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2025년 9월 10일, 유타주 오렘의 유타 밸리 대학교에서 TPUSA 행사 "아메리칸 컴백 투어"의 무대에서 커크는 목에 총격을 맞아 사망했다. 총격은 MDT 오후 12시 20분(UTC 18시 20분)경 행사 시작 20분 만에 약 3,000명의 관중 앞에서 발생했다. 총격을 당하기 직전 커크는 총기 난사에 대해 토론하고 있었다. 한 학생이 "지난 10년간 미국에서 몇 건의 총기 난사가 있었는지 아십니까?"라고 물었고, 총격을 당하기 전 커크의 마지막 말은 "갱 폭력을 포함하나요, 아니면 포함하지 않나요?"라는 대답이었다.
커크는 팀파노고스 지역 병원으로 이송되었으며 위독한 상태였다가 그날 오후 사망 선고를 받았다. 사망 당시 커크는 31세였다. FBI 솔트레이크시티 특수요원 로버트 볼스는 수사가 "초기 단계"라고 설명하며 대중에게 정보를 제공해 줄 것을 촉구했다.
커크가 사망 선고를 받기 전 총격 사건 이후, 트럼프 대통령은 트루스 소셜에 커크를 위한 기도를 요청했다. 양당의 여러 저명한 정치인이 정치 폭력 행위를 비난하면서 이러한 정서에 동조했으며, 여러 국제 정상도 이에 동조했다. 트럼프는 커크를 기리기 위해 9월 14일 오후 6시까지 미국 전역의 모든 미국 국기를 조기로 게양하라는 명령을 내렸다. 극단주의자는 커크 살해 이후 폭력과 복수를 촉구했으며, 그의 죽음을 축하하거나 정당화한다고 비난한 사람에 대한 신상 정보를 게시했다.
네오맨 버스 GmbH() 또는 네오맨 버스 그룹()은 독일의 버스, 트롤리버스 및 코치 제조업체로, 2001년 MAN Nutzfahrzeuge AG가 네오플란 버스 GmbH를 인수하면서 설립되었다. 모회사는 트럭 및 기타 차량도 생산했지만, 네오맨은 버스 및 코치 생산에 중점을 두었다. 필스팅 공장에서 네오맨이 제작한 전기 트롤리버스는 네오플란 브랜드로 판매되었다.
모회사 MAN Nutzfahrzeuge는 나중에 네오맨을 버스 사업부라고 불렀다. 2008년 2월 1일, 네오맨이라는 이름은 사라지고 그 운영은 모회사에 완전히 통합되었으며, 네오플란 및 MAN 브랜드로 운영이 계속되었다.
필스팅에 있던 구 네오플란 공장은 2009년 4월 비세온 버스 GmbH에 인수되었다.
2025년 9월 10일, 미국의 우익~극우 정치 운동가, 작가, 언론인인 찰리 커크는 유타주 오렘에 위치한 유타 밸리 대학교 캠퍼스에서 연설 중 총격을 받아 사망했다. 미국 도널드 트럼프 대통령은 조기를 게양할 것을 명령하였으며, 9월 12일 타일러 로빈슨이 용의자로 지목되고 체포된 상태이다.
찰리 커크는 터닝 포인트 USA의 공동 설립자이자 CEO로 알려진 미국의 우익 정치 운동가, 작가, 언론인이다. 찰리 커크는 도널드 트럼프 미국 대통령의 측근이었으며, 소셜 미디어 등을 활용하여 강경 우익 운동에서 가장 영향력 있는 인물 중 한 명이 되었다. 워싱턴 포스트는 찰리 커크를 최근 몇 년간 "우파에서 가장 저명한 목소리 중 한 명"으로 묘사하였다.
약 3,000명이 이 행사에 참석했으며, 6명의 경찰관과 찰리 커크의 사설 경호원이 동행하였다.
파이낸셜 타임스에 따르면, 찰리 커크의 피살은 "미국 정치 생활에서 심화되는 분열과 점점 더 빈번해지는 폭력"의 시기에 발생하였다.
대략 오후 12시 20분 (MDT), 커크는 행사에서 연설하던 중 목에 총을 맞았다. 찰리 커크는 트랜스젠더에 의해 저질러진 총기 난사 사건의 수에 대한 질문에 답변하고 있었다.
찰리 커크와 한 청중 사이의 마지막 대화는 다음과 같다:
찰리 커크는 이어서 총격을 받았다. 대학에 따르면, 한 발의 총성이 약 떨어진 로지 센터 지붕에서 발사되어 커크의 목에 맞았다. 이 사건을 목격한 데저레트 뉴스 기자 엠마 피츠는 NPR에 "찰리 커크의 목 왼쪽에서 피가 너무 많이 났고, 그는 축 늘어졌다"고 말했다.
찰리 커크의 행사에는 약 3,000명의 인원이 참석했다. 현장에 있던 전 미국 하원 의원 제이슨 채프츠는 "총성이 울리자마자 모두 엎드려 흩어지고 소리를 지르기 시작했다"고 말했다. 또 다른 목격자는 더 뉴욕 타임스에 "무대 앞 사람들이 엎드리기 전까지는 아무도 엎드리지 않았다"며 "사람들이 파도처럼 엎드렸다"고 말했다. 한 목격자는 CBS 뉴스에 "사방에 피가 흐르고 있었고" 현장에는 "금속 탐지기 같은 것이 없었다"고 보고했다.
오후 12시 37분, 대학은 캠퍼스를 폐쇄하고 수업을 취소했으며 모든 사람에게 캠퍼스를 떠날 것을 촉구했다. 오후 2시 1분, 대학은 학생들에게 "경찰관이 안전하게 캠퍼스를 벗어나도록 호위할 때까지 제자리에 대피하라"고 요청했다.
찰리 커크의 사망은 도널드 트럼프 대통령이 오후 2시 40분 트루스 소셜 계정을 통해 발표하였다.
미국 대통령 도널드 트럼프, 영부인 멜라니아 트럼프, 부통령 JD 밴스, 국무장관 마코 루비오, 국방장관 피트 헤그세스, 상원 다수당 원내대표 존 튠, 법무장관 팸 본디, 보건장관 로버트 F. 케네디 주니어, 전 대통령 조지 W. 부시, 전 부통령 마이크 펜스, 전 상원의원 밋 롬니 등으로부터 위로의 메시지가 쏟아졌다. 하원의장 마이크 존슨은 찰리 커크의 사망을 큰 비탄이라고 부르며 그를 가장 강력한 보수 목소리 중 한 명으로 묘사했다. 존슨은 찰리 커크를 위한 묵도와 기도를 위해 미국 하원 회의 중 투표를 잠시 중단했으며, 트럼프 대통령은 커크를 기리기 위해 그 일요일 오후 6시까지 모든 국기를 조기 게양할 것을 명령했다.
총격 사건 이후, 커크가 여전히 위독한 상태로 여겨졌을 때, 마이크 존슨 하원의장은 미국 하원에서 커크를 위해 30초간 묵도를 가졌으며, 모든 하원 의원이 이를 준수했다. 묵도가 끝난 후 로렌 보버트 하원의원 (콜로라도주 공화당)은 커크를 위한 구두 기도를 요청했다. 민주당 의원들은 즉시 의회 공화당 의원들이 커크의 피살과 같은 날 발생한 학교 총격 사건을 무시하고 있다고 비난하며 야유를 보냈다. 그 순간은 여러 차례의 호출 끝에 존슨 의장이 질서를 회복하기 전까지 당파적인 논쟁으로 얼룩졌다. 이 교환 중에 안나 파울리나 루나 하원의원 (플로리다주 공화당)은 민주당 의원들을 향해 "개자식들이 이 모든 것을 야기했다"와 같은 욕설을 외친 것으로 알려졌다.
