에너지
해수 우라늄, 실현 가능한 에너지 원으로 한 걸음 더 가까워지다
While the history behind nuclear 에너지 utilizing fuel sources like Uranium may be marred with concerning events, the narrative behind this potentially climate-friendly power source is rapidly changing. Modern reactors are safer than ever, and with the increased condemnation of fossil fuels, now is a pivotal time for a push forward with nuclear solutions.
“핵 에너지는 화석 연료를 대체하는 저탄소 에너지 원이며, 경제와 환경의 녹색 발전을 위한 중요한 보장을 제공합니다.”
With that in mind, researchers have recently developed a new solution that will potentially allow for Uranium to be harvested from seawater in a 지속 가능한 fashion.
혁신
The solution, which involves the extraction of uranium ions through an electrochemical reaction, was detailed in a paper titled ‘Self-Standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction‘. 게시일 in ACS Central Science, this paper saw researchers identify and set out to solve the following problem.
With uranium reserves in seawater “…estimated to be 4.5 billion tons, nearly 1000 times larger than terrestrial uranium reserves”, what can be done to access this vast source of latent energy?
Although we won’t dive into the more technical details of the process outlined in its paper, the solution at which the team arrived saw the creation of a form of treated carbon fiber fabric with enough surface area to capture uranium ions that can then be harvested through an electrochemical reaction.
Overall, the team believes its work has “…provided an effective strategy for the uranium extraction from seawater through the electrochemical process.”
우라늄 이해하기
우라늄은 무겁고 자연적으로 존재하는 금속 원소입니다. 핵 발전에 핵심적인 역할을 하며, 원자력 발전소에서 연료로 사용되어 전기를 생산합니다. 우라늄은 에너지 밀도가 높아 적은 양으로도 많은 에너지를 생산하므로 귀중한 에너지 원천입니다.
하지만 우라늄 채굴 및 가공은 환경에 해로울 수 있으며, 서식지 파괴와 과정과 관련된 대량의 온실가스 배출을 초래합니다. 이러한 이유로 해수에서 우라늄을 수확할 수 있는 실현 가능한 방법이 매우 흥미롭습니다.
우라늄 붕괴 사슬
우라늄의 에너지 방출은 원자 구조와 관련됩니다. 우라늄 원자는 크고 불안정한 핵을 가지고 있습니다. 중성자가 우라늄 원자에 충돌하면 원자가 분열하거나 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 이 핵분열은 우라늄 원자를 두 개의 작은 원자로 나누고 추가 중성자와 상당한 양의 에너지를 방출합니다.
출처: https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm
핵반응로에서는 이 과정이 제어됩니다. 방출된 중성자는 다른 우라늄 원자를 충돌시켜 연쇄 반응을 일으킵니다. 이 반응에서 발생한 열은 물을 가열하여 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 구동해 전기를 생산합니다.
우라늄 핵분열 과정을 제어하여 이용하는 것이 핵발전의 기반이며, 붕괴 사슬에서 방출되는 막대한 에너지를 활용합니다.
우라늄 없는 미래
핵분열은 현재 지속 가능하고 청정한 에너지의 주요 옵션이지만, 단점도 존재합니다. 앞서 언급했듯이 우라늄과 같은 연료가 붕괴하면 ‘핵분열 생성물’이라 불리는 방사성 동위 원소가 생성됩니다. 이러한 부산물은 위험성이 사라질 때까지 때로는 매우 긴 기간 동안 신중히 격리해야 합니다. 수십 년 동안 과학자들은 이를 인식하고 핵융합이라는 보다 우수한 과정을 개발하기 위해 노력해 왔습니다.
핵분열이 우라늄과 같은 무거운 원소의 붕괴에서 에너지를 얻는 반면, 핵융합은 가벼운 원자핵(보통 중수소 + 삼중수소 = 헬륨 + 중성자)의 융합에서 에너지를 얻습니다. 흥미롭게도 이 과정은 태양과 같은 별을 움직이는 원리와 동일합니다. 핵융합이 핵분열보다 훨씬 우수하다고 여겨지는 이유는 다음과 같습니다.
높은 에너지 출력: 핵융합은 핵분열보다 훨씬 더 많은 에너지를 방출합니다. 원자를 융합하면 석탄, 석유, 가스를 연소하는 것보다 거의 400만 배, 핵분열 반응보다 약 4배 더 많은 에너지를 생산합니다.
풍부한 연료원: 핵융합의 주요 연료인 중수소와 삼중수소는 우라늄과 같은 핵분열 연료보다 더 풍부합니다. 중수소는 물에서 추출할 수 있고, 삼중수소는 핵융합 과정에서 리튬으로부터 생산될 수 있으며, 지상 및 해양에 존재하는 매장량은 천 년 이상 충분합니다.
