핵융합의 획기적인 발전이 청정에너지를 의미하는 것

상업적인 노력에는 갈 길이 멀다. 다음은 다음과 같다.

수십 년간의 노력 끝에 과학자들은 핵융합 연구의 이정표에 도달했으며 마침내 시작하는 데 투입된 것보다 더 많은 에너지를 생성하는 반응을 실행했습니다.

미국 에너지 장관 제니퍼 그랜홀름(Jennifer Granholm)은 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 국립 점화 시설(National Ignition Facility) 연구원들이 핵융합 연구의 상징적인 승리인 순 에너지 이득을 달성했다고 오늘 발표했습니다.

이러한 발전은 연구자들이 1950년대부터 추구해온 목표인 핵융합 에너지의 기본적인 생존 가능성을 보여줍니다. 그러나 과학 실험에는 세계에서 가장 강력한 레이저가 필요하며 핵융합 발전을 위한 즉각적인 실용적인 경로는 아닙니다. 핵융합을 실험실 실험에서 그리드에 안정적이고 무탄소 에너지를 제공할 수 있는 상용 기술로 전환하려면 더 많은 과학 및 엔지니어링 혁신이 필요할 것입니다.

핵융합 반응에서는 원자로에서든 별의 핵에서든 원자가 융합할 때까지 서로 충돌하여 에너지를 방출합니다. 핵융합 에너지의 목표는 연료를 활성화하고 제자리에 유지하기 위해 투입되는 것보다 반응에서 더 많은 에너지를 얻고 제어된 방식으로 수행하는 것입니다. 지금까지 그것은 입증된 적이 없습니다.

NIF의 핵융합 반응은 이를 달성하여 원자로에 사용된 레이저에 의해 제공되는 2.05메가줄보다 더 많은 3.15메가줄의 에너지를 생성했습니다. 지난해에는 동일한 시설에서 레이저 반응에 공급되는 에너지의 약 70%를 생산했습니다. 레이저를 작동하려면 원자로에 제공하는 것보다 더 많은 에너지가 필요하지만 시스템 내에서 순 에너지 증가를 확인하는 것조차 중요한 이정표입니다.

MIT의 핵 과학 및 엔지니어링 책임자인 Anne White는 “이것은 지역 사회의 항해에 많은 바람을 불어넣습니다.”라고 말합니다. 그러나 그녀는 이것이 내일 전력망에서 핵융합 발전을 보게 될 것이라는 의미는 아니라고 덧붙였습니다. "그건 현실적이지 않습니다."

실험실에서는 관성 구속이라는 융합 접근 방식에서 세계에서 가장 크고 가장 강력한 레이저를 사용합니다. 이 기술은 후추 열매 크기 정도의 작은 연료 캡슐을 압축하고 가열하는 X선을 생성하기 위해 수십억분의 1초 동안 발사되는 레이저에 의존합니다. 결국, 중수소와 삼중수소라고 불리는 무거운 유형의 수소로 구성된 연료는 플라즈마를 형성할 수 있을 만큼 뜨겁고 밀도가 높아지며, 수소 핵은 서로 충돌하여 융합되어 에너지를 방출하기 시작합니다.

관성 구속은 순 에너지 이득을 생성하는 최초의 핵융합 계획이지만 가능한 상업적 핵융합 노력에 대한 가능성이 가장 높은 경로는 아닙니다. 많은 핵융합 과학자들은 자기 감금, 특히 토카막이라고 불리는 도넛 모양의 원자로가 더 나은 선택이라고 생각합니다. 레이저 대신에 자기 감금을 사용하는 토카막 및 기타 원자로는 자석을 사용하여 연료를 제자리에 고정하고 전류와 전파를 사용하여 핵융합에 필요한 강력한 조건에 도달합니다.

기술적 접근 방식이 너무 다르기 때문에 관성 제한 실험에서 볼 수 있는 순 이득은 토카막과 같은 핵융합 에너지에 대한 다른 접근 방식으로 다시 해석되지 않습니다. 두 접근 방식 모두 핵융합에 연료를 공급할 수 있을 만큼 뜨거운 플라즈마를 생성하는 것을 목표로 하고 있지만 이를 달성하는 데 필요한 물리학과 엔지니어링은 다양한 개념에 따라 다르다고 White는 말합니다.

Fusion은 용해가 없고 방사성 폐기물이 거의 없이 저렴하고 무탄소이며 상시 가동되는 에너지를 생성할 것을 약속합니다.

Commonwealth Fusion과 같이 자금이 풍부한 일부 스타트업은 자기 감금 계획을 추구하고 있는 반면, Helion Energy와 다른 회사는 하이브리드 자기 관성 감금 시스템을 연구하고 있으며, TAE Technologies와 같은 일부는 여전히 다른 접근 방식을 목표로 하고 있습니다. 그리고 White는 핵융합을 사용하여 실행 가능한 전력 시스템을 향한 첫 번째 단계이기 때문에 결국 순이익을 달성할 것이라고 모든 사람들이 주장한다고 지적합니다.

그럼에도 불구하고 순이익을 달성하는 것은 수십 년 동안 결과를 추구해 온 분야에 있어 중요한 이점입니다.

TAE Technologies의 CEO인 Michl Binderbauer는 "이 순간은 매우 중요합니다."라고 말합니다. 다양한 핵융합 접근 방식에 대한 엔지니어링은 다르지만 그는 이 순간을 가장 기본적인 수준의 핵융합 능력이 작동할 수 있다는 증거로 보고 있습니다.