청소년
청소년을 위한 교양 원자력공학개론
루미너리북스 교육출판 에디팅 팀
루미너리북스
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- 13,000 ⓒ
| 듣기기능 | TTS지원 | 파일정보 | EPUB |
|---|---|---|---|
| 총 용량 | 3.1 MB | 이용기기 | |
| ISBN | 9791142945656 | ||
책 소개
원자력은 인류가 발견한 가장 강력한 에너지원 중 하나로, 원자 내부에서 일어나는 핵반응을 통해 화학반응의 수백만 배에 달하는 에너지를 방출한다. 이 책은 원자의 기본 구조부터 시작하여 양성자, 중성자, 전자의 역할과 핵력의 작용 원리를 설명한다. 우라늄235의 핵분열 현상과 연쇄반응의 메커니즘, 질량 결손에 따른 막대한 에너지 방출의 과학적 근거를 아인슈타인의 E=mc² 공식과 연결하여 이해할 수 있다. 방사능과 방사선의 본질적 특성, 알파선과 베타선, 감마선의 차이점과 반감기 개념을 통해 방사성 물질의 시간적 변화를 파악하게 된다. 중성자의 발견이 원자핵 연구에 가져온 혁명적 변화와 열중성자에 의한 핵분열 반응의 정교한 메커니즘을 상세히 다룬다.
원자로는 핵분열 연쇄반응을 제어하여 안정적으로 전기를 생산하는 정교한 시스템이다. 핵연료와 감속재, 냉각재, 제어봉이 조화롭게 작동하여 중성자 속도를 조절하고 반응률을 제어한다. 가압수형 원자로와 비등수형 원자로의 구조적 차이점과 각각의 열역학적 특성을 비교 분석하며, 원자로 물리학의 핵심인 중성자 확산 이론과 온도 계수의 자기 제어 특성을 설명한다. 원자로 재료는 고온, 고압, 강한 방사선이라는 극한 환경에서 장기간 견뎌야 하므로 지르칼로이 피복재와 압력용기용 특수강의 특성이 중요하다. 제어 시스템은 붕소와 카드뮴 등의 중성자 흡수 물질을 이용해 원자로 출력을 정밀하게 조절하며, 다중 독립 안전장치를 통해 모든 상황에서 안전성을 확보한다.
원자력 안전은 심층방어 개념과 다중 독립 안전 장벽을 기반으로 한다. 단일 고장 가정과 다양성, 독립성, 분리의 원칙을 적용한 안전계통 설계는 확률론적 안전성 평가를 통해 검증된다. 방사선 차폐는 거리, 시간, 차폐의 3대 원칙을 적용하여 작업자와 대중의 피폭을 최소화한다. 쓰리마일 아일랜드, 체르노빌, 후쿠시마 사고는 각각 다른 원인과 교훈을 제공하며 전 세계 원전 안전 기준 강화에 기여했다. 방사성 폐기물 관리는 고준위에서 저준위까지 각 특성에 맞는 처리 방법을 적용하며, 사용후핵연료의 중간저장과 최종 처분을 위한 심지층 처분 기술이 발전하고 있다. 원자력에 대한 사회적 수용성 확보를 위해서는 과학적 사실에 기반한 위험 소통과 투명한 정보 공개, 지역사회와의 신뢰 구축이 필수적이다.
원자력 기술은 뢴트겐의 X선 발견부터 퀴리 부부의 방사능 연구, 맨해튼 프로젝트를 거쳐 평화적 이용으로 전환되면서 발전해왔다. 현재는 3세대 플러스 원전의 피동 안전 시스템과 소형모듈원자로의 혁신적 설계가 경제성과 안전성을 동시에 향상시키고 있다. 4세대 원자로 기술인 고속로와 초고온가스로, 용융염로는 더욱 효율적이고 안전한 원자력 이용을 가능하게 할 것이다. 핵융합 에너지는 ITER 프로젝트를 통해 상용화를 위한 기술적 도전을 계속하고 있다. 기후변화 대응과 지속가능한 에너지 시스템 구축에서 원자력의 역할은 더욱 중요해지고 있으며, 국제원자력기구를 중심으로 한 국제협력과 핵비확산 체제 유지가 평화적 원자력 이용 확산의 기반이 되고 있다. 신흥국의 원전 도입과 기술 이전, 인력 양성을 통한 국제협력이 원자력의 미래를 만들어가고 있다.
