거대하고 불안정한 핵융합로 프로젝트가 마침내 자석 시스템을 완성했습니다.

Jul 02 2024
지구상 최대 규모의 핵융합 시험장인 ITER는 전력 공급원의 생존 가능성을 입증할 수 있습니다.
2020년 ITER의 토카막 빌딩.

20년이 걸렸지만 국제 핵융합 에너지 프로젝트(International Fusion Energy Project)의 대규모 토로이달 자석의 설계와 납품이 완료되었습니다. ITER 릴리스 에 따르면 19개의 코일은 현재 프랑스 남부에 있으며, 이는 결국 최초의 플라즈마를 만들기 위한 대규모 핵융합 프로젝트의 발판을 마련하고 있습니다.

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ITER는 에너지원으로서 핵융합의 타당성을 테스트할 토카막을 건설하기 위한 35개국 협력체입니다. 토카막은 핵융합 반응에 의해 연료가 공급되는 연소 플라즈마를 담는 도넛 모양의 용기입니다.

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핵융합은 두 개 이상의 원자의 가벼운 핵이 모여 하나의 핵을 형성할 때 발생하는 반응으로, 그 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 이는 무거운 핵을 쪼개어 에너지와 방사성 폐기물을 방출하는 핵분열과 혼동해서는 안 됩니다. 핵융합은 자연적으로 발생합니다. 이는 별에 힘을 실어주는 반응이지만 지구에서는 발생하지 않습니다. 그러나 물리학자와 엔지니어는 실험실 환경, 토카막레이저를 사용하여 핵융합을 유도할 수 있습니다 . 어리석게 들리겠지만, 그것은 어려운 부분이 아닙니다. 진짜 비결은 이론적으로 무한한 에너지를 생성하는, 촉매하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 생성하는 핵융합 반응을 촉진하는 것입니다.

토카막은 자석을 사용하여 플라즈마를 억제하고 제어합니다. 실험의 자석인 ITER의 토로이달 필드 코일은 화씨 -452.2도(섭씨 -269도)까지 냉각되어 초전도성을 갖게 됩니다. 56피트(17미터) 높이의 코일은 플라즈마를 담고 있는 도넛 모양의 용기를 감싸서 ITER 과학자들이 진공 용기 내에서 핵융합을 제어할 수 있게 해줍니다.

토카막 진공 용기 주위의 ITER 토로이달 필드 코일 앞에 있는 인간의 그림입니다.

ITER는 6개의 110톤 자석 모듈로 구성된 중앙 솔레노이드 자석을 갖추고 있어 다른 토카막보다 더 클 것입니다. 전체 토카막의 무게는 무려 23,000톤에 달하며, 그 자석은 우리 행성 전체에서 생성되는 것보다 약 300,000배 더 강력한 장을 생성합니다. 플라즈마는 태양 핵보다 10배 더 뜨거운 화씨 3억200만도(섭씨 1억5000만도)까지 가열될 예정이다. 지난달 제34차 ITER 위원회에서 발표된 업데이트된 기준선에 따르면, ITER은 내년에 첫 번째 플라즈마를 개최할 예정이며, 첫 번째 핵융합 반응은 2035년으로 예정되어 있습니다. 업데이트된 기본 일정은 7월 3일 수요일 기자회견을 통해 공개적으로 발표될 예정입니다 .

ITER는 고르바초프와 로널드 레이건에 의해 1985년에 도입 되었지만 프로젝트는 2005년에야 시작되었습니다. 거의 20년이 지난 후에도 아직 토카막에서 실험이 진행되지 않았습니다. Scientific American이 보고한 바와 같이 , ITER의 비용은 시작 이후 4배 증가했으며, 최근 추정에 따르면 이 프로젝트의 규모는 220억 달러 이상입니다. 기술적 결함과 코로나19 팬데믹으로 인해 지연이 발생했습니다.

너무 진부하게 다시 설명하면 진부한 표현이지만, 에너지원으로서의 핵융합은 항상 50년 뒤에 실현될 것이라는 씁쓸한 진실이 있습니다. 그것은 영원히 오늘날의 기술을 넘어서는 것이며, 회복할 수 없는 전 애인처럼 우리는 항상 "이번에는 다를 것이다"라는 말을 듣습니다. ITER는 핵융합 발전의 기술적 타당성을 입증하기 위한 것이지만 중요한 것은  경제적 생존 가능성을 입증 하는 것이 아닙니다 . 이는 또 다른 골치 아픈 문제입니다. 핵융합 에너지를 실행 가능한 에너지원일 뿐만 아니라 전력망에서 실행 가능한 에너지원으로 만드는 것입니다.

핵융합은 에너지 물리학의 성배이자 화석 연료에 대한 의존도를 종식시키는 방법으로 여겨집니다. 그러나  악화되고 있는 기후 위기를 해결할 수 있을 만큼 빨리 다가오지는 않을 것 입니다 . 즉, ITER가 엔지니어링 측면에서 엄청난 발전을 보여주더라도 문제가 되는 고르디우스 매듭의 한 부분일 뿐입니다. 2022년 국립 점화 시설(National Ignition Facility)의 기술 손익분기점 달성 에서 입증된 것처럼 우리는 점점 가까워지고 있지만 아직 갈 길이 멀습니다.

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