V tomto blogovém příspěvku si představíme, jak se jaderné inženýrství snadno a zajímavě uplatňuje v každodenním životě prostřednictvím tří oblastí: jaderné energie, záření a plazmatu.
Název mého oddělení je Jaderné inženýrství. Jak už název asi uhodnete, učíme se, jak se reakce a technologie související s atomovými jádry používají v inženýrství. Abyste tedy porozuměli našemu oddělení, musíte nejprve pochopit, co jsou atomová jádra. Je dobře známo, že atomy jsou základními složkami veškeré hmoty. Například voda je chemicky označena symbolem „H2O“, což znamená, že se skládá ze dvou atomů vodíku (H) a jednoho atomu kyslíku (O). Atomy se skládají z atomových jader a elektronů. Abyste snadno pochopili jejich strukturu, představte si planety obíhající kolem Slunce. V atomech je jádrem Slunce a elektrony planety. Jádro se skládá z protonů a neutronů. Všechno, co se na našem oddělení budeme učit, souvisí s jádrem, takže se jedná o velmi důležitý prvek.
Naše katedra je rozdělena do tří specializací, které lze všechny snadno vysvětlit ve vztahu k jádru. Zaprvé, jádro může být rozděleno nárazem. Tomu se říká jaderné štěpení a generuje velké množství energie. S tím souvisejícím polem je jaderná energie. Toto štěpení generuje záření, které je pro oko neviditelné, ale obsahuje energii. Pole, které toto studuje, je záření. A konečně, atomy se dělí na elektrony a atomová jádra, čímž vznikají nové látky zvané plazma, a polem, které toto studuje, je plazma.
Prvním oborem, který představím, je jaderná energie. Je to můj nejoblíbenější obor a tvoří největší část naší katedry. Když se řekne jaderná energie, první věc, která vás vybaví, je jaderná elektrárna. Je to také část naší katedry, na kterou jsem nejvíce hrdý. Jaderné elektrárny jsou významným zdrojem energie a představují 35 % korejské energie. Jediný rozdíl mezi jadernými elektrárnami a ostatními elektrárnami je však v tom, že generují teplo jaderným štěpením. Tato energie se nakonec používá k otáčení turbín a výrobě elektřiny. Proto kromě výroby energie není mezi jadernými elektrárnami a ostatními elektrárnami žádný rozdíl.
Abychom tedy mohli využít naše odborné znalosti, musíme přesně porozumět, zkoumat a vyvíjet specifické části elektrárny, kde dochází k jadernému štěpení, konkrétně aktivní zónu reaktoru. Kromě toho se v této části elektrárny používá uran, který se používá jako palivo pro jaderné štěpení, a protože zvládá tak velké množství energie, i sebemenší možnost nehody může vést k velkému nebezpečí. Nehoda není konec příběhu, protože vždy existuje riziko úniku radiace. Proto je výzkum v oblasti bezpečnosti brán mnohem vážněji než v jiných oblastech inženýrství. Jinými slovy, je to obor, který neustále studuje, jak navrhnout uran pro efektivní získávání energie a jak tuto energii bezpečně generovat. Vzhledem k povaze naší fakulty se podílíme na výzkumu, který se liší od ostatních kateder souvisejících s jadernou energií. Proto je jedinečná v tom, že se nestudujeme, jak přímo provozovat jaderné elektrárny.
Na druhou stranu, protože naše studium je zaměřeno na výzkum, naši studenti posledního ročníku se podílejí na většině vývoje a inovací v oblasti jaderné energie v Koreji. Druhou oblastí je radiace. Radiace vzniká štěpením atomových jader, jak již bylo zmíněno. Můžete si ji představit jako radioaktivitu, o které si běžně myslíme.
