#11 해설
2025년 7급 PSAT 언어논리
문제 번호 선택
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다음 글에서 알 수 없는 것은?
왜 지구에서 만들 인공태양은 태양보다 더 높은 온도를 갖는
상태를 유지해야 할까? 핵융합 반응은 플라스마의 밀도와
온도를 곱한 값이 일정 수준에 도달했을 때 발생한다.
플라스마
덩어리인 태양의 중심부 온도는 약 1,500만 °C이지만, 태양은
큰 질량과 그에 따른 중력에 의해 내부의 플라스마 밀도가
높아서 핵융합 반응이 일어날 수 있다.
하지만 질량이 훨씬 작은
지구에서 태양과 유사한 밀도의 플라스마를 구현하기란 불가능
하다.
따라서 플라스마의 온도를 태양보다 훨씬 더 높게, 즉
1억 °C가 넘게 만들어야 지구에서도 태양에서와 같은 핵융합
반응이 일어나게 할 수 있다.
이를 위해 과학자들은 다양한
플라스마 가열 방식을 사용한다.
플라스마를 가열하는 방식 중에는 공명 가열과 중성 입자
빔 주입이 있다.
공명 가열은 플라스마 내에 있는 이온과 전자 중
무엇을 가열하는지에 따라 이온 공명 가열과 전자 공명 가열로
나뉜다.
외부에서 가하는 힘의 주파수가 힘이 가해진 이온이나
전자가 가진 고유 주파수와 같으면 공명이 일어난다.
공명이
일어나면 이온이나 전자는 원래보다 더 큰 진폭으로 진동을
하면서 해당 이온이나 전자를 가지고 있는 물질의 온도가
올라가게 된다.
이와 같이 공명을 일으키기 위해, 이온 공명
가열의 경우에는 수십 메가헤르츠 대역의 주파수를, 전자 공명
가열의 경우에는 수만 ~ 수십만 메가헤르츠 대역의 주파수를
사용한다.
중성 입자 빔 주입은 외부에서 가속된 고에너지의 중성 입자를
플라스마 속으로 투입하여 플라스마를 가열하는 방식이다.
투입된 중성 입자는 플라스마 내의 이온과 충돌을 일으켜
에너지를 전달하고 온도를 높인다.
중성 입자 빔 주입 방식과
공명 가열 방식을 사용하는 우리나라의 핵융합 연구 장치
케이스타는 1억 °C에서 48초간 플라스마를 유지하는 실험에
성공하였다.
① 케이스타는 고온의 플라스마를 얻기 위해 공명 가열 방식을
사용하고 있다.
② 핵융합 장치에서 공명을 일으킬 때 전자의 경우는 이온의 경우보다
더 높은 주파수를 사용한다.
③ 중성 입자 빔 주입 방식을 통해 플라스마 내로 투입되는 중성
입자는 플라스마 속에 들어와서 가속된다.
④ 공명 가열은 외부에서 가해지는 힘의 주파수와 그 힘을 받는
이온이나 전자의 고유 주파수가 같을 때 가능하다.
⑤ 지구에서 플라스마의 밀도를 더 높일 수 있다면 1억 °C보다 더
낮은 온도에서 핵융합 반응을 일으키는 것이 가능하다.
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