원자로는 핵분열 연쇄반응을 제어하여 안정적으로 전기를 생산하는 정교한 시스템이다. 핵연료와 감속재, 냉각재, 제어봉이 조화롭게 작동하여 중성자 속도를 조절하고 반응률을 제어한다. 가압수형 원자로와 비등수형 원자로의 구조적 차이점과 각각의 열역학적 특성을 비교 분석하며, 원자로 물리학의 핵심인 중성자 확산 이론과 온도 계수의 자기 제어 특성을 설명한다. 원자로 재료는 고온, 고압, 강한 방사선이라는 극한 환경에서 장기간 견뎌야 하므로 지르칼로이 피복재와 압력용기용 특수강의 특성이 중요하다. 제어 시스템은 붕소와 카드뮴 등의 중성자 흡수 물질을 이용해 원자로 출력을 정밀하게 조절하며, 다중 독립 안전장치를 통해 모든 상황에서 안전성을 확보한다.
원자력 안전은 심층방어 개념과 다중 독립 안전 장벽을 기반으로 한다. 단일 고장 가정과 다양성, 독립성, 분리의 원칙을 적용한 안전계통 설계는 확률론적 안전성 평가를 통해 검증된다. 방사선 차폐는 거리, 시간, 차폐의 3대 원칙을 적용하여 작업자와 대중의 피폭을 최소화한다. 쓰리마일 아일랜드, 체르노빌, 후쿠시마 사고는 각각 다른 원인과 교훈을 제공하며 전 세계 원전 안전 기준 강화에 기여했다. 방사성 폐기물 관리는 고준위에서 저준위까지 각 특성에 맞는 처리 방법을 적용하며, 사용후핵연료의 중간저장과 최종 처분을 위한 심지층 처분 기술이 발전하고 있다. 원자력에 대한 사회적 수용성 확보를 위해서는 과학적 사실에 기반한 위험 소통과 투명한 정보 공개, 지역사회와의 신뢰 구축이 필수적이다.
원자력 기술은 뢴트겐의 X선 발견부터 퀴리 부부의 방사능 연구, 맨해튼 프로젝트를 거쳐 평화적 이용으로 전환되면서 발전해왔다. 현재는 3세대 플러스 원전의 피동 안전 시스템과 소형모듈원자로의 혁신적 설계가 경제성과 안전성을 동시에 향상시키고 있다. 4세대 원자로 기술인 고속로와 초고온가스로, 용융염로는 더욱 효율적이고 안전한 원자력 이용을 가능하게 할 것이다. 핵융합 에너지는 ITER 프로젝트를 통해 상용화를 위한 기술적 도전을 계속하고 있다. 기후변화 대응과 지속가능한 에너지 시스템 구축에서 원자력의 역할은 더욱 중요해지고 있으며, 국제원자력기구를 중심으로 한 국제협력과 핵비확산 체제 유지가 평화적 원자력 이용 확산의 기반이 되고 있다. 신흥국의 원전 도입과 기술 이전, 인력 양성을 통한 국제협력이 원자력의 미래를 만들어가고 있다.
목차
1. 원자와 핵의 신비로운 세계
2. 방사능과 방사선의 이해
3. 핵반응의 기본 원리
4. 핵분열의 발견과 원리
5. 연쇄반응과 임계성
6. 중성자와 핵반응
7. 원자로의 기본 구조
8. 원자로 물리학 기초
9. 원자로 열역학과 냉각
10. 원자로 재료공학
11. 원자로 제어 시스템
12. 원자력 발전소 시스템
13. 원자력 안전의 철학
14. 방사선 차폐와 보호
15. 방사선 측정과 검출
16. 원자력 연료 주기
17. 방사성 폐기물 관리
18. 원자력 사고와 교훈
19. 원자력 법규와 규제
20. 원자력의 역사와 발전
21. 차세대 원자력 기술
22. 원자력과 환경 영향
23. 원자력과 사회적 수용성
24. 원자력 국제협력과 미래
2. 방사능과 방사선의 이해
3. 핵반응의 기본 원리
4. 핵분열의 발견과 원리
5. 연쇄반응과 임계성
6. 중성자와 핵반응
7. 원자로의 기본 구조
8. 원자로 물리학 기초
9. 원자로 열역학과 냉각
10. 원자로 재료공학
11. 원자로 제어 시스템
12. 원자력 발전소 시스템
13. 원자력 안전의 철학
14. 방사선 차폐와 보호
15. 방사선 측정과 검출
16. 원자력 연료 주기
17. 방사성 폐기물 관리
18. 원자력 사고와 교훈
19. 원자력 법규와 규제
20. 원자력의 역사와 발전
21. 차세대 원자력 기술
22. 원자력과 환경 영향
23. 원자력과 사회적 수용성
24. 원자력 국제협력과 미래