트럼프는 찰리 커크의 죽음을 급진 좌파의 탓으로 돌리며 그들이 "찰리 같은 훌륭한 미국인들을 나치에 비유했다"고 말했다. 일론 머스크, 크리스토퍼 루포, 데릭 밴 오든 하원의원, 블레이크 마스터스는 이 공격에 대해 좌파를 비난하였다.
미국의 전 대통령인 빌 클린턴, 버락 오바마, 조 바이든을 포함한 미국 민주당 정치인들, 전 부통령 카멀라 해리스, 전 국무장관 힐러리 클린턴, 전 교통장관 피트 부티지지, 전 하원의장 낸시 펠로시, 상원 소수당 원내대표 척 슈머, 하원 소수당 원내대표 하킴 제프리스, 미시간 주지사 그레천 휘트머, 펜실베이니아 주지사 조시 샤피로, 미네소타 주지사 팀 월즈, 뉴욕 주지사 캐시 호컬, 버몬트 상원의원 버니 샌더스, 펜실베이니아 상원의원 존 페터먼, 뉴욕 시장 에릭 애덤스, 전 뉴욕 주지사 앤드루 쿠오모, 뉴욕 시장 후보 조란 맘다니, 뉴욕 하원의원 알렉산드리아 오카시오코르테스, 그리고 전 하원의원 개브리엘 기퍼즈와 그녀의 남편 마크 켈리 상원의원도 이번 총격 사건에 대해 비난하였다.
뉴욕 양키스는 찰리 커크가 총격을 받은 지 몇 시간 후, 그리고 경기가 시작되기 전에 그의 죽음을 애도하는 묵념을 가졌다.
유타 주지사 스펜서 콕스는 잠재적인 사형 집행 가능성을 언급하며 "이것은 정치적 암살임이 매우 분명하다..."고 말했다.
미국 외 국가.
영국 총리 키어 스타머와 전 총리 보리스 존슨 및 리즈 트러스는 애도를 표했다. 이스라엘 총리 베냐민 네타냐후는 X에 게시물을 통해 커크를 위한 기도를 올렸다. 캐나다 총리 마크 카니와 이탈리아 총리 조르자 멜로니 또한 애도를 표하고 총격 사건을 비난했다. 아르헨티나 대통령 하비에르 밀레이는 애도를 표했다. 뉴질랜드 부총리 데이비드 시모어와 외교부 장관 윈스턴 피터스는 공개적으로 애도를 표하고 총격 사건을 비난했다.
유타 밸리 대학교는 위성 캠퍼스를 포함한 모든 캠퍼스에서 9월 15일까지 수업과 활동을 중단했다.
개빈 뉴섬 캘리포니아 주지사 또한 캘리포니아 발의안 50을 지지하는 예정된 정치 행사를 그날 오후에서 다음 주로 연기했다.
칼링 브루어리()는 1840년 토머스 칼링(Thomas Carling)이 캐나다 런던에 설립한 맥주 양조업체이다. 칼링 라거는 1952년 처음으로 영국에서 판매되었고, 1980년대 초반에는 판매량 기준 영국에서 가장 인기 있는 맥주 브랜드가 되었다. 이 회사는 캐나다 브루어리즈(Canadian Breweries)에 인수되었고, 이후 칼링 오키프(Carling O'Keefe)로 사명을 변경하였고, 다시 몰슨 브루어리(Molson Brewery)와 합병하였다. 몰슨은 다시 쿠어스와 합병하여 몰슨 쿠어스가 되었다.
칼링의 기원은 1818년으로 거슬러 올라간다. 영국 요크셔 출신 농부였던 토머스 칼링과 그의 가족이 즉 오늘날의 캐나다 온타리오주의 런던에 해당되는 어퍼캐나다에 정착했다. 그는 에일 맥주를 양조했고 이 맥주는 인기를 끌게 되었다. 결국 그는 양조업을 본격적으로 시작했다. 최초의 칼링 양조장은 솥 두 개, 맷돌을 돌리는 말 한 마리, 그리고 맥즙통에서 일하는 여섯 명의 인부들로 운영되었으며, 칼링은 런던(온타리오) 거리에서 손수레로 맥주를 팔았다.
1840년에 칼링은 런던에서 작은 양조장을 시작해 지역 군부대 병사들에게 맥주를 판매했다. 1878년, 그의 아들 존과 윌리엄은 런던에 5층 규모의 양조장을 지었으나, 4년도 채 되지 않아 1879년 2월 13일 화재로 전소되었다. 회사의 수석 파트너이자 기술 책임자였던 윌리엄 칼링은 화재 진압을 돕던 중 폐렴에 걸려 사망했다. 남은 동업자들은 그의 부재에도 불구하고 회사를 계속 운영했다. 토머스 칼링의 아들인 존 칼링은 1911년에 사망했고, 이후 회사는 여러 차례 주인이 바뀌었다.
1927년, 칼링은 온타리오주 런던에서 영국 런던까지 최초로 비행하는 사람에게 25,000달러의 상금을 걸었다. 이 도전은 스틴슨 디트로이터(Stinson Detroiter) 단엽기에 탑승한 테리 털리 대위와 제임스 메드캘프 중위에 의해 시도되었다. 비행기는 1927년 9월 1일 런던(온타리오)에서 출발해 뉴펀들랜드까지 도착했지만, 북대서양 상공에서 실종되었다.
칼링은 1930년 온타리오 브루잉 코퍼레이션(Brewing Corporation of Ontario, )과 합병했다. BCO는 1932년 합작회사를 통해 미국 시장에 칼링을 출시했으며, 1934년 토론토의 오키프 브루어리를 인수했다. BCO는 1937년 캐나다 브루어리즈(CBL)가 되었다. 사장 E. P. 테일러의 지도 아래, CBL은 캐나다 전역의 여러 양조장을 인수하면서 칼링을 전국 브랜드로 성장시켰다. 이 중 다수의 양조장은 칼링과 오키프 맥주를 양조하는 곳으로 전환되었고, 칼링 레드 캡(Carling Red Cap)은 1960년대 온타리오에서 가장 인기 있는 맥주 브랜드가 되었다. (캐나다에서 주류 판매는 전국 단위가 아닌 주 단위로 규제된다.) 이 브랜드는 이후 시장에서 사라졌다가 1994년에 부활을 시도했으나 실패했다.
칼링 브랜드는 1952년 CBL과 영국 양조업자들의 합작을 통해 영국 시장에 진출했다. 이 합작회사는 결국 영국 최대의 양조업체인 배스 채링턴(Bass Charington)이 되었다. 1969년 CBL이 로드만스(Rothmans)에 매각된 후, 회사는 1973년 칼링 오키프(Carling O'Keefe)로 이름이 바뀌었다. 1989년, 칼링 오키프는 몰슨과 합병했고, 몰슨은 2005년 쿠어스와 합병하여 몰슨 쿠어스 양조 회사가 되었다. 몰슨 쿠어스는 지금도 캐나다 전역에서 칼링 블랙 라벨(Carling Black Label)을 양조하고 판매하고 있다.
칼링은 1980년대 초반 영국에서 판매량 기준 가장 인기 있는 맥주 브랜드가 되었다.[출처 필요] 1999년 영국 내 판매량은 10억 파인트였고, 2007년에는 23억 파인트(전 세계 60억 파인트 이상), 2009년에는 41억 파인트(전 세계 116억 파인트), 2010년에는 전 세계적으로 176억 파인트, 2011년에는 249억 파인트가 판매되었다. 2016년에는 새로운 기록을 세우며 영국에서만 79억 파인트, 전 세계적으로 836억 파인트가 판매되었다.
