서 삼중수소를 공급하지 못하면 핵융합 발전소는 무용지물이나 마찬가지입니다. 이렇듯 삼중수소는 핵융합발전소에서 매우 중요한 연료입니다. 블랑켓에서 생성되거나 혹은 플라스마 상태로 있다가 핵융합반응에 사용되지 않은 삼중수소는 배출장치를 통해 불순물과 섞여 노심에서 배출됩니다. 그 후 불순물을 걸러내고 삼중수소만 분리하는 과정을 거쳐 다시 정제되고 저장되었다가 연료로 사용되는 과정을 반복하게 됩니다. 13컷 이렇듯 일상생활에서 직접적으로나 간접적으로 삼중수소를 사용하고 있습니다. 방사능 물질이 우리랑 무슨 관련이 있을 수있을까 생각할 수있겠지만 알아보면 꽤 관련이 있다는 것을 알수 있습니다. 14컷 이상으로 발표를 마치겠습니다. 감사합니다.
![[뉴탐스런 화학Ⅰ] 20강 오비탈과 전자 배치(1) (양진석)](http://i.ytimg.com/vi/1JlY1apUSqw/mqdefault.jpg)
![[화학1_원자의 세계] 3강. 보어의 원자 모형 & 수소의 선 스펙트럼⚛️⎥바닥 상태와 들뜬 상태⎥에너지 준위, 전자 전이✍🏻](/img/n.gif)
1컷
오늘 발표할 주제는 삼중수소 트리튬입니다. 삼중수소는 자연계에 가장 많이 존재하는 보통 수소보다 무거운 수소를 말합니다. T나 3H로 표기합니다. 보통 수소원자는 양성자와 전자 하나씩으로 구성돼 있는데, 삼중수소원자는 여기에 중성자가 2개 더 붙어있습니다. 전자의 무게는 무시할 만큼 작으므로 이름처럼 ‘3배 무거운 수소’입니다.
무거울 뿐 아니라 삼중수소는 보통 수소에는 없는 방사능을 가지고 있습니다. 삼중수소는 보통 헬륨보다 중성자가 하나 적은 헬륨으로 바뀌면서 18.6keV의 에너지를 낸다. 에너지가 크지 않기 때문에 종이나 물을 뚫지 못하고 사람의 피부도 통과할 수 없다. 다른 방사능 물질에 비해 삼중수소는 비교적 안전하다는 얘기입니다.
2컷
삼중수소가 만들어지는곳은 중수로형 원전입니다. 삼중수소는 이곳에서 나오는 방사성폐기물의 일종이였습니다. 다른 방사성 폐기물은 폐기되는데 삼중수소는 여러산업 분야에서 유용하게 활용할 수있기때문에 폐기되지않고 사용됩니다.
3컷
먼저 삼중수소는 스스로 빛을 내는 자발광체의 핵심연료로 쓰입니다. 삼중수소가 방출하는 베타선은 형광물질을 자극해 빛이 나게 합니다.
4컷
마치 형광등이 전기로 자외선을 만들고, 자외선이 형광물질을 자극해 빛을 내는 원리와 비슷합니다. 하지만 수명이 13년 정도로 형광등보다 5~6배는 더 깁니다.
5컷
또 전기 없이 작동하기 때문에 갑자기 정전이 되면 큰 사고의 위험이 있는 공항에서 활주로 유도등으로 사용됩니다
6컷
공항에서 쓰는 검색대에도 삼중수소가 쓰입니다 최근 공항에서는 샴푸,치약,음료수 등의 액체물질을 갖고 비행기에 탑승할 수 없습니다. 테러리스트들이 액체폭탄을 이것들로 둔갑시킬수 있기 때문입니다. 고체폭탄은 공항의 폭탄 감지기가 한번 스캐닝하면 대부분 잡아낼수 있지만 액체 폭탄은 폭탄 감지기가 없기때문에 액체물질은 일일이 가방을 검사해 비행기 반입 자체를 막습니다.
7컷
하지만 중성자 검색대를 이용하면 이런 번거로움을 줄일수 있습니다. 중성자검색대는 물체의 형태만 검사하는 X선 검색대와 달리 물체의 성분까지 분석할 수 있습니다. 중성자를 수 초 동안 쏘아 그반응에 따라 화학적 특성을 파악하는 것입니다. 중성자 검색대에서 중성자를 쏘기위해 필요한 것이 바로 삼중수소입니다.
8컷
빛을 내는 방사선 물질인 트리튬은 시계 외에도 유용하게 쓰이는 분야가 있습니다. 그건 바로 군용 물품인데요. 야간 나침반이나 야간에 지도를 보기 위한 독도경, 어둠 속에서도 과녁을 조준할 수 있도록 도와주는 조준경에 이용됩니다.
