프랑스 남부의 프로방스는 구불구불한 포도원, 라벤더 밭, 올리브 과수원, 목가적인 마을로 유명합니다.
그러나 최근 이 매력적인 지역의 분위기가 바뀌었습니다.
으스스한 자정 호송대가 마르세유, 아비뇽, 니스 사이의 고속도로를 십자형으로 교차합니다.
세미트레일러는 황량한 도로를 따라 천천히 이동하며 프로방스 시골을 가로질러 거대하고 신비롭게 보이는 물체를 운반합니다.
이 부품들은 지구상에서 가장 큰 과학 실험 중 하나인 국제 실험용 열핵 원자로또는 ITER.
울타리, 숲, 들판 뒤에 숨겨진 이 단지에서 과학자들은 태양의 중심에서 일어나는 반응을 만들 계획입니다.
수십억 달러에 달하는 ITER의 주요 목표 수십 개국 간의 협력산업 규모에서 에너지를 생성하는 핵융합의 잠재력을 입증하는 것입니다.
“핵융합 에너지는 때때로 에너지의 성배로 여겨집니다.”라고 ITER에서 플라즈마 물리학자로 일하는 조용하고 날씬하며 상냥한 벨기에인 Tom Waters는 말합니다.
“이 기술의 장점은 달성하기 어렵지만 거의 무제한의 전력을 가질 수 있다는 것입니다.”
핵 원자를 쪼개서 전기를 발생시키는 핵분열과 달리 퓨전 두 원자가 융합할 때 방출되는 에너지.
그것은 별의 중심에서 사라지는 반응을 모방하고 수명이 긴 방사성 폐기물을 생성하지 않습니다.
그러나 종종 파워트레인의 경우와 마찬가지로 몇 가지 수렴점이 있습니다.
세계에서 가장 큰 핵융합로
광대한 ITER 현장의 보안 계층과 직원 마을을 포함한 모든 것은 블록 콘크리트 블록 주위에 지어졌습니다.
이곳에는 멀리 한국, 중국, 아메리카 대륙까지 제조된 천만 개의 품목이 조립되는 조립 홀이 있습니다.
그리고 홀 바로 옆에서 마법이 일어날 것입니다. 토카막이라고 불리는 약 30미터 너비와 거의 같은 높이의 속이 빈 도넛 모양의 오르간이 있는 방이 있습니다.
토카막은 더 무거운 형태의 수소를 가열하여 구성 요소로 분해하여 본질적으로 과열된 가스인 플라즈마를 형성합니다.
우리의 ‘도넛’ 내부 온도는 섭씨 1억도 이상일 것이며, 이는 심지어 태양의 중심보다 훨씬 더 뜨거울 것이라고 워터스 박사는 말합니다.
“전자는 원자에서 제거되므로 양전하를 띤 입자와 음전하를 띤 전자가 주위를 도는 수프 또는 가스를 갖게 됩니다.”
이 소용돌이치는 수프를 만들기 위해 ITER의 물리학자들은 수소 동위 원소는 전자레인지가 남은 음식을 가열하는 방식과 비슷하지만 훨씬 더 인상적인 규모로 강력한 전자기파로 폭발합니다.
토카막은 또한 매우 강력한 전자석을 사용하여 도넛 모양의 빈 공간 중앙에 과열된 가스를 가둡니다.
그런 다음 전력을 생성하기 위해 교반 플라즈마에서 일부 열을 끌어와 증기 및 회전 터빈을 생성할 수 있습니다.
이러한 기술 및 기타 기술을 사용하여 전 세계적으로 이미 운영 중인 다른 많은 핵융합로 실험이 있습니다.
그러나 지금까지 이 기술을 사용한 실험은 핵융합 반응을 시작하는 데 들어가는 에너지의 일부를 생성했습니다.
ITER의 목표는 투입한 에너지의 10배를 돌려주는 것입니다.
“핵융합의 경우 크기가 중요하며 현재까지 본 실험에 따르면 규모를 확장하면 투입한 것보다 더 많은 에너지를 생산하는 데 필요한 조건에 도달하게 될 것입니다.”라고 Wauter 박사는 말합니다.
“이렇게 대규모로, 산업적 규모로 이전에 이루어진 적이 없습니다.
“여기 ITER에서 처음으로 우리는 그것을 실현하려고 노력하고 있습니다.”
위험해 보이는데…안전한가요?
무거운 원자가 가벼운 원자로 붕괴될 때 에너지를 생산하는 핵분열 발전소는 원자로가 손상되면 폭주 연쇄 반응을 일으킵니다.
그러나 ITER의 토카막에서는 이런 일이 일어날 위험이 없다고 워터스 박사는 말합니다.
“원자로에 구멍을 뚫는다는 것은 빈 공간을 뚫었다는 뜻입니다.
