Atomteknikk spiller en nøkkelrolle i å løse fremtidige energiutfordringer og fremme strålingsteknologi. Lær hvordan kjernekraft, fusjon og strålingsteknikk bidrar.
Atomteknikk er delt inn i tre hovedfelt. Kjernefysisk systemteknikk, fusjons- og plasmateknikk, og strålingsteknikk. Min personlige interesse er innen kjernefysisk systemteknikk og kjernefysiske materialer. For tiden jobber jeg som praktikant i Nuclear Materials Laboratory ved Seoul National University siden i fjor sommer. I fremtiden planlegger jeg å gå inn på en forskerskole relatert til kjernefysiske materialer og forske på materialspørsmål som trengs for å løse fremtidige energiproblemer. Nå vil jeg introdusere de tre feltene til Institutt for atomteknikk.
Den første er kjernefysisk systemteknikk. Det er faktisk ikke en overdrivelse å si at avdelingen for atomteknikk ble opprettet for å utvikle ingeniørkompetanse knyttet til kjernekraftverk. Slik fungerer et atomkraftverk Når uran bombarderes med nøytroner, deler urankjernen seg, og frigjør energi gjennom Einsteins prinsipp om energiekvivalens. Denne energien brukes til å koke vann og snu en turbin med damp for å generere elektrisitet. Kjernefysiske systemer er igjen delt inn. Det er et felt for utforming av kjernekraftverk, et felt som studerer væsker som strømmer gjennom rør, et felt som analyserer og studerer forventede ulykker for sikkerheten til kraftverk, et felt som studerer materialene som brukes i kjernekraftverk og hvordan man behandler brukt kjernebrensel i kraftverk, og et felt av kjernefysisk reaktorfysikk som studerer hvordan man beregner og simulerer bevegelsen av nøytronuranium og bevegelse av nøytronuran. for kjernekraft, med datamaskiner.
Så er det fusjon og plasmateknikk. Institutt for atomteknikk ble opprinnelig opprettet som avdeling for 'atomteknologi' for å utføre forskning relatert til kjernekraftverk. Men ettersom det var behov for nye kraftverk på grunn av problemer som deponering av brukt kjernebrensel og forekomsten av katastrofale ulykker i kjernekraftverk, ble det nye målet å bygge hydrogendrevne kraftverk som ikke sender ut radioaktivitet. Derfor ble avdelingen senere omdøpt til Institutt for 'Nuclear' Engineering. For øyeblikket er Seoul National University det eneste universitetet i Korea som forsker på kjernefysisk fusjonskraftproduksjon. La meg kort forklare prinsippet for et kjernefysisk fusjonskraftverk. Når du hever temperaturen for å lage hydrogenmolekyler med høy energi, blir de plasma. Plasmatilstanden er en tilstand som de tre materietilstandene: fast, flytende og gass. Når temperaturen på et stoff er veldig høy, separeres atomene i protoner og elektroner og blandes sammen, dette kalles plasmatilstanden, og derfor kalles det noen ganger materiens fjerde tilstand. Når to hydrogenkjerner i plasmatilstanden kolliderer for å lage helium, er det en masseforskjell mellom de to hydrogenkjernene og heliumkjernene, og det frigjøres energi tilsvarende masseforskjellen. Denne energien kan utnyttes til å koke vann og snu en turbin for å generere elektrisitet, som i kjernekraft. Vi har ikke bygget et fusjonskraftverk ennå, men vi er i ferd med å bygge et. Det er mange detaljer i dette feltet. For å bygge et fusjonskraftverk er det et felt som bygger og eksperimenterer med kjernefysiske fusjonsreaktorer, eller tokamaks, hvor kjernefysisk fusjon finner sted, et felt som simulerer plasmaet inne i tokamak, et felt som prøver å etablere teorien om plasmaet som brukes til å generere kjernefysisk fusjonskraft, og et felt som bruker plasmaet industrielt.
