원자력기초 Ch1 - 핵물리 기초-

원자력기사 中 핵물리 기초에 대해서 포스팅하겠습니다.

 

'☆--' = 나만의 암기 방법

파란색 = 암기

빨간색 = 첨언

보라색 = 궁금증

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1. 원자의 기본 입자 및 특성

 

1. 핵자: 원자핵의 구성 요소

양성자

원자핵의 주요 구성 요소로, 양의 전하를 가집니다. 원소의 화학적 정체성은 양성자의 수, 즉 원자 번호에 의해 결정되며, 이는 원소 주기율표에서 원소를 구분하는 기준이 됩니다.

중성자

원자핵 내에 위치하며 전기적으로 중성입니다. 중성자 수는 원자의 질량을 결정하고, 같은 원자 번호를 가진 원소의 동위원소를 구별하는 데 중요한 역할을 합니다. 중성자가 많은 동위원소는 종종 방사성을 띠며 불안정할 수 있습니다.

 

 

2. 렙톤: 전자와 뮤온, 타우 및 뉴트리노

전자

원자핵을 둘러싼 전자껍질에 위치하며 음의 전하를 가집니다. 전자의 수는 보통 양성자의 수와 동일하여 원자가 전기적으로 중성을 이루도록 합니다. 전자의 배열은 원소의 화학적 반응성과 결합 특성을 결정하는 데 중요합니다.

 

뮤온과 타우

전자와 유사하지만 더 무겁습니다. 이들은 고에너지 물리 실험에서 주로 관찰되며, 표준 모델 내에서 렙톤의 한 부류로 분류됩니다.

 

뉴트리노

거의 질량이 없고 전하가 없으며, 약한 핵력에만 반응하는 매우 경량의 렙톤입니다. 뉴트리노는 우주의 기본 입자 중 하나로, 별의 핵융합 과정에서 발생하며, 우주의 기본 구조와 진화를 이해하는 데 중요합니다.

 

3. 게이지 보손 및 기타 기본 입자: 힘의 매개체

포톤

전자기력을 매개하는 입자로, 빛의 기본 단위입니다.

 

W와 Z 보손

약한 핵력을 매개하는 입자로, 핵반응에서 중요한 역할을 합니다.

 

글루온

강한 핵력을 매개하며, 양성자와 중성자를 원자핵 안에서 결합시키는 데 사용됩니다.

 

힉스 보손

입자들에 질량을 부여하는 힉스 필드와 상호작용하는 입자입니다.

 

 

핵자 : 원자핵 내의 양성자와 중성자를 통칭하는 용어

질량수 (핵자의 총수) = 양성자수 + 중성자수

전자수 = 양성자수

질량 크기 비교 : 전자 < 양성자 < 중성자

 

 

 

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Q) 질량수 vs 질량

질량수 (Mass Number) : 양성자 + 중성자

질량 (Atomic Mass) : 원자가 실제로 가지고 있는 무게로 주로 원자 질량 단위(u)로 표현.

 

원자력 기사 21년도 기출

 Q1. 삼중수소의 양성자수, 전자수, 중성자 수 및 질량수는?

 A)

답 :  1, 1, 2, 3

 

해설 : 

 

 

원자력 기사 18년도 기출

Q1) 다음 중에서 렙톤에 속하는 입자가 아닌 것은?

 

보기

1. 중성미자

2. 전자

3. 양전자

4. 양성자

 

A)

답 : 4. 양성자

 

해설 : 대중적으로 유명한 양성자와 중성자같은 애들이 핵자이므로 양성자는 렙톤에 속하지 않습니다.

 

 

Q3) 86Rn222의 양성자수, 중성자수 및 질량수는?

1	양성자수 : 86	전자수 : 86	중성자수 : 136	질량수 : 222
2	양성자수 : 86	전자수 : 136	중성자수 : 86	질량수 : 222
3	양성자수 : 136	전자수 : 86	중성자수 : 86	질량수 : 222
4	양성자수 : 136	전자수 : 86	중성자수 : 86	질량수 : 222

 

A)

답 : 1

 

해설 : 양성자수는 원자번호인 86이고, 전자수는 양성자수와 동일합니다.

중성자수는 질량수인 222- 양성자수 86 = 136입니다.

 

 

 

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2. 질량결손

원자핵을 구성하는 양성자와 중성자를 따로따로 떼어내어 그 질량을 측정하고, 이들을 다시 합쳐 핵을 만들었을 때의 질량과 비교해보면, 핵의 질량이 더 적게 나타납니다. 이 현상을 질량결손이라고 하며, 이는 핵을 함께 결합시키는데 사용된 결합에너지 때문에 발생합니다. 결합에너지는 핵의 안정성을 결정하며, 이 에너지가 클수록 핵은 더 안정적입니다.

 

질량결손은 원자핵이 구성 입자들의 단순 합보다 가벼운 현상을 설명합니다. 이 현상을 이해하는 것은 핵반응의 에너지를 계산하는 데 중요합니다.

 

원인

질량결손은 핵을 이루는 입자들이 결합할 때 발생하는 에너지(결합에너지)가 질량으로 전환되어 사라지기 때문입니다.

이 결합에너지는 원자핵이 분열되거나 합쳐질 때 방출되는 에너지의 원천입니다.

중요성

 결합에너지는 핵의 안정성을 좌우하며, 이를 통해 원자력 발전소에서의 에너지 생산 과정을 이해할 수 있습니다. 더 큰 결합에너지를 가진 핵은 보통 더 안정적입니다.

 

 

Q) 결합에너지 vs 핵자당 결합에너지

결합에너지 = 핵자가 원자핵으로 결합될 때 발출되는 에너지 의 총량.(원자핵이 분리될 떄 필요한 에너지의 양과 동일)

핵자당 결합에너지 = 원자핵의 결합에너지를 핵을 구성하는 전체 핵자수(양성자+중성자)로 나눈 값

 

 

 

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원자력기사 22년도 기출 

Q9) 50Sn-120의 원자질량이 120amu일 때, 50Sn-120의 핵자 당 결합에너지는?

(단, 양성자의 질량은 1.007amu, 중성자의 질량은 1.009amu, 1amu의 등가에너지는 931Mev이다)

 

보기

1. 7.30Mev

2. 7.40Mev

3. 7.50Mev

4. 7.60Mev

 

A) 

답 4

 

해설)

원자력기사 기출문제 해설