9컷
루미녹스 시계인데요. 루미녹스 시계엔 루미나이트라는 트리튬을 사용한 발광시스템이 전 제품에 적용됩니다. 아날로그 손목시계를 보면 야광부위가 있습니다. 야광은 빛을 모아 일정시간 축광된 빛을 발생시키는 원리지만 트리튬은 인체에 해가 없을정도의 방사능 물질이 들어있어 12년동안 자체발광하는 물질입니다. 루미나이트 시스템은 스위스에 의해 개발된 것으로, 밤낮을 불문하고 종래의 형광시계의 약 100배이상의 밝기를 가지고 있습니다. 또한 작동 버튼이 필요없고 건전지 불필요 태양열과 같은 기타 에너지원으로부터 충전이 필요하지않습니다.
10컷
핵융합로의 핵심부품인 블랑켓입니다. 담요라는 의미를 가진 블랑켓은 그이름의 어원답게 플라스마를 감싸는 구조를 가집니다. 융합반응의 결과물인 중성자의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 전기를 생산할 수 있도록 에너지를 변환하는 장치이며 핵융합로 상용화의 핵심적인 기술이기도 합니다. 블랑켓의 또 다른 중요한 역할은 중성자를 이용하여 삼중수소를 만드는 것입니다. 핵융합반응의 연료로 쓰이는 삼중수소를 만든 뒤 중성자를 차단하여 뒤쪽의 진공용기 벽이나 초전도 자석에 영향을 주지 못하게 합니다. 블랑켓은 핵융합발전소의 전 수명기간 동안 여러번 바꿔 써야 하기 때문에 여러개의 부품으로 만들어져 언제든지 교체할 수있도록 설치됩니다. 고에너지 중성자는 블랑켓의 벽이기도 한 1차벽을 통과해 블랑켓 안으로 들어와 냉각 물질을 거치면서 에너지를 잃다가, 리튬과 충돌하여 삼중수소를 만드는 핵반응을 일으키며 그 수명을 다한다. 중성자와 리튬이 반응하여 삼중수소가 충분히 만들어지지 않는 경우를 대비하여 베릴륨과 같은 물질을 넣습니다. 중성자 한 개가 베릴륨과 반응하면 중성자 두개를 만들어내기 때문에 중성자 수를 늘릴 수 있습니다. 블랑켓은 이러한 물질의 양을 조절하여 핵융합반응에 필요한 삼중수소를 자급해야 할 뿐만 아니라 핵융합반응에서 나오는 에너지의 대부분을 흡수해야하기 때문에 그역할이 매우 중요합니다. 이를 위해 블랑켓은 몇가지 형태로 개발되었거나 개발 중에 잇으며, 고체 상태인 리튬이나 액체상태인 리튬과 납의 혼합물, 또는 액상염의 형태로 많이 쓰입니다.
11컷
삼중수소는 지구상에서 자연적으로 거의 존재하지 않는 수소의 동위원소 입니다. 캐나다의 캔두형 원자로에서는 부산물로 삼중수소가 생산되지만, 한기의 핵융합 실증로를 운영하기 위해 초기에 적어도 10kg의 삼중수소가 필요한 것을 고려하면 턱없이 부족한 양입니다. 따라서 블랑켓에서 삼중수소를 충분히 만들어 내지 못하면 핵융합발전소를 운영하는 데 막대한 차질이 생기게 됩니다. 핵융합반응에서 생성된 한개의 중성자가 블랑켓에서 만들어 내는 삼중수소의 개수를 삼중수소 증식비라고 정의하는데, 현재의 블랑켓 설계에서는 이 값이 공급량이 수요보다 적어서 외부에서 추가적으로 삼중수소를 넣어주지 않고 스스로 공급하는데 오랜시간이 걸릴 수있습니다.
12컷
자연계에서 우주선에 의해 생성되는 삼중수소의 양은 200g 정도이고, 전 지구를 통틀어 4kg 정도의 삼중수소가 존재하는 것으로 추정됩니다. 인공적으로 전 세계에서 약 40kg이 만들어지는 것으로 알려져 있지만 핵융합 발전소 한기가 일년에 사용하는 삼중수소는 약 100kg에 달할 것으로 예상됩니다. 따라서 블랑켓에서 삼중수소를 공급하지 못하면 핵융합 발전소는 무용지물이나 마찬가지입니다. 이렇듯 삼중수소는 핵융합발전소에서 매우 중요한 연료입니다. 블랑켓에서 생성되거나 혹은 플라스마 상태로 있다가 핵융합반응에 사용되지 않은 삼중수소는 배출장치를 통해 불순물과 섞여 노심에서 배출됩니다. 그 후 불순물을 걸러내고 삼중수소만 분리하는 과정을 거쳐 다시 정제되고 저장되었다가 연료로 사용되는 과정을 반복하게 됩니다.
13컷
이렇듯 일상생활에서 직접적으로나 간접적으로 삼중수소를 사용하고 있습니다. 방사능 물질이 우리랑 무슨 관련이 있을 수있을까 생각할 수있겠지만 알아보면 꽤 관련이 있다는 것을 알수 있습니다.
14컷
이상으로 발표를 마치겠습니다. 감사합니다.
노...노력추!
라이먼, 발머, 파셴...