원자로의 열출력을 조절하여 우라늄-235의 소비량을 시뮬레이션하고, 핵분열의 규모를 시각적으로 경험해보세요.
핵분열과 에너지
원자력 발전소는 우라늄-235와 같은 핵분열성 물질이 핵분열을 일으킬 때 방출되는 막대한 에너지를 활용합니다. 우라늄-235 원자 하나가 핵분열하면 약 200 MeV의 에너지를 방출합니다. 이 에너지가 열로 전환되어 전기를 생산하는 데 사용됩니다.
계산 원리
이 시뮬레이터는 다음 원리에 따라 우라늄 소비량을 계산합니다:
- 에너지 변환: 원자로의 열출력(MW)을 초당 에너지(J/초)로 변환합니다. ($1 \text{ MW} = 10^6 \text{ J/초}$)
- 핵분열 수 계산: 총 에너지(J/초)를 우라늄-235 원자 하나의 핵분열 에너지(J/핵분열)로 나누어 초당 필요한 핵분열 수를 계산합니다.
- 질량 변환: 초당 핵분열 수에 우라늄-235 원자 하나의 질량을 곱하여 초당 소비되는 우라늄 질량을 계산합니다. (우라늄-235 원자 1개의 질량 $\approx 3.902 \times 10^{-22} \text{ g}$)
주요 공식은 다음과 같습니다:
$\text{초당 핵분열 수} = \frac{\text{열출력 (J/초)}}{\text{핵분열당 에너지 (J)}}$
$\text{초당 질량 (g/초)} = \text{초당 핵분열 수} \times \text{우라늄-235 원자 1개 질량 (g)}$
$\text{하루 질량 (g/일)} = \text{초당 질량 (g/초)} \times 86400 \text{ (초/일)}$
이 시뮬레이터를 통해 원자로의 출력이 높아질수록 얼마나 많은 우라늄이 소비되는지 직관적으로 이해할 수 있습니다.
참고 사항
이 시뮬레이션은 핵분열 에너지 변환 효율, 핵연료의 연소도, 핵분열 생성물의 영향 등 실제 원자로 운전의 복잡한 요소들을 단순화한 모델입니다. 실제 원자로의 우라늄 소비량은 이보다 더 복잡한 계산과정을 거칩니다.