오늘은 과학상식.
물론 나는 상식이 부족하니까 틀린 말도 섞여 있을 수 있으므로 상세한 내용들은 만민을 위한 브리태니커 엔하위키 등에서 찾아보시압.
원자력으로 열을 내서 보일러(열교환기)를 돌리고 발전기를 돌리는 것은 원자력 발전소이고.
핵전지와 원자력발전소는 다르다.
핵전지는 육갑 싸이와 내가 태어난 1977년에 발사된 보이저호 등에 쓰인 기술이다. 즉, 작게 만들 수 있다.
원자력 발전소의 시스템은 기계적 요소가 많이 들어가서 오래쓰려면 정비가 필요하지만 핵전지는 단순하기 때문에 보이저처럼 오래 쓸 수 있다.
가장 쉬운 열전방식 핵전지를 설명해봅니다.
원리 1.
핵물질은 가만히 있어도 열을 낸다. 지구 속이 뜨거운 이유는 지구 안에 있는 방사선 동위 원소들이 붕괴하면서 열을 내기 때문.
순도가 무지무지 높으면 방아쇠를 당김과 동시에 연쇄반응 -> 폭발 -> 핵폭탄
순도가 좀 낮으면 감속재를 써서 반응 속도를 조절해서 핫뜨거운 수준으로 -> 보일러 돌림 -> 원자력 발전소
순도를 더욱 낮추고 적당히 뜨끈한 정도로 만들면 -> 열전 핵전지의 재료가 됨
원리 2.
펠티어 소자, 열전 현상이라는 것이 있다. 서로 다른 금속을 맞댄 커플이 있을 때 전압을 가하면 한쪽은 뜨겁게 반대는 차가워진다.
와인 냉장고나 차량용 냉장고에서 사용하는 열전 냉각의 원리다.
이렇게 열전소자에 전기를 가하면 온도차가 생기지만 반대로 온도차를 만들면 -> 전위차가 생긴다. -> 전기 생성 -> 발전
기계과 학부 실험에서 이 실험을 했다. 해봤음. 진짜임.
온도차-전압 곡선의 보정 상수 값 찾는 미분방정식 못 풀어서 개헤멤;;
생기는 전압은 미미하다.
압축기 돌리는 열교환기에 비해 효율이 떨어져 에어콘으로는 쓸 수 없다. 와인냉장고에서 소음이 나는 이유는 냉각면이 있으면 반대편은 뜨거워지는데 열이 어디론가 발산되지 않으면 펠티어 자체의 효율이 떨어지고 열역학 제2법칙에 따라 계의 온도는.. (아 중략) 팬 달아서 뜨거운 면의 열을 식힐 필요가 있다.
원리 3.
보이저를 상상하자. 핵물질이 열을 낸다. 우주 밖은 겁나 춥네. -> 온도차가 크다 -> 더 큰 전압이 나옴 -> 전기 생성
마찬가지로 큐리오시티를 상상해보자. 화성은 평균 -80도 정도 된다. 존나 추움. 따라서 역시 효과적인 열전발전 환경이다.
실제로는 열이온(열전이랑 거의 비슷), 광전효과(태양전지랑 거의 비슷) 방식이 더 있다고 함.
핵전지의 장점
단점
옛날에 아이스쿨러 쓰다가 컴퓨터가 절전모드로 들어갔는데.. 이슬 떨어져서 마더보드 탔어요 하던 사람들 있었다.