핵융합

핵융합은 차세대 에너지 생산이 될 수 있을까요?

청정하고 무한한 에너지 생산은 오랫동안 인류의 꿈이었습니다. 태양은 수십억 년 동안 핵융합으로 에너지를 공급받고 있지만, 지구에서 이러한 조건을 재현하는 것은 매우 어렵습니다. 1932년 처음으로 성공한 중수소-삼중수소 반응 이후, 핵융합 기술의 연구 개발은 상당한 진전을 이루었습니다. 그러나 여전히 과학보다는 주로 공학적인 과제를 극복해야 합니다.

초기 핵융합의 주요 과제는 점화(ignition)를 달성하고 신선한 연료로 반응을 지속하는 것이었습니다. 그러나 최근의 핵융합 실험에서 중요한 진전이 이루어졌습니다. 독일에서 2022년 가을에 성공적으로 재가동된 Wendelstein 7-X 실험은 2023년에 8분 동안의 방전 지속 시간을 달성하여 플라즈마 방전 지속 시간의 새로운 기준을 세웠습니다. 이 실험에서 에너지 전환율은 1.3 GJ로, 이전 기록인 1 GJ을 넘어섰습니다.

이 실험은 핵융합 반응을 지속시키는 것을 진전 시켜 핵융합 발전의 잠재력을 실현하는 데 한 걸음 더 다가선 한 가지 예 입니다.

ITER – 핵융합의 길을 제시하다

국제 열핵 실험로(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)는 핵융합 관련 과학적 진보를 실질적인 에너지 생산으로 전환하기 위해 프랑스 카다라슈(Cadarache)에 건설 중인 시설입니다. 전 세계 정부의 지원을 받는 ITER는 완공 시 세계 최대의 토카막(tokamak)이 될 것입니다.

이 시설의 목표는 50MW 미만의 플라즈마 가열 전력을 사용하여 500MW의 플라즈마 열 출력을 최소 400초 동안 운영하는 것입니다. 비록 ITER가 전기를 생성하지는 않겠지만, 이들의 연구는 핵융합을 전기 생산에 활용하는 방법을 보여줄 일련의 데모 핵융합 발전소로 이어질 것입니다.

청정하고 친환경적인 미래가 가까이 올 수 있습니다

핵융합 원자로를 건설하고 운영하는 것은 오늘날의 환경 문제와 에너지 수요를 해결하는 데 도움이 될 것입니다. 왜냐하면 핵융합 원자로는 장기적인 방사성 폐기물을 생성하지 않으며, 이산화탄소나 기타 온실가스를 배출하지 않기 때문입니다. 또한, 핵융합 원자로의 붕괴는 사실상 불가능합니다.

핵융합의 연료 공급은 거의 무한합니다. 핵융합의 요소 중 하나인 중수소(중수)는 자연에서 발생하며 바닷물의 증류 또는 전기분해를 통해 쉽게 얻을 수 있습니다. 다른 요소인 삼중수소는 토카막 내의 융합 반응 동안 플라즈마에서 탈출하는 중성자가 블랭킷에 포함된 리튬과 반응할 때 육종(breed)될 수 있습니다.

핵융합의 청정하고 친환경적인 면은 분명합니다. 핵융합이 완성되면 수백만 년 동안 사회의 증가하는 에너지 수요를 충족할 수 있을 것입니다.