반응기는 즉시 공기로 채워져 반응이 중지됩니다.
핵분열에 비해 핵융합의 또 다른 이점은 모든 위반이 막대한 양의 방사성 물질을 방출하지 않는다는 것입니다.
그러나 핵융합 반응을 일으키는 데 사용되는 연료 중 일부는 방사성이며, Waters 박사는 융합 플라즈마의 일부 아원자 입자로 인해 토카막 자체의 일부가 방사능에 노출되는 경우가 있을 수 있다고 말합니다.
“우리가 말하는 양은 그램입니다. 핵분열 공장에서 비슷한 상태의 물질 톤에 비하면 아무것도 아닙니다.”라고 그는 말합니다.
“개인적으로 이렇게 될 것 같지는 않다. 그리고 그렇게 되면 금액이 정말 적다.”
그러나 핵분열 발전소의 경우처럼 토카막 주변에 철근 콘크리트와 같은 격납층이 있는 곳.
그래서 캐치는 무엇입니까?
합병은 항상 10년에서 20년 뒤에 나온다고 냉소적으로 언급되는 경우가 많습니다.
ITER은 원래 “첫 번째 플라즈마”의 날짜를 2025년 후반으로 설정했지만 최근 지연과 전염병으로 인해 아직 결정되지 않은 날짜로 밀렸다고 발표했습니다.
토카막은 아주 작은 양의 연료를 아주 작은 폭발로 융합하기 시작하지만 그리드에 전기를 보내지는 않습니다.
이 시설은 산업적 규모의 핵융합발전이 가능함을 보여주는 시험장일 뿐이다.
워터스 박사는 이것이 성공하면 프로젝트에 참여하는 각 회원국이 자체 원자로를 건설하기 위해 계획과 “지적 재산, 노하우 및 노하우”를 사용할 수 있다고 말합니다.
하지만 아직 ITER팀이 먼저 넘어야 할 허들이 있다.
아마도 가장 중요한 것은 반응에 연료를 공급할 지속 가능한 방법을 찾는 것입니다.
그들이 ITER에서 만들 계획인 핵융합 반응은 양성자 및 전자와 함께 각각 1개 및 2개의 중성자를 포함하는 중수소 및 삼중수소라고 하는 두 가지 특이한 형태의 수소의 존재를 기반으로 합니다.
중수소는 쉽다고 Waters 박사는 말합니다. 중수소는 바닷물에 풍부합니다.
“그것은 삼중수소, 파트 2이고 조금 더 복잡합니다.”
그것은 자연적으로 거의 생성되지 않으며 ITER는 저장된 삼중수소의 현재 전 세계 총 공급량을 추정합니다. 약 20kg.
그러나 ITER의 팀은 핵융합 반응기 자체를 사용하여 일종의 반응 부산물로 삼중수소를 더 많이 생산하기를 희망합니다.
이것은 “삼중수소 번식”으로 알려져 있으며 더 많은 삼중수소를 생산하기 위해 플라즈마의 리튬 중성자로 토카막의 내벽을 폭격하는 것을 포함합니다.
Waters 박사는 “이 아이디어는 폐쇄된 연료 주기를 위해 플라즈마에서 사용된 하나의 삼중수소에 대해 적어도 하나의 삼중수소를 생산하는 것”이라고 말했습니다.
“가능해야 하지만 서류상으로 하는 것과 실제로 하는 것에는 차이가 있습니다.”
이것에 약간의 승차감이 있습니다.
그들이 사용하고 있는 삼중수소를 대체하는 방법을 알아낼 수 없다면, 핵융합 발전의 꿈은 곧 끝장날 것입니다.
“정말 위험이 있습니다.”라고 Waters 박사는 말합니다.
“나는 우리가 언젠가 그것을 실행할 것이라고 절대적으로 확신하며 ITER가 그것을 할 것입니다.”
그 동안 한밤중의 캐러밴은 고요한 시골을 계속 돌고 반짝이는 도넛은 앞으로 몇 년 동안 함께 모양을 만들 것이며 수천 명의 과학자들은 이 대규모 실험이 결실을 맺기를 희망하고 있습니다.
김영하는 bsnewspaper.com의 필진으로 뉴스, 정치, 경제, 기술, 스포츠, 엔터테인먼트, 라이프스타일 등 다양한 분야의 소식을 다룹니다. 독자들이 중요한 이슈를 쉽게 이해할 수 있도록 명확하고 균형 잡힌 보도에 중점을 두고 있으며, 유용한 정보와 시의성 있는 내용을 전달합니다. 또한 현재의 주요 사건과 독자들의 관심사에 맞는 이야기를 알기 쉽게 풀어내는 데 힘쓰고 있습니다.