영국 최대 펍 체인인 J D 웨더스푼(J D Wetherspoon)은 2009년 9월 칼링 판매를 중단하고 덴마크 양조업체 칼스버그와 7년간 독점 계약을 체결했다. 2011년 1분기부터 웨더스푼은 다시 암스텔, 칼링, 하이네켄, 스타로프라멘을 판매했으며, 이는 칼스버그보다 높은 가격에 판매되었다.
2017년, 영국 국세청(HMRC)은 칼링이 2012년 9월 1일부터 2015년 1월 31일 사이에 5천만 파운드 이상의 세금을 덜 납부했다며 세금 재판에 회부했다. 그러나 이 회사는 라거의 실제 도수가 4% 과세 기준에 해당하지 않는다는 주장을 펼쳐 승소했다. 칼링은 알코올 도수가 4%라고 광고하지만 실제 양조 시 도수는 3.7%에서 4.3% 사이였다고 몰슨 쿠어스 측은 밝혔다. HMRC가 제기한 재판에서 회사 측은 세금 절감을 위해 알코올 도수를 낮췄다고 주장했다. 영국 주세법은 알코올 도수가 높을수록 높은 세율을 적용한다. EU 법은 맥주의 자연스러운 도수 변동을 0.5%까지 허용하며, 회사는 소비자가 오도되고 있다고는 생각하지 않는다고 강조했다. 재판 문서에 따르면 몰슨 쿠어스 유럽 부사장 필립 러더퍼드(Philip Rutherford)는 라벨을 바꾸지 않은 핵심 이유가 소매업자(펍 체인 및 슈퍼마켓 포함)가 세금 절감분에서 ‘몫’을 요구하지 못하게 하기 위함이었다고 증언했다.
몰슨 쿠어스의 자회사인 칼링은 1993년 두 번째 시즌부터 2001년까지 잉글랜드 프리미어리그의 타이틀 스폰서였으며, 한 시즌 최다 득점자에게 수여하는 상인 골든 부트의 명칭 역시 칼링 골든 부트로 불렸다. 또한 2016년부터 2019년까지 다시 공식 파트너로 활동했다가 버드와이저에 의해 대체되었으며, 1998년부터 2007년까지 영국의 음악 축제인 레딩 &amp; 리즈 페스티벌의 스폰서이기도 했다. 칼링은 스코틀랜드 축구 국가대표팀의 공식 맥주이며, 2010년과 2011년에는 스코티시컵의 스폰서였다. 2012년에는 풋볼 리그 컵(당시 칼링 컵)의 9년간 스폰서십을 종료했다. 2013년부터는 북아일랜드 IFA 프리미어십을 후원했다. 칼링은 2003년부터 2010년까지 스코틀랜드의 양대 축구 클럽인 셀틱과 레인저스의 스폰서이기도 했다. 2022–23 시즌 현재 칼링은 남자 및 여자 FA컵 두 대회 모두 스폰서로서 후원하고 있다.
칼링은 영국의 라이브 음악 후원에서도 주요 역할을 했으며, 브릭스톤 아카데미를 포함한 아카데미 뮤직 그룹 공연장의 스폰서였다가 O2로 교체되었다.
1927년 칼링은 캐나다 또는 영국 조종사가 런던(온타리오)에서 영국 런던까지 최초로 비행할 경우 25,000달러의 상금을 제안했다. 이 제안은 찰스 린드버그의 성공적인 대서양 횡단 비행 직후에 이루어졌다. 조종사 테런스 털리와 항법사 제임스 메드캘프가 이 도전에 나섰고, 스틴슨 SM-1기에 탑승했다. 1927년 8월 29일 비행기가 이륙했으나 짙은 안개로 곧 회항했다. 며칠 뒤 두 번째 시도에서 뉴펀들랜드 하버 그레이스까지 도착했고, 9월 7일 런던으로 향했다. 그러나 이틀 동안 그들에 대한 목격 소식이 없자, 바다에서 실종된 것으로 추정되었다.
칼링은 1972년과 1973년에 나스카 윈스턴 컵 시리즈에서 레이스 드라이버 래리 스미스(Larry Smith)를 후원했다. 스미스는 1973년 탈라데가 500(Talladega 500) 경기 중 사고로 사망했다. 1974년, 회사는 캐나다 출신 드라이버 얼 로스를 후원했다. 로스는 그해 모터 스테이트 400(Motor State 400)에서 2위를 차지한 뒤 칼링 팀이 주니어 존슨의 11번 차량 팀(드라이버 케일 야보로)과 합병되었다. 야보로는 시즌 동안 여섯 번 우승했으며, 칼링 스폰서십 하에서 네 번의 추가 우승을 거두었다. 로스는 마틴즈빌 스피드웨이에서 충격적인 우승을 차지하며 스포츠계를 놀라게 했다. 그럼에도 불구하고 칼링은 1977년까지 지속될 예정이던 계약을 체결했음에도 불구하고 뜻밖에 후원을 중단했다.
벌지국민학교 송곡분교는 경상북도 고령군 다산면 송곡리에 있었던 국민학교 분교이다.
성산초등학교 사부분교는 경상북도 고령군 성산면 사부리에 있었던 초등학교 분교이다.
마힌드라 트럭 및 버스 사업부()는 이전 마힌드라 나비스타() / 마힌드라 인터내셔널로 불렸던 인도의 상용차 제조업체로, 2005년 미국의 나비스타 인터내셔널(49%)과 인도의 자동차 제조업체 마힌드라 &amp; 마힌드라(51%)의 합작 투자로 설립되었다. 마힌드라 &amp; 마힌드라(Mahindra &amp; Mahindra Ltd)로 분리되어 별도의 사업부가 되었다.
마힌드라 트럭 및 버스 사업부의 본사는 푸네 친츠와드에 있으며, 생산 라인은 푸네 차칸에 있는 마힌드라 차량 제조사(Mahindra Vehicles Manufacturers Ltd.) 내부에 있다.
2016년 마힌드라 트럭 및 버스 사업부는 인도 도로 교통 및 고속도로부와 함께 도로 안전을 위한 공동 캠페인인 전국 #HaveaSafeJourney (#HASJ) 인식 캠페인을 발표했다. 이 캠페인의 일환으로 도로 안전 문제와 관련된 30편의 단편 소설 공모전이 열렸고, 이듬해 책으로 출판되었다. 책에 기여한 유명 작가로는 프로젝트 고문으로도 활동한 투힌 신하, 키란 만랄과 판카지 두베이 등이 있다.
월막국민학교는 경상북도 고령군 쌍림면 월막리에 있었던 국민학교이다.
히요시촌()은 일본 아이치현 야나군에 설치되었던 촌이다. 현재의 신시로시의 일부에 해당한다.
히요시촌()은 일본 기후현 도키군에 설치되었던 촌이다. 현재의 미즈나미시의 일부에 해당한다.
아키요촌()은 일본 기후현 도키군에 설치되었던 촌이다. 현재의 미즈나미시·도키시의 일부에 해당한다.
회천국민학교는 대한민국 경상북도 고령군 우곡면 야정리에 있었던 국민학교이다.
운수국민학교 화암분교는 대한민국 경상북도 고령군 운수면 화암리에 있었던 국민학교 분교이다.
물리학에서 영-라플라스 방정식(, )은 표면장력 또는 벽 장력 현상으로 인해 물과 공기와 같은 두 정지 유체 사이의 계면을 가로질러 유지되는 모세관 압력 차이를 설명하는 방정식으로, 후자의 사용은 벽이 매우 얇다고 가정할 때에만 적용할 수 있다. 영-라플라스 방정식은 압력 차이를 표면 또는 벽의 모양과 연관시키며, 정지 모세관 표면 연구에 근본적으로 중요하다. 이 방정식은 계면이 표면 (두께가 0)으로 간주되는 계면에서 만나는 정지 유체에 대한 법선 응력 평형의 진술이다.