낮은 환경 영향: 핵융합은 CO₂와 같은 유해 온실가스를 배출하지 않습니다. 주요 부산물은 관성이고 무독성인 헬륨입니다. 핵분열 원자로와 달리 핵융합 원자로는 고활성, 장기 방사성 폐기물을 생산하지 않으며, 사용된 재료는 100년 이내에 재활용하거나 재사용될 가능성이 있습니다.
안전성: 핵융합은 핵분열 원자로와 같은 위험을 갖지 않습니다. 핵융합 반응을 유지하기 자체가 어렵기 때문에 교란이 발생하면 즉시 반응이 중단되어 핵분열 원자력 발전소와 같은 멜트다운 위험이 없습니다. 또한 핵융합은 우라늄이나 플루토늄과 같은 핵분열 물질을 사용하지 않아 핵 확산 위험이 제한됩니다.
핵융합 반응을 실용적인 전력원으로 활용하기까지는 아직 많은 난관이 남아 있지만, 최근 점화와 관련된 여러 돌파구 덕분에 관심이 급증하고 있습니다. 예를 들어, 여러 차례에 걸쳐 연구자들은 핵융합 반응에서 투입 에너지보다 더 많은 에너지를 생산하는 순에너지 이득을 달성했습니다.
The timeline for a demonstrable fusion power plant is estimated to be around 20 years, though some startups claim it could be achieved in a decade or less. However, these predictions are tempered by the complexities of plasma physics and the practicalities of building a functioning fusion reactor.
Overall, while nuclear fusion offers significant advantages over fission in terms of energy output, environmental impact, and safety, mastering this technology for practical, consistent energy production is still a work in progress, with an optimistic timeline of at least two decades before it becomes a viable energy source.
최고의 원자력 에너지 기업
If humans are ever going to achieve the kind of feats discussed above, it will require the concerted efforts of public and private companies alike to continue building on past achievements for generations to come. For now, the following are examples of companies playing an early role in such feats as each advances our understanding and capabilities within the Aerospace sector.
*아래 제공된 수치는 작성 시점에 정확했으며 변동될 수 있습니다. 잠재적 투자자는 지표를 확인해야 합니다*
1. Exelon Corporation
(EXC
)
(EXC )
| 시가총액 | 선행 P/E 1년 | 주당순이익 (EPS) |
| 35,288,256,397 | 15.00 | $2.14 |
Exelon Corporation은 일리노이주 시카고에 본사를 두고 있으며, 미국에서 가장 큰 원자력 발전소 운영업체입니다. 23개의 원자력 원자로와 14개의 원자력 발전소를 통해 1천만 고객에게 전력과 전기를 공급합니다. 또한 풍력, 태양광, 수력 발전으로 사업을 다각화하고 있습니다.
2. NextEra Energy, Inc.
(LEU
)
(LEU )
| 시가총액 | 선행 P/E 1년 | 주당순이익 (EPS) |
| 126,508,299,310 | 19.73 | $3.78 |
세계 최대 규모의 유틸리티 기업인 NextEra Energy는 플로리다, 뉴햄프셔, 위스콘신에 원자력 발전소를 보유하고 있습니다. 이들 발전소는 신뢰할 수 있는 무배출 에너지를 제공하며, 연간 2,400만 톤 이상의 이산화탄소 배출을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.
3. BWX Technologies, Inc.
(BWXT
)
(BWXT )
| 시가총액 | 선행 P/E 1년 | 주당순이익 (EPS) |
| 7,073,938,512 | 26.20 | $2.44 |
BWX Technologies는 미국 기업으로, 미국 내 원자력 발전소에 핵 부품, 기술 및 연료를 공급합니다. 또한 정부와 민간 핵시설 운영자를 지원합니다. 서비스에는 해군 핵 추진, 핵 의학, 연구 시험용 원자로가 포함됩니다. 이 회사는 폴란드에서 소형 모듈형 원자로 배치를 지원하는 데 관여해 왔습니다.
최종 생각
해수에서 우라늄을 추출하는 최근의 발전과 핵융합 연구의 꾸준한 진전은 지속 가능한 전력 생산의 변혁적인 시기를 예고할 수 있습니다. 전기화학 반응을 이용한 우라늄 수확은 전통적인 채굴보다 환경에 덜 침해적인 대안을 제시하며, 육상 우라늄의 희소성과 추출 과정에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결합니다. 한편, 높은 에너지 출력, 풍부한 연료원, 최소한의 환경 영향, 향상된 안전성을 갖춘 핵융합 추구는 청정하고 사실상 무한한 에너지로 구동되는 미래에 대한 희망의 등불이 됩니다.
