상황에 따른 핵융합 돌파구

지난 달 캘리포니아에 있는 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)의 국립 점화 시설 발표 핵융합 연구의 획기적인 발전. 그 이후로 많은 사람들이 이 돌파구가 실제로 무엇을 의미하는지 저에게 물었습니다.

먼저, 핵융합의 몇 가지 기본 사항에 대해 논의해 봅시다. 오늘날의 원자력 발전소는 우라늄-235와 같은 무거운 동위원소를 두 개의 더 작은 동위원소로 나누는 핵분열을 기반으로 합니다. (동위원소는 원소의 다른 형태일 뿐입니다.)

간단히 말해서, 핵분열은 동위원소의 중심에 작은 총알을 쏘아 동위원소를 불안정하게 만들고 분열시키는 것과 같습니다. 쪼개지면 엄청난 양의 에너지를 방출합니다(질량과 에너지는 아인슈타인의 유명한 방정식 E = Mc와 관련이 있습니다)²). 그 에너지는 전기로 바뀔 수 있습니다.

그러나 핵분열에 대한 주요 반대론 중 하나는 핵분열의 부산물이 방사능이 매우 강하고 그 중 다수가 수명이 길다는 것입니다. 즉, 적절하게 다루지 않으면 생명에 위협이 됩니다. 이러한 방사성 부산물은 일부 사람들이 원자력에 반대하는 이유입니다.

우리 태양과 같은 별의 동력원인 핵융합은 다릅니다. 융합을 사용하면 더 작은 동위원소를 강제로 결합하여 더 큰 동위원소를 형성합니다. 일반적으로 여기에는 가장 작은 원소인 수소의 동위원소를 결합하여 헬륨을 형성하는 것이 포함됩니다. 이 반응은 핵분열 반응보다 훨씬 더 많은 에너지를 방출하지만 더 중요한 것은 장기적인 방사성 부산물을 생성하지 않는다는 것입니다. 이것이 바로 핵융합이 종종 에너지 생산의 "성배"라고 불리는 이유입니다.

그래서, 문제가 무엇입니까? 이러한 작은 수소 동위 원소는 융합에 매우 강합니다. 그것들을 강제로 융합시키려면 엄청난 압력과 고온(태양에 존재하는 것처럼)이 필요합니다. 그것은 상대적으로 쉽게 일어나는 핵분열과는 매우 다릅니다. 따라서 핵무기에서 핵융합을 달성할 수 있지만 연구원들은 에너지 생산에 사용할 수 있는 제어된 핵융합 반응을 생성하기 위해 수십 년을 보냈습니다.

수년에 걸쳐 많은 "혁신"이 발표되었습니다. 지난 달에 발표된 것은 처음으로 과학자들이 투입해야 하는 것보다 핵융합 과정에서 더 많은 에너지를 얻었다는 것입니다. 핵융합을 달성한 이전의 노력은 생성된 핵융합 반응보다 더 많은 에너지 투입이 필요했습니다.

따라서 이것은 중요한 돌파구를 표시합니다. 그러나 상용 핵융합로 개발에 얼마나 가까워졌습니까?

다음은 내가 그것을 문맥에 넣기 위해 사용한 비유입니다. 상업 항공 여행으로 가는 길에는 많은 이정표가 있었습니다. 라이트 형제는 1903년 16월 역사상 최초로 동력 비행에 성공했습니다. 최초의 대서양 횡단 비행까지는 707년이 더 걸렸습니다. 그러나 최초의 널리 성공한 상업용 여객기인 보잉 1958은 XNUMX년이 되어서야 도입되었습니다.

상업적인 핵융합이 30년 뒤에 나온다는 농담이 항상 있었습니다. 실제로 그것은 우리가 여전히 거기에 도달하는 완전한 경로를 볼 수 없다는 것을 의미합니다. 최근의 돌파구는 확실히 상업적인 핵융합으로 가는 길의 이정표입니다. 그러나 핵융합의 상업적 실현까지는 아직 30년이 더 걸릴 수 있습니다.