여기서 formula_2는 라플라스 압력으로, 유체 계면을 가로지르는 압력 차이(외부 압력에서 내부 압력을 뺀 값), formula_3는 표면장력 (또는 벽 장력), formula_4은 표면에서 바깥쪽으로 향하는 단위 법선, formula_5는 평균곡률, 그리고 formula_6과 formula_7는 주 곡률반지름이다. 정지 계면은 접선 응력이 없을 때만 가능하므로 법선 응력만 고려된다는 점에 유의한다.
이 방정식은 1805년에 표면장력의 정성 이론을 개발한 토머스 영과 다음 해에 수학적 설명을 완성한 피에르시몽 드 라플라스 후작의 이름을 따서 명명되었다. 카를 프리드리히 가우스가 1830년에 요한 베르누이의 가상일 원리를 사용하여 미분 방정식과 경계 조건을 모두 유도함으로써 영과 라플라스의 작업을 통합했기 때문에 때때로 영-라플라스-가우스 방정식이라고도 불린다.
비누막.
중력이 없는 비누막처럼 압력 차이가 0이면, 계면은 극소곡면의 모양을 취한다.
유화액.
이 방정식은 또한 유화액을 만드는 데 필요한 에너지도 설명한다. 유화액의 작고 곡률이 큰 액적을 형성하려면 작은 반지름으로 인해 발생하는 큰 압력을 극복하기 위해 추가 에너지가 필요하다.
작은 액적일수록 더 큰 라플라스 압력은 유화액에서 가장 작은 액적에서 분자가 확산되게 하고 오스트발트 숙성을 통해 유화액의 조대화를 유도한다.
튜브 내 모세관 압력.
충분히 좁은 (즉, 보건수가 낮은) 원형 단면(반지름 a)의 튜브에서 두 유체 사이의 계면은 반지름 R인 구 표면의 일부인 메니스커스를 형성한다. 이 표면을 가로지르는 압력 차이는 반지름과 표면장력 γ에 의해 다음과 같이 관련된다.
이는 구형 형태로 영-라플라스 방정식을 접촉각 경계 조건과 함께, 그리고 메니스커스 바닥에서 지정된 높이 경계 조건을 사용하여 작성함으로써 보여질 수 있다. 이 해는 구의 일부이며, 위에서 보여진 압력 차이에 대해서만 해가 존재한다. 이는 압력 차이를 지정하는 다른 방정식이나 법칙이 없기 때문에 중요하다. 특정 압력 차이 값에 대한 해의 존재성이 이를 규정한다.
구의 반지름은 접촉각 θ만의 함수이며, θ는 다시 해당 유체와 유체가 접촉하는 용기 재료의 정확한 속성에 따라 달라진다.
따라서 압력 차이는 다음과 같이 쓸 수 있다.
정역학적 평형을 유지하기 위해 유도된 모세관 압력()은 높이 h의 변화에 의해 균형을 이룬다. 이 h는 젖음각이 90°보다 작거나 큰지에 따라 양수 또는 음수가 될 수 있다. 밀도 ρ인 유체의 경우,
여기서 g는 중력 가속도이다. 이는 1718년에 이 효과를 연구한 제임스 주린의 이름을 따서 주린의 법칙() 또는 주린 높이()라고도 알려져 있다.
해수면에서 공기 중 물로 채워진 유리 튜브의 경우:
이므로 수주의 높이는 다음과 같다.
따라서 2mm 폭(반지름 1mm) 튜브의 경우 물은 14mm 상승한다. 그러나 반지름 0.1mm의 모세관 튜브의 경우 물은 14cm(약 6 인치) 상승한다.
모세관 현상과 중력.
중력의 효과도 포함하여, 자유 표면과 h=0 수준에서 유체 사이의 압력 차이가 Δp와 같을 때, 계면이 평형 상태일 때 Δp, 정수압, 그리고 표면장력의 효과 사이에 균형이 있다. 영-라플라스 방정식은 다음과 같다.
유체-유체 계면의 평균곡률이 이제 h에 따라 달라진다는 점에 유의한다.
이 방정식은 특성 길이 척도인 모세관 길이를 사용하여 무차원화될 수 있다.
그리고 특성 압력
표준 온도 압력에서 깨끗한 물의 모세관 길이는 약 2 mm이다.
무차원 방정식은 다음과 같다.
다마쓰쿠리군()은 일본 미야기현(무쓰국·리쿠젠국)에 있던 군이다.
1878년 행정 구역으로 발족 당시의 군역은 오사키시의 일부에 해당한다. 같은 해 오니코베촌을 구리하라군으로부터 편입했다.
콘트레일(, Contrail, 2017년 4월 1일 ~ )은 일본의 경주마, 종모마다.
비누막()은 공기로 둘러싸인 얇은 액체(대개 물 기반) 층이다. 예를 들어, 두 개의 비눗방울이 접촉하면 합쳐지면서 그 사이에 얇은 막이 생성된다. 따라서 거품은 플래토 경계로 연결된 막의 네트워크로 구성된다. 비누막은 수학에서 널리 사용되는 극소곡면의 모델 시스템으로 사용될 수 있다.
일상 경험에 따르면 물이나 다른 순수 액체로는 비눗방울을 형성하는 것이 불가능하다. 실제로 분자 규모에서 계면활성제로 구성된 비누가 막을 안정화하는 데 필요하다. 대부분의 경우 계면활성제는 양친매성인데, 이는 소수성 부분과 친수성 부분을 모두 가진 분자라는 의미이다. 따라서 이들은 공기/물 계면에 우선적으로 배열된다 (그림 1 참조).
계면활성제는 막 양쪽 표면 사이에 반발력을 생성하여 막이 얇아지고 결과적으로 터지는 것을 방지함으로써 막을 안정화시킨다. 이는 분리 압력과 관련된 계산을 통해 정량적으로 보여줄 수 있다. 주요 반발 메커니즘은 입체적(계면활성제가 얽힐 수 없음) 및 정전기적(계면활성제가 대전된 경우)이다.
또한, 계면활성제는 마랑고니 효과로 인해 막을 두께 변동에 대해 더 안정하게 만든다. 이는 계면에 탄성을 부여한다. 표면 농도가 표면에 균일하게 분산되지 않으면 마랑고니 힘이 표면 농도를 재균일화하는 경향이 있다 (그림 2 참조).
안정화 계면활성제가 존재하더라도 비누막은 영원히 지속되지 않는다. 물은 대기 습도에 따라 시간이 지남에 따라 증발한다. 더욱이 막이 완벽하게 수평이 아니면 중력으로 인해 액체가 아래쪽으로 흐르고 액체가 바닥에 축적된다. 위쪽에서는 막이 얇아져 터진다.
표면장력의 중요성: 극소곡면.
수학적 관점에서 비누막은 극소곡면이다. 표면장력은 단위 면적당 표면을 생성하는 데 필요한 에너지이다. 막은 다른 모든 물체나 구조물과 마찬가지로 최소 퍼텐셜 에너지 상태로 존재하는 것을 선호한다. 에너지를 최소화하기 위해 자유 공간의 액체 방울은 주어진 부피에 대해 최소 표면적을 갖는 구형을 자연스럽게 가정한다. 물웅덩이와 막은 중력 및 기판 원자에 대한 분자간 힘과 같은 다른 힘의 존재하에 존재할 수 있다. 후자의 현상은 젖음이라고 불린다. 기판 원자와 막 원자 사이의 결합력은 총 에너지를 감소시킬 수 있다. 이 경우 물체의 가장 낮은 에너지 구성은 가능한 한 많은 막 원자가 가능한 한 기판에 가깝게 있는 구성일 것이다. 이는 무한히 얇은 막이 기판 위로 무한히 넓게 퍼지는 결과를 낳을 것이다. 실제로는 접착 젖음(표면 최대화 유발) 효과와 표면장력(표면 최소화 유발) 효과가 서로 균형을 이룰 것이다. 안정적인 구성은 물체에 작용하는 힘에 따라 방울, 웅덩이 또는 얇은 막이 될 수 있다.
