용어 목록 > 위그너에너지 (Wigner Energy)

위그너에너지 (Wigner Energy)

쉽게 풀면

중성자에 맞아 원자가 제자리를 벗어나면 그 어긋난 배열 자체가 에너지를 품고 있습니다. 낮은 온도에서 조사된 흑연에서는 이런 에너지가 계속 쌓이는데, 나중에 온도를 올리면 원자들이 제자리로 돌아가면서 그 에너지가 열로 갑자기 빠져나옵니다. 이것이 위그너에너지이며, 방출이 시작되면 스스로 온도를 더 올려 통제하기 어려워질 수 있습니다. 흑연 감속 원자로의 오래된 안전 문제입니다.

왜 중요한가

1957년 영국 윈드스케일 원자로 화재가 축적된 에너지를 없애려는 가열 작업 중 발생하면서 이 현상이 널리 알려졌습니다. 흑연을 쓰는 원자로의 운전과 해체, 그리고 조사된 흑연 폐기물의 취급에서 지금도 평가 항목으로 남아 있습니다. 조사 결함이 기계적 성질뿐 아니라 에너지로도 축적된다는 점을 보여 주는 대표적인 사례입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

조금 더 깊게 보면

축적량은 조사 온도가 낮을수록 커지는데, 온도가 높으면 결함이 생기는 족족 스스로 회복되어 쌓이지 않기 때문입니다. 따라서 상온 부근에서 운전하는 흑연 감속 원자로에서 문제가 두드러졌고, 고온에서 운전하는 고온가스로에서는 거의 문제가 되지 않습니다. 관리 방법으로는 주기적으로 온도를 올려 조금씩 방출시키는 소둔 처리가 쓰였으며, 방출 특성은 시차주사열량 분석으로 평가합니다.

주의할 점

위그너에너지는 방사성 붕괴에서 나오는 붕괴열과 전혀 다릅니다. 붕괴열은 핵종이 스스로 붕괴하며 계속 내는 열이고, 위그너에너지는 결정 결함이 회복될 때 한 번에 풀려나는 축적 에너지입니다.

관련 용어