전기차와 원자로의 중성자공장에서 활용되는 중성자의 다양한 활용 (The Various Applications of Neutro…
전기차의 성능과 인기는 주로 배터리의 성능에 의해 좌우된다. 만약 전기차의 배터리가 빠르게 충전되고 500km 이상 주행 가능하며 긴 수명을 가지며 동시에 가격이 저렴해진다면, 전기차의 수요는 크게 증가할 것으로 예상된다. 전기차에 사용되는 리튬이온 배터리의 성능은 양극재의 조성과 품질에 크게 영향을 받는다. 특히, 하이니켈 양극재는 니켈 함량을 증가시켜 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 하이니켈 양극재에 니켈이 많이 포함될수록 미세한 결함이 발생하게 되는데, 이러한 결함을 최소화하여 충분한 성능과 수명을 보장해야 한다.
최근에는 원자로에서 생성되는 중성자를 활용하여 하이니켈 양극재의 결함의 양과 분포를 분석하는 제조 공정이 개발되었다. 원자로는 발전용으로만 사용되는 것뿐만 아니라 다양한 과학기술 연구의 중성자 공장으로도 활용된다. 우라늄의 핵분열 과정에서 생성되는 중성자를 다른 용도로 활용하기 위해 원자로 내부에서 중성자를 생산한다. 핵반응에서 생성되는 고에너지 중성자는 원자로 내부를 지나며 에너지가 감소하게 되는데, 이 저에너지 중성자를 특수 저온장치인 액체수소에 통과시키면 극저에너지의 냉중성자로 변환된다. 이 냉중성자는 가벼운 원자핵으로 이루어진 나노물질이나 수소를 포함한 화합물의 구조를 분석하는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 엑스레이나 전자현미경으로는 볼 수 없는 물질의 내부구조를 선명하게 볼 수 있기 때문이다. 따라서 냉중성자는 이차전지, 양자컴퓨터용 양자물질, 고분자 화합물을 포함한 신약 개발 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 반면, 에너지가 높은 저에너지 중성자는 연료전지 내 수분 거동 등의 영상분석에 사용된다.
또한 중성자공장에서 생성되는 중성자는 표적물질에 쪼여 의료용 동위원소를 생산하는 데에도 이용된다. 의료용 동위원소는 CT와 같은 의료 영상 검사에 사용되며, 진단과 치료 등에 큰 도움을 주는 중요한 역할을 한다. 이처럼 원자로에서 생성되는 중성자는 전기차 배터리의 성능 향상부터 의료 분야까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그리고 이러한 연구와 기술 개발은 더욱 발전된 전기차와 미래 사회의 발전에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.
최근에는 원자로에서 생성되는 중성자를 활용하여 하이니켈 양극재의 결함의 양과 분포를 분석하는 제조 공정이 개발되었다. 원자로는 발전용으로만 사용되는 것뿐만 아니라 다양한 과학기술 연구의 중성자 공장으로도 활용된다. 우라늄의 핵분열 과정에서 생성되는 중성자를 다른 용도로 활용하기 위해 원자로 내부에서 중성자를 생산한다. 핵반응에서 생성되는 고에너지 중성자는 원자로 내부를 지나며 에너지가 감소하게 되는데, 이 저에너지 중성자를 특수 저온장치인 액체수소에 통과시키면 극저에너지의 냉중성자로 변환된다. 이 냉중성자는 가벼운 원자핵으로 이루어진 나노물질이나 수소를 포함한 화합물의 구조를 분석하는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 엑스레이나 전자현미경으로는 볼 수 없는 물질의 내부구조를 선명하게 볼 수 있기 때문이다. 따라서 냉중성자는 이차전지, 양자컴퓨터용 양자물질, 고분자 화합물을 포함한 신약 개발 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 반면, 에너지가 높은 저에너지 중성자는 연료전지 내 수분 거동 등의 영상분석에 사용된다.
또한 중성자공장에서 생성되는 중성자는 표적물질에 쪼여 의료용 동위원소를 생산하는 데에도 이용된다. 의료용 동위원소는 CT와 같은 의료 영상 검사에 사용되며, 진단과 치료 등에 큰 도움을 주는 중요한 역할을 한다. 이처럼 원자로에서 생성되는 중성자는 전기차 배터리의 성능 향상부터 의료 분야까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그리고 이러한 연구와 기술 개발은 더욱 발전된 전기차와 미래 사회의 발전에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.
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이동*
정말 최고예요!
박성*
좋은 정보 담아갑니다.
한혜*
정말 미래적인 기술이네요. 어서 빨리 상용화 되었으면 좋겠습니다.
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