비누막의 훈색 색깔은 (내부 및 외부) 반사된 빛 파동의 간섭에 의해 발생하며, 이를 박막 간섭이라고 부르며 막의 두께에 의해 결정된다. 이 현상은 무지개 색깔의 기원(내부적으로 반사된 빛의 굴절에 의해 발생)과는 다르며, 젖은 도로 위 기름때에서 색깔을 유발하는 현상과 동일하다.
계면활성제를 잘 선택하고 대기 습도와 공기 움직임을 적절하게 제어하면 수평 비누막은 몇 분에서 몇 시간 동안 지속될 수 있다. 반대로 수직 비누막은 중력의 영향을 받아 액체가 배수되어 위쪽이 얇아진다. 색깔은 막의 두께에 따라 달라지며, 이는 그림 4 상단에서 볼 수 있는 색깔 있는 간섭 무늬를 설명한다.
검은 반점.
배수 후기 단계에서는 날카로운 모서리를 가진 검은 반점이 형성되기 시작한다. 이 반점들은 일반 비누막보다 상당히 얇아서(&lt; 100 nm) 검은 간섭색을 띤다. 검은 반점이 형성될 수 있는지는 비누 농도에 따라 달라지며, 두 가지 유형의 검은 막이 있다.
배수가 계속되면 검은 반점이 결국 전체 비누막을 뒤덮으며, 극도로 얇음에도 불구하고 최종 검은 막은 매우 안정적일 수 있으며 몇 분 동안 지속될 수 있다.
터짐.
비누막이 불안정하면 터지면서 끝난다. 막 어딘가에 구멍이 생기고 매우 빠르게 열린다. 실제로 표면장력은 표면 최소화로 이어지고, 따라서 막의 사라짐으로 이어진다. 구멍 개방은 즉각적이지 않으며 액체 관성에 의해 늦춰진다. 관성력과 표면장력의 균형은 개방 속도로 이어진다.
formula_1 여기서 formula_2는 액체 표면장력, formula_3는 액체 밀도, formula_4는 막 두께이다.
라플라스 압력()은 두 유체 영역 사이의 경계를 형성하는 곡면의 안팎의 압력 차이다. 압력 차이는 액체와 기체, 또는 두 개의 섞이지 않는 액체 사이 계면의 표면장력에 의해 발생한다.
라플라스 압력은 다음으로 주어지는 영-라플라스 방정식으로부터 결정된다.
여기서 formula_2과 formula_3는 주곡률 반경이고 formula_4 (또는 formula_5로도 표기)는 표면장력이다. 이 값들의 부호는 다양하지만, 부호 규약은 일반적으로 볼록할 때 양의 곡률을, 오목할 때 음의 곡률을 지시한다.
라플라스 압력은 거품이나 물방울과 같은 구형 형태 내부의 압력 차이를 결정하는 데 일반적으로 사용된다. 이 경우 formula_2 = formula_3이다.
액체 내부의 기포의 경우, 표면은 하나뿐이다. 액체 벽을 가진 기포의 경우, 그 너머는 다시 기체이며, 두 개의 표면이 각각 총 압력 차이에 기여한다.
기포가 구형이고 외부 반경이 내부 반경과 작은 거리 formula_9만큼 다르다면, 외부 및 내부 기체 영역 사이의 압력 차이는 다음과 같다.
흔히 사용되는 예시는 순수한 물 속의 기포 내부 압력을 찾는 것이다. 여기서 formula_4는 25 °C (298 K)에서 72 mN/m이다. 기포 내부의 추가 압력은 세 가지 기포 크기에 대해 다음과 같이 주어진다.
1 mm 기포는 무시할 수 있는 추가 압력을 가진다. 그러나 직경이 약 3 μm일 때, 기포 내부는 외부보다 1기압 더 높다. 기포가 수백 나노미터에 불과할 때는 내부 압력이 여러 기압에 달할 수 있다. 분자 활성제나 오염 물질이 존재할 경우 분자의 표면 장력이 훨씬 작아질 수 있다는 점을 명심해야 한다. 동일한 계산을 물 속의 작은 기름 방울에 대해 수행할 수 있는데, 계면활성제와 비교적 낮은 계면 장력 formula_4 = 5~10 mN/m가 존재하더라도 직경 100 nm 방울 내부의 압력은 여러 기압에 도달할 수 있다.
이상적인 고체 표면()은 평평하고, 단단하며, 완벽하게 매끄럽고, 화학적으로 균일하며, 접촉각 이력 현상이 없다. 제로 이력 현상은 전진 및 후퇴 접촉각이 동일함을 의미한다.
다시 말해, 오직 하나의 열역학적으로 안정한 접촉각이 존재한다. 이러한 표면에 액체 방울을 놓으면 그림 1과 같이 특징적인 접촉각이 형성된다. 또한 이상적인 표면에서는 방울이 교란되더라도 원래 모양으로 돌아온다. 다음 유도는 이상적인 고체 표면에만 적용된다. 이는 계면이 움직이지 않고 상 경계선이 평형 상태에 있는 경우에만 유효하다.
그림 3은 세 가지 상이 만나는 접촉선을 보여준다. 열역학적 평형 상태에서 세 상 사이의 경계선을 따라 작용하는 단위 길이당 순 힘 (물리학)은 0이어야 한다. 각 계면을 따라 방향으로 작용하는 순 힘의 구성 요소는 다음과 같다.
여기서 α, β, θ는 표시된 각도이고 γij는 표시된 두 상 사이의 표면 에너지이다. 이 관계는 그림 4에 표시된 노이만 삼각형으로 알려진 삼각형의 아날로그로도 표현할 수 있다. 노이만 삼각형은 formula_4라는 기하학적 제약과 일치하며, 이에 사인 법칙과 코사인 법칙을 적용하면 계면 각도가 표면 에너지의 비율에 따라 어떻게 달라지는지 설명하는 관계가 도출된다.
이 세 가지 표면 에너지는 삼각형의 변을 형성하므로, 삼각 부등식, γij &lt; γjk + γik에 의해 제약된다. 이는 어떤 표면 장력도 다른 두 표면 장력의 합을 초과할 수 없음을 의미한다. 이 부등식을 따르지 않는 표면 에너지를 가진 세 가지 유체가 접촉하게 되면, 그림 3과 일치하는 평형 구성은 존재하지 않는다.
그림 5에 표시된 것처럼 β 상이 평평하고 단단한 표면으로 대체되면 β = π가 되고, 두 번째 순 힘 방정식은 영 방정식으로 단순화된다.
이는 세 가지 상인 고체, 액체 및 기체 사이의 표면 장력을 관련시킨다. 이어서, 이는 관련된 세 가지 표면 에너지를 알면 고체 표면 위의 액체 액적의 접촉각을 예측한다. 이 방정식은 "기체" 상이 첫 번째 "액체" 상의 액적과 섞이지 않는 다른 액체인 경우에도 적용된다.
실제 매끄러운 표면과 영의 접촉각.