Široká veřejnost si často myslí, že radioaktivita je velmi nebezpečná látka, ale to je jen z poloviny pravda. Radioaktivita se ve skutečnosti používá v mnoha aplikacích. Lékařské přístroje, jako jsou rentgenové záření a magnetická rezonance, jsou snadno představitelné příklady. Radioaktivita se liší svou hmotností. Těžká radioaktivita se proto sráží s hmotou, zatímco lehká radioaktivita má vlastnost procházet hmotou. Provádíme výzkum s cílem vytvořit lékařské přístroje využívající tyto vlastnosti. Probíhá také výzkum, jak vizualizovat radioaktivitu jejím nasnímáním a určením jejího rozložení, abychom pochopili, do kterých částí těla je pro radioaktivitu obtížné proniknout a jak to vysvětluje stav těla. Kromě toho se provádí výzkum nebezpečí radioaktivity a přijatelných úrovní expozice. O radioaktivitě je stále co učit, takže výzkum pokračuje. Aktuálním problémem v této oblasti je detekce záření. Aby bylo možné vyrobit jaderné zbraně, musí se k vytvoření nepřirozeného atomu zvaného plutonium použít uran. Tento proces produkuje záření a gama paprsky jsou typem záření, které lze považovat za záření bez hmotnosti. Protože se šíří na velmi velké vzdálenosti, jejich detekce může odhalit přítomnost jaderných zbraní. Země, které se obávají o národní bezpečnost, proto zkoumají, jak detekovat radiaci a jaký druh záření je emitován v reakci na určité reakce.
Konečně je tu oblast plazmy. Plazma se dělí na průmyslovou plazmu a plazmu jaderné fúze. Průmyslová plazma se používá v reálných průmyslových oblastech. Často se používá při přesném svařování, což je velmi užitečná technologie pro Koreu, která vyváží především polovodiče. Proto studujeme, jak plazma reaguje, abychom ji mohli aplikovat v praxi. Plazma je stav, ve kterém jsou atomy rozděleny na ionty a elektrony, takže abychom pochopili její pohyb, je nutné porozumět elektrickým a magnetickým polím. Učíme se, jak s plazmou zacházet, pochopením tendence kladných a záporných nábojů pohybovat se při proudění elektřiny nebo magnetismu. Práce s plazmou není užitečná jen v průmyslu. Plazma se také používá při jaderné fúzi, která přitahuje pozornost jako zdroj energie budoucnosti. Na rozdíl od plazmy používané v průmyslu má však plazma používaná při jaderné fúzi extrémně vysoké teploty a hustoty, které je obtížné udržovat. Klíčem je proto, jak tuto plazmu udržet a zadržet. Odhaduje se, že plazma musí být udržována asi tři hodiny, aby byla možná praktická průmyslová jaderná fúze. K-star, korejské centrum pro výzkum jaderné fúze, dokonce udrželo plazma na hustotě vhodné pro jadernou fúzi po dobu tří sekund. I když je obtížné udržovat plazma po tak dlouhou dobu, pokud se jej podaří udržovat nepřetržitě, jaderná fúze bude možná, takže se jedná o velmi důležitou technologii.
Naše katedra se zabývá následujícími třemi oblastmi. Jak již bylo zmíněno, jedná se o aplikační oblasti, které vznikly díky využití atomových jader. Ve všech těchto oblastech se věnujeme výzkumu. V oblasti jaderné energie se zaměřujeme na bezpečnost, v oblasti radiace na detekci a v oblasti plazmatu na údržbu. K dosažení tohoto cíle je nezbytný neustálý výzkum a vývoj. Naše katedra se proto snaží poskytnout studentům bakalářského studia solidní základ teoretického vzdělání a vybavit je všemi potřebnými dovednostmi pro postgraduální výzkum. Proces vývoje inovativních technologií prostřednictvím výzkumu a jejich uvedení do praxe je řadou neustálých výzev a úspěchů. Jaderné inženýrství je obor, který může významně přispět k řešení budoucích energetických problémů a vytváření nových technologií, a naše katedra se zavázala k dosažení těchto cílů.
