ITER 실패로 인해 핵융합 발전 가속화될 것

거대한 토카막 핵융합 장치인 국제 토러스 실험로(ITER)는 35개국에서 온 수천 명의 과학자와 엔지니어가 참여하는 역사상 가장 위대한 단일 협력 과학 노력으로 호평을 받아 왔습니다.

ITER는 완성되면 처음으로 핵융합 반응에 의한 대규모 순 에너지 생산을 시연하고 프로토타입 핵융합 발전소의 마지막 디딤돌을 제공하기 위한 공학적 경이로움을 선사합니다.

그러나 처음부터 시스템의 놀라운 크기와 복잡성은 경고음을 울렸어야 했습니다. 또한 관료적 괴물을 만들 위험도 있습니다.

2010년 건설이 시작된 이래 ITER는 사실상 끝없이 이어지는 문제와 지연으로 인해 완공 목표 날짜가 계속해서 늦어지고 있습니다. 원자로는 원래 2016년에 가동될 예정이었지만 오늘날에도 여전히 건설이 진행 중입니다.

마지막 공식 목표는 2025년이었습니다. 그러나 2022년 11월 새로 임명된 ITER 이사인 피에트로 바라바스키(Pietro Barabaschi)는 대중에게 2025년 목표 날짜가 더 이상 현실적이지 않으며 추가적인 문제가 발생했다고 알렸습니다. , 하지만 몇 달, 심지어 몇 년이 걸릴 수도 있습니다.”

작년에 원자로의 가장 중요한 구성 요소 중 두 가지, 즉 원자로의 진공 용기(연소실)를 형성하기 위해 함께 용접되는 섹터 플레이트와 원자로의 열 차폐에서 결함이 보고되었습니다.

프랑스 원자력 안전청은 처음 두 개의 440톤 용기 섹션의 용접 표면 사이의 정렬 불량을 발견한 후 진공 용기 조립을 중단하도록 명령했습니다. 이 제품은 제조된 한국에서 운송 중에 손상된 것으로 보입니다. 원자로 차열 결함으로 인해 냉각관 23㎞를 철거하고 교체해야 할 것으로 알려졌다.

이런 종류의 어려움은 최초의 기능이 많은 프로젝트에서 전혀 찾아볼 수 없는 일이 아닙니다. 그러나 수십 년간의 ITER 역사에서 끊임없는 장애와 지연이 이어지면 이 프로젝트는 실패작으로 간주될 수밖에 없습니다.

ITER는 아직 행복한 결말을 맞이할 수도 있지만 원래 의도했던 것과는 다를 것입니다. 2025년에 가동이 시작된다고 가정하더라도 공식 ITER 시나리오에서는 핵융합 반응을 생성하는 중수소-삼중수소 연료를 사용하여 원자로가 가동되기 전에 추가로 10년의 실험이 예상됩니다.

모든 것이 순조롭게 진행된다면 ITER가 10배의 "전력 회수"(50MW 입력 가열 전력에서 500MW의 핵융합 전력)라는 약속된 목표를 달성하는 데 5~10년이 더 걸릴 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 ITER는 전기를 생산하는 것이 아니라 단지 "DEMO"라고 불리는 최초의 전기 생산 핵융합 발전소 프로토타입을 건설하기 위한 기반을 마련하기 위해 설계되었습니다. 성공한다면 "DEMO"는 금세기 후반에 가동될 수 있는 상업용 핵융합 발전소의 출발점을 제공하게 될 것입니다.

말할 필요도 없이, 이 시나리오는 실현 가능하다면 참을 수 없을 정도로 길다.

ITER의 슬픈 이야기는 핵융합 전망에 어떤 영향을 미칠까요?

아이러니하게도 나는 ITER 실패가 핵융합 발전의 실질적인 실현을 향한 진전을 늦추기보다는 실제로 가속화할 것이라고 확신합니다.

세계의 에너지 및 환경 문제를 배경으로 정부와 민간 자본은 훨씬 더 짧은 시간에 상업적으로 실행 가능한 핵융합 발전을 실현하겠다는 약속을 담은 대체 시나리오에 더 많은 투자를 하고 있습니다.

한 가지 징후는 ITER의 결과가 나올 때까지 기다리지 않고 자체 국가 "DEMO" 발전소를 건설하려는 중국과 일본의 계획을 가속화한다는 것입니다. 두 국가 모두 현재 진행 중인 원자로 프로젝트가 있는데, 이는 사실상 ITER의 역할을 대체하고 가속화할 수 있습니다. 2001년 ITER 최종 설계가 승인됐을 당시에는 존재하지 않았던 지식과 기술을 바탕으로 개발됐다.