영 방정식은 완벽하게 평평하고 단단한 표면을 가정한다. 많은 경우 표면은 이러한 이상적인 상황과는 거리가 멀며, 여기서는 두 가지 경우가 고려된다. 즉, 거친 표면의 경우와 여전히 실제적인(유한한 강성을 가진) 매끄러운 표면의 경우이다. 완벽하게 매끄러운 표면에서도 방울은 전진 접촉각(formula_6)부터 후퇴 접촉각(formula_7)까지 넓은 범위의 접촉각을 나타낸다. 평형 접촉각(formula_8)은 타드모어(Tadmor)가 보여준 바와 같이 formula_6와 formula_7로부터 계산될 수 있다.
영-뒤프레 방정식과 퍼짐 계수.
영-뒤프레 방정식(토마스 영 1805, 루이스 뒤프레 1855)은 γSG 또는 γSL이 다른 두 표면 에너지의 합보다 클 수 없음을 명시한다. 이 제약의 결과는 γSG &gt; γSL + γLG일 때 완전한 젖음이 예측되고, γSL &gt; γSG + γLG일 때 젖음이 없음을 예측한다. 영-뒤프레 방정식에 해가 없다는 것은 해당 상황에서 0도와 180도 사이의 접촉각을 가진 평형 구성이 없음을 나타내는 지표이다.
젖음 정도를 측정하는 유용한 매개변수는 퍼짐 매개변수 S이다.
S &gt; 0일 때 액체는 표면을 완전히 젖게 한다 (완전 젖음).
S &lt; 0일 때 부분 젖음이 발생한다.
퍼짐 매개변수 정의를 영의 관계와 결합하면 영-뒤프레 방정식이 나온다.
이는 S &lt; 0일 때만 θ에 대한 물리적 해를 갖는다.
베르기우스 공정()은 고온 고압에서 고휘발성 역청탄을 수소화하여 합성 연료로 사용되는 액체 탄화수소를 생산하는 방법이다. 이 공정은 1913년 프리드리히 베르기우스가 처음 개발했다. 1931년에 베르기우스는 고압화학 개발로 노벨 화학상을 수상했다.
석탄은 미세하게 분쇄된 후 뜨거운 가스 흐름에서 건조된다. 건조된 제품은 공정에서 재활용된 중유와 혼합된다. 일반적으로 혼합물에 촉매가 첨가된다. 수년에 걸쳐 텅스텐 또는 이황화 몰리브데넘, 주석 또는 니켈 올레산염 등 여러 촉매가 개발되었다. 또는 석탄에 존재하는 황화 철이 공정에 충분한 촉매 활성을 가질 수 있는데, 이것이 원래의 베르기우스 공정이었다.
혼합물은 반응기로 펌프질된다. 반응은 400 ~ 500 °C의 온도와 20 ~ 70 MPa의 수소 압력에서 일어난다. 반응은 중유, 중간유, 가솔린 및 가스를 생성한다. 전체 반응은 다음과 같이 요약할 수 있다.
반응로에서 직접 생성된 제품은 일반적인 수소첨가처리 촉매를 통과시켜 안정화해야 한다. 제품 흐름은 사이클로알케인과 방향족 화합물이 풍부하고 알케인(파라핀)이 적으며 알켄(올레핀)이 매우 적다. 다른 분획물은 원하는 품질의 합성 연료를 생산하기 위해 추가 처리(크래킹, 촉매 개질)를 거칠 수 있다. 플랫폼밍과 같은 공정을 통과하면 대부분의 사이클로알케인이 방향족 화합물로 전환되고 회수된 수소는 공정으로 재활용된다. 플랫폼밍에서 나온 액체 제품은 75% 이상의 방향족 화합물을 함유하고 연구 옥탄가 (RON)가 105를 넘는다.
전반적으로 공정에 직접 투입된 탄소의 약 97%가 합성 연료로 전환될 수 있다. 그러나 수소 생성에 사용된 탄소는 이산화탄소로 손실되어 공정의 전체 탄소 효율을 감소시킨다.
석탄 재 및 촉매와 혼합된 비반응성 타르성 화합물의 잔류물이 남는다. 잔류물 흐름에서 탄소 손실을 최소화하려면 저회분 사료가 필요하다. 일반적으로 석탄은 무게 기준으로 10% 미만의 회분을 가져야 한다. 공정에 필요한 수소는 석탄 또는 잔류물에서 수증기 개질을 통해 생산할 수도 있다. 일반적인 수소 요구량은 건조, 무회분 석탄 1톤당 약 80kg의 수소이다. 일반적으로 이 공정은 수소화와 유사하다. 출력은 중유, 중간유, 가솔린의 세 가지 수준이다. 중간유는 더 많은 가솔린을 얻기 위해 수소화되고, 중유는 석탄과 다시 혼합되어 공정이 재시작된다. 이런 식으로 중유 및 중간유 분획도 이 공정에서 재사용된다.
베르기우스 연구의 가장 최근 진화는 1981년부터 1985년까지 운영된 앨라배마주 윌슨빌의 2단계 수소액화 플랜트이다. 이곳에서는 미세하게 분쇄된 석탄과 재활용 공여 용매를 사용하여 열과 수소 압력 하에 석탄 추출물이 제조되었다. 석탄 분자가 분해됨에 따라 자유 라디칼이 형성되며, 이는 공여 용매로부터 수소 원자를 흡수하여 즉시 안정화된다. 추출물은 추가 수소 공급을 받는 촉매 유동층 수소화분해기(H-Oil 유닛)로 이동하여 저분자량 탄화수소를 형성하고 석탄에 원래 존재했던 황, 산소, 질소를 분리한다. 액체 제품의 일부는 수소화된 공여 용매로, 이는 1단계로 돌아간다. 액체 제품의 나머지는 증류를 통해 다양한 비점 범위 제품과 회분 잔류물로 분별된다. 회분 잔류물은 커-맥기 임계 용매 탈회분 유닛으로 이동하여 추가 액체 제품과 미반응 석탄 및 중질 잔류물을 포함하는 고회분 물질을 생성하며, 상업적 플랜트에서는 이를 가스화하여 공정에 필요한 H2를 생산한다. 플랜트에 들어가는 석탄을 직접 가스화하는 것을 피하도록 매개변수를 조정할 수 있다. 플랜트 구성의 대체 버전은 L-C Fining 및 비용매 탈회분 유닛을 사용할 수 있다. 공여 용매의 일반적인 종은 융합 고리 방향족 화합물(테트라하이드로나프탈렌 및 그 이상) 또는 유사한 헤테로사이클릭 화합물이다.
프리드리히 베르기우스는 하빌리타치온 기간 동안 이 공정을 개발했다. 탄소 함유 기질의 고압 및 고온 화학 기술은 1913년에 특허를 얻었다. 이 공정에서는 갈탄의 수소화를 통해 합성 연료로 사용되는 액체 탄화수소를 생산한다. 그는 일반적으로 알려진 피셔-트롭쉬 공정보다 훨씬 이전에 이 공정을 개발했다. 카를 골드슈미트는 1914년 그의 공장인 테 골드슈미트 AG (현재 에보닉 인더스트리스)에 산업 플랜트를 건설하도록 그를 초대했다. 생산은 제1차 세계 대전이 끝난 후인 1919년에야 시작되었는데, 이때는 이미 연료 수요가 감소하고 있었다. 기술적인 문제, 인플레이션 그리고 프란츠 요제프 에밀 피셔의 끊임없는 비판(공정의 개인적인 시연 후 지지로 바뀌었음)으로 인해 진행이 더뎠고, 베르기우스는 그의 특허를 카를 보슈가 연구하던 바스프에 팔았다. 제2차 세계 대전 이전에 연간 4백만 톤의 합성 연료 생산 능력을 가진 여러 공장이 건설되었다. 이 공장들은 제2차 세계 대전 동안 독일에 연료와 윤활유를 공급하기 위해 광범위하게 사용되었다.