Kjernefysisk fusjon og plasmateknikk er et veldig spennende og utfordrende felt. Mange forskere mener at kjernefysisk fusjon er en av måtene å fundamentalt løse energiproblemene våre. Kjernefysisk fusjon kan gi ubegrenset energi, og i motsetning til fossilt brensel som er i bruk, produserer det svært lite radioaktivt avfall. Det er imidlertid fortsatt mange tekniske utfordringer med å kommersialisere denne teknologien. For eksempel trengs teknologier for å holde plasmaet stabilt og effektivt konvertere det til energi. Forskere fra hele verden jobber sammen for å møte disse utfordringene, inkludert International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), et internasjonalt forskningsprosjekt. ITER er verdens største forskningsprosjekt for å realisere kjernefysisk fusjonsenergi, og mange land, inkludert Korea, er involvert.
Til slutt er det feltet strålingsteknikk, som studerer de fysiske årsakene til hvordan atomkjerner sender ut stråling og hvordan stråling kan brukes i det virkelige liv, for eksempel medisinsk behandlingsutstyr og matsterilisering. Stråling er mye brukt til å behandle kreft, og strålebehandling har blitt en effektiv behandlingsmetode for mange kreftpasienter. Stråling spiller også en viktig rolle i ulike bransjer, som konservering og sterilisering av mat og ikke-destruktiv testing av materialer. Forskning innen strålingsteknikk bidrar til utvikling av teknologier for sikker bruk av stråling og fremskritt innen strålevernteknologi. Sikker bruk av stråling er avgjørende for menneskers helse og miljøvern, og strålingsingeniører forsker kontinuerlig for å oppnå dette.
Kjerneteknologi innebærer en rekke studier for å studere de ovennevnte feltene, så det er nødvendig å ha en generell kunnskap om fagene som studeres innen elektroteknikk, materialteknikk, maskinteknikk, etc. Kjerneteknologi kalles også en multidisiplinær vitenskap fordi kjernekraftverk kun kan bygges ved å bruke de nyeste teoriene og teknologiene fra alle ingeniørfelt. Det første året skal du studere fysikk, kjemi, statistikk, matematikk, dataprogrammering osv. akkurat som andre ingeniørstudenter. I det andre året vil du ta kurs som forbereder deg til å spesialisere deg. Elektromagnetisme, introduksjon til kjernefysikk, moderne fysikk og industriell matematikk. På dette tidspunktet kan du få en oversikt over alle fagområdene innen atomteknikk og bestemme hvilket fag du vil studere i fremtiden. I det tredje året vil du lære hvordan du kan uttrykke oppførselen til nøytroner og oppførselen til plasmaer matematisk, som er unike for kjernefysisk teknikk. Du vil også velge å studere emner som fluidmekanikk, termodynamikk og fysisk kjemi. Ved utgangen av det tredje året har du en ganske god idé om hva du vil gjøre, og på det fjerde året kan du velge emner innen ditt favorittfelt. I mitt tilfelle tar jeg spesialiserte kurs i materialvitenskap og ingeniørfag og maskinteknikk for å forske innen kjernefysiske materialer.
Etter endt utdanning fra Nuclear Engineering, som de fleste ingeniørstudenter, kan du enten få jobb eller gå på forskerskole, og etter endt utdanning kan du jobbe i et forskningsinstitutt eller bli professor. Selskaper involvert i kjernekraft inkluderer Korea Hydro & Nuclear Power, Doosan Heavy Industries & Construction, Samsung Heavy Industries & Construction og Hyundai Engineering. Forskningsinstitutter inkluderer Korea Atomic Energy Research Institute, National Nuclear Fusion Research Institute og KEPCO Nuclear Fuel. Skoler med atomrelaterte ingeniøravdelinger inkluderer Seoul National University, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Hanyang University, Kyung Hee University, Chosun University og Jeju University. I dag, på grunn av mangel på atomrelatert arbeidskraft, etableres atomrelaterte hovedfag ved andre skoler som POSTECH og Dongguk University.
Atomteknikk er en disiplin som byr på mange utfordringer og muligheter. Det kan bidra til å løse fremtidige energiproblemer og utvikle sikrere og mer effektive metoder for energiproduksjon. I tillegg spiller ulike anvendte teknologier som bruker stråling en viktig rolle på ulike felt som medisin, industri og miljø. Ved å ta hovedfag i atomteknikk kan vi bidra til utvikling av teknologier for en bedre fremtid, som igjen kan forbedre livskvaliteten for menneskeheten.