석탄 수소화는 더 이상 상업적으로 사용되지 않는다.
베르기우스 공정은 나치 독일의 카르텔 기업인 브라바그(Brabag)에 의해 광범위하게 사용되었다. 이 공정을 사용한 공장들은 제2차 세계 대전의 석유 작전 동안 폭격의 표적이 되었다. 현재 베르기우스 공정 또는 그 파생물을 상업적으로 운영하는 공장은 없다. 가장 큰 시범 공장은 독일 보트로프에 있는 일일 200톤 규모의 공장으로, 루르콜레가 운영했으며 1993년에 가동을 중단했다. 중국의 한 회사가 일일 4,000톤 규모의 공장을 건설하고 있다는 보고서가 있었으며, 2007년에 가동될 것으로 예상되었으나 달성되었는지 확인된 바는 없다.
제2차 세계 대전 말기, 미국은 석탄을 가솔린으로 전환하는 연구에 막대한 자금을 지원하기 시작했으며, 여기에는 일련의 시험 플랜트 건설 자금도 포함되었다. 이 프로젝트는 노획한 독일 기술의 도움을 크게 받았다. 베르기우스 공정을 사용하는 한 플랜트는 미주리주 루이지애나에 건설되어 1946년경 가동을 시작했다. 미시시피 강을 따라 위치한 이 플랜트는 1948년까지 상업적인 양의 가솔린을 생산하고 있었다. 루이지애나 공정 방식은 석유 기반 가솔린보다 약간 비쌌지만, 비슷한 가격으로 고품질의 자동차 가솔린을 생산했다. 이 시설은 1953년 드와이트 D. 아이젠하워 행정부에 의해 폐쇄되었는데, 이는 석유 산업의 강력한 로비 때문이었다고 한다.
대각선소목포석은 흑백의 어느 한쪽 또는 양쪽이 반상에서 서로 대각선 방향이 되는 두 귀의 소목에 선착점을 두어 이 착점들을 중심으로 진행되는 포석이다. 이 경우 실리 위주의 완만한 바둑이 되기 쉽다.
유기 원자로() 또는 유기 냉각 원자로(, OCR)는 핵연료와 원자로 전체의 부식을 막기 위해 폴리염화 바이페닐(PCB)과 같은 탄화수소 물질과 같은 유기물 용매를 냉각제로 사용하며, 때로는 중성자 감속재로도 사용하는 원자로의 한 종류이다.
유기 유체를 사용하는 것은 냉각수로 물을 사용하는 기존 설계에 비해 큰 이점을 가졌다. 물은 핵연료와 원자로 전체를 포함한 금속을 부식시키고 용해하는 경향이 있다. 연료의 부식을 피하기 위해 연료는 원통형 펠릿으로 만들어진 다음 지르코늄 튜브 또는 기타 "피복재"에 삽입된다. 원자로의 나머지 부분은 부식에 강하고 중성자 취성 효과에도 강한 재료로 만들어져야 한다. 이와 대조적으로 많은 일반적인 유기 유체는 금속에 덜 부식성이므로 연료 조립품을 훨씬 더 단순하게 만들고 냉각재 파이프를 더 비싼 부식 방지 금속 대신 일반 탄소강으로 만들 수 있다. 일부 유기물은 또한 물처럼 가스로 기화되지 않는다는 장점이 있어 격납건물의 필요성을 줄이거나 없앨 수 있다.
이러한 이점은 유기물이 일반적으로 물보다 비열이 낮아 동일한 양의 냉각을 제공하려면 더 높은 유속이 필요하다는 사실로 인해 어느 정도 상쇄된다. 더 중요한 문제는 실험 장치에서 발견되었다. 핵 반응의 일부로 방출되는 고에너지 중성자는 냉각재의 화학 결합보다 훨씬 더 큰 에너지를 가지며, 탄화수소를 분해한다. 이는 수소와 다양한 짧은 사슬 탄화수소의 방출을 초래한다. 결과적으로 생성되는 물질의 중합은 짙은 타르 같은 상태로 변할 수 있다. 또한 많은 적합한 냉각재는 자연적으로 가연성이며 때로는 유독하여 새로운 안전 문제를 야기한다. PCBs의 환경 독성이 더 잘 이해되면서 1970년대부터 많은 PCBs 사용이 금지되었다.
OCR 개념은 1950년대와 60년대의 주요 연구 분야였으며, 여기에는 아이다호 국립 공학 연구소의 유기 감속로 실험, 오하이오주의 피콰 원자력 발전소, 캐나다 화이트셸 연구소의 WR-1이 포함되었다. 미국의 실험은 냉각과 감속 모두에 유기물을 사용하는 것을 탐구했지만, 캐나다 설계는 중수 감속재를 사용했으며, 미완성된 유럽 원자력 공동체 ORGEL 및 덴마크 DOR 설계도 마찬가지였다. 궁극적으로 이들 중 어느 것도 상업용 발전기에 사용되지 않았고, 미국 피콰와 원자력 연구소의 아르부스에 있는 소규모 실험용 원자로만이 전력을 생산했으며, 그것도 실험적으로만 그랬다.
핵분열 기본.
기존의 핵분열 발전소는 핵분열 사건이 더 많은 핵분열 사건을 일으키는 중성자를 방출할 때 발생하는 연쇄반응에 의존한다. 우라늄의 각 핵분열 사건은 2개 또는 3개의 중성자를 방출하므로, 신중한 배열과 다양한 흡수 물질의 사용을 통해 그 중 하나의 중성자가 또 다른 핵분열 사건을 일으키고 나머지 하나 또는 두 개는 손실되도록 시스템의 균형을 맞출 수 있다. 이 신중한 균형을 임계성이라고 한다.
천연 우라늄은 여러 동위 원소의 혼합물이며, 주로 미량의 U-235와 99% 이상의 U-238로 구성된다. 핵분열을 겪을 때 이 두 동위 원소는 약 1~2 MeV의 에너지 분포를 가진 고속 중성자를 방출한다. 이 에너지는 U-238에서 핵분열을 일으키기에는 너무 낮아 연쇄 반응을 지속할 수 없다. U-235는 이 에너지의 중성자에 의해 충돌하면 핵분열을 겪으므로, 핵폭탄의 경우처럼 U-235가 연쇄 반응을 지속할 수 있다. 그러나 천연 우라늄 덩어리에는 U-235가 너무 적고, 어떤 중성자가 이 고립된 원자에서 핵분열을 일으킬 확률이 임계성에 도달할 만큼 높지 않다. 임계성은 연료를 농축하여 U-235의 양을 늘려 농축 우라늄을 생산하고, 남은 U-238은 감손 우라늄이라는 폐기물로 알려져 있다.
U-235는 중성자의 에너지가 낮을수록, 즉 소위 열 중성자일 때 더 쉽게 핵분열을 겪는다. 중성자는 중성자 감속재 물질과의 충돌을 통해 열 에너지로 감속될 수 있으며, 가장 확실한 것은 물에 있는 수소 원자이다. 핵분열 연료를 물에 넣으면 중성자가 다른 U-235에서 핵분열을 일으킬 확률이 크게 증가하며, 이는 임계성에 도달하는 데 필요한 농축 수준이 크게 줄어든다는 것을 의미한다. 이는 원자로 설계에 따라 U-235의 양이 1% 미만에서 3~5%로 증가한 원자로급 농축 우라늄의 개념으로 이어진다. 이는 일반적으로 90% 이상으로 U-235 농축을 증가시키는 무기급 농축과는 대조된다.
냉각재 및 감속재.
중성자가 감속되면, 그 운동 에너지는 감속재 물질로 전달된다. 이로 인해 감속재는 가열되고, 이 열을 제거함으로써 원자로에서 에너지가 추출된다. 물은 이 역할에 탁월한 물질인데, 효과적인 감속재일 뿐만 아니라 쉽게 펌핑되고 석탄 화력 발전소의 증기 터빈 시스템과 유사한 기존 발전 장비와 함께 사용될 수 있기 때문이다. 물의 주요 단점은 끓는점이 상대적으로 낮고 터빈을 사용하여 에너지를 추출하는 효율이 작동 온도의 함수라는 것이다.
원자력 발전소의 가장 일반적인 설계는 가압수형 원자로(PWR)로, 물은 약 150기압의 압력 하에 유지되어 끓는점을 높인다. 이 설계는 345°C만큼 높은 온도에서 작동할 수 있어, 단위 물이 노심에서 제거할 수 있는 열량을 크게 향상시키고, 발전기 측에서 증기로 전환될 때의 효율을 향상시킨다. 이 설계의 주요 단점은 이 압력에서 물을 유지하는 것이 복잡성을 더하고, 압력이 떨어지면 증기로 기화하여 증기 폭발을 일으킬 수 있다는 것이다. 이를 피하기 위해 원자로는 일반적으로 강력한 격납건물 또는 어떤 형태의 능동적인 증기 억제 시스템을 사용한다.
대체 냉각재 또는 감속재를 사용하는 여러 대안 설계가 등장했다. 예를 들어, 영국의 프로그램은 흑연을 감속재로, 이산화 탄소 가스를 냉각재로 사용하는 데 집중했다. 이 원자로들인 마그녹스 및 AGR는 기존 수냉식 발전소보다 약 두 배 높은 온도에서 작동했다. 이는 터보 기계의 효율을 높일 뿐만 아니라, 동일한 온도에서 작동하는 기존 석탄 화력 장비와 함께 작동할 수 있도록 설계되었다. 그러나 이들은 극히 크다는 단점이 있어 자본 비용을 증가시켰다.
대조적으로, 캐나다의 CANDU 설계는 두 개의 개별적인 중수 덩어리를 사용했는데, 하나는 칼란드리아라고 불리는 큰 탱크에서 감속재 역할을 하고, 다른 하나는 기존 가압 루프에서 냉각재 역할만 했다. 이 설계는 전체 냉각재 덩어리가 압력 하에 있지 않아 원자로 건설을 단순화했다. 주요 장점은 중수의 중성자 감속 능력이 일반 물보다 우수하여 이 발전소들이 천연, 비농축 우라늄 연료로 작동할 수 있다는 것이었다. 그러나 이는 비싼 중수를 사용하는 대가를 치러야 했다.
유기 냉각재 및 감속재.
기존의 수냉식 설계에서는 원자로를 구성하는 재료가 물에 녹거나 부식되지 않도록 상당한 노력이 필요하다. 많은 일반적인 저부식성 재료는 사용되는 고압을 견딜 만큼 강하지 않거나 중성자 손상에 노출되어 너무 쉽게 약화되기 때문에 원자로 사용에 적합하지 않다. 여기에는 대부분의 수냉식 설계에서 연료 조립품이 세라믹 형태로 주조되고 냉각재에 용해되는 것을 방지하기 위해 지르코늄으로 피복된 경우가 포함된다.
선택된 유기 기반 냉각재는 소수성이며 일반적으로 금속을 부식시키지 않기 때문에 이 문제를 피한다. 이것이 종종 방청제 및 녹 방지제로 사용되는 이유이다. 부식을 크게 줄이면 많은 원자로 부품의 복잡성을 단순화할 수 있으며, 연료 요소는 더 이상 이국적인 조성을 필요로 하지 않는다. 대부분의 예에서 연료는 단순한 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 피복을 가진 순수 형태의 정제된 우라늄 금속이었다.
가장 단순한 유기 원자로 설계에서는 냉각재만 유기 유체로 대체한다. 이는 감속재가 원래 분리되어 있었던 영국 및 캐나다 설계의 경우에 가장 쉽게 달성된다. 이 경우 기존 설계를 각각 '흑연 감속, 유기 냉각 원자로' 및 '중수 감속, 유기 냉각 원자로'로 수정할 수 있다. 흑연 또는 유기 유체 외의 가능한 감속재로는 베릴륨, 산화 베릴륨 및 지르코늄 수소화물이 있다.
그러나 미국 프로그램은 가장 큰 규모였으며, '유기 감속 및 냉각 원자로' 설계에 집중했다. 이는 가압수형 원자로와 개념적으로 유사하며, 단순히 물을 적절한 유기 물질로 대체한다. 이 경우 유기 물질은 냉각재이자 감속재이며, 이는 원자로 배치에 추가적인 설계 제한을 가한다. 그러나 이것은 건설 및 운영 관점에서 가장 간단한 솔루션이기도 하며, PWR 설계가 이미 일반적이었던 미국에서 상당한 발전을 이루었다.
미국에서 흔히 사용되는 또 다른 설계는 비등수형 원자로(BWR)이다. 이 설계에서는 물이 압력을 덜 받고 원자로 노심에서 끓게 된다. 이는 작동 온도를 제한하지만, 별도의 증기 발생기와 그와 관련된 배관 및 펌프의 필요성을 없애므로 기계적으로 더 간단하다. 이 설계를 유기 감속 및 냉각 원자로 사이클에도 적용할 수 있는데, 이는 적절한 유기 유체가 가스 상태로 팽창할 때 자체적으로 과가열된다는 사실에 의해 더욱 용이해지며, 이는 전체 설계를 단순화할 수 있다.
이 마지막 문제는 또한 상당한 안전상의 이점을 가진다. 물과는 대조적으로 오일은 증기로 기화하지 않으므로 증기 폭발의 실제 가능성이 없다. 수냉식 설계의 다른 잠재적인 폭발 원인에는 지르코늄 피복이 가열될 때 발생하는 수소 가스 축적도 포함된다. 이러한 피복이나 원자로 내의 유사한 물질이 없으므로, 오일 냉각식 설계에서 수소 가스의 유일한 원천은 냉각재의 화학적 분해이다. 이는 비교적 예측 가능한 속도로 발생하며, 수소 축적 가능성은 극히 희박하다. 이는 필요한 격납 시스템을 크게 줄인다.
유기 기반 냉각재는 여러 가지 단점도 가지고 있다. 이 중 하나는 상대적으로 낮은 열 전달 능력으로, 물의 약 절반에 불과하여 동일한 양의 에너지를 제거하기 위해 유량을 늘려야 한다는 것이다. 또 다른 문제는 고온에서 분해되는 경향이 있다는 것인데, 비록 다양한 잠재적 물질들이 검토되었지만, 합리적인 작동 온도에서 안정적으로 보이는 것은 소수에 불과했으며, 530°C 이상에서 장기간 작동할 수 있는 것은 없었다. 대부분은 또한 가연성이며, 일부는 유독하여 안전 문제를 야기한다.
오일이 감속재인 경우 또 다른 문제는 유체의 감속 능력이 온도가 식을수록 증가한다는 것이다. 이는 감속재가 가열될수록 감속 능력이 줄어들어 원자로의 전체 반응 속도가 느려지고 원자로가 더욱 냉각된다는 것을 의미한다. 일반적으로 이는 중요한 안전 기능이며, 수감속 원자로에서는 그 반대가 발생할 수 있고 양의 보이드 계수를 가진 원자로는 본질적으로 불안정하다. 그러나 오일 감속재의 경우 온도 계수가 너무 강하여 빠르게 냉각될 수 있다. 이로 인해 부하 추종을 위해 이러한 설계를 조절하기가 매우 어렵다.