핵융합:그게 무엇인지, 우리는 어디에 있는지

핵융합은 충격이 적은 에너지를 많이 방출하는 반응입니다.그러나 실제로 청정 원자력 기술은 아직 미성숙한 상태입니다.

그만큼'원자력 주기적으로 정치적 담론에 들어간다. 깨끗하고 배출이 적은 에너지원.이 기술의 장점과 단점을 넘어서, 한동안 화두는 핵융합.핵융합은 “깨끗한 핵” 왜냐하면 오늘날의 발전소를 특징짓는 핵분열과는 달리, 거의 무제한의 에너지 유해가스나 온실가스를 배출하지 않고 삼중수소를 포함한 방사성 폐기물을 제한적으로 생산합니다.특별한 열정이 생겨났습니다.실험 성공 2022년 초 영국의 유럽 연구팀인 옥스퍼드의 유럽 합동 토러스(Jet)가 수행한 것으로, 최소 5초 동안 지속되는 핵융합 에너지 펄스를 실험한 결과, 이전 실험에 비해 두 배 이상 발생했다. 1997년에.방금 설명한 이 시간은 얼마나 많은지 명확하게 보여줍니다. 연구는 아직 뒤쳐져 있다 핵융합 기술의 발전에.두번째 오래된 농담, 핵융합은 50년 동안 30년 안에 도달할 것으로 믿어졌던 것입니다.이론적으로 제어된 핵융합이 가능하다는 것은 사실입니다. 에너지 수급 문제를 해결하다 지구상에 있지만 그것은 기술이다. 진화의 새벽에, 따라서 이것만으로는 기후의 긴급성에 따른 문제를 해결할 수 없습니다.

• 핵융합이란 무엇인가
• 핵융합 작동 원리
• 핵융합의 역사, 청정원자력
• 아직 핵융합이 안 되니까
• 그렇다면 상온 핵융합은 어떨까요?

핵융합이란 무엇인가

핵융합은 정의에 따르면, 그것은 핵반응이다 두 개 이상의 원자 핵이 서로 결합하여 새로운 화학 원소의 핵을 형성하는 것핵분열 반대, 무거운 원자가 두 개 이상의 낮은 질량 조각으로 분할되는 오늘날 원자력 발전소의 기본 반응입니다.융합이 가능하려면 반드시 필요하다 많은 양의 에너지, 핵의 전자기적 반발력을 극복할 수 있습니다.

이 과정은 별들의 밑바닥에서, 태양을 포함해 원자폭탄(소위 수소폭탄)의 위력을 증폭시키기 위해 1950년대 최초로 인공적으로 재현됐다.1960년대부터 핵융합으로 생성된 에너지를 활용하기 위한 수많은 실험이 수행되었지만 이러한 유형의 프로젝트는 아직 공사중.

핵융합 작동 원리

앞서 언급한 바와 같이, 핵융합은 별의 밑바닥에서 뜨거운 가스가 발생하는 화학적-물리적 반응입니다. 플라즈마, 자신의 중력에 의해 갇혀 있고 응집력이 유지됩니다.이것들은 다음에 대한 반응이다. 매우 높은 온도, 따라서 주요 문제는 반응 중에 생성된 플라즈마를 가두어 둘 수 있는 물질을 찾는 것입니다.지금까지 테스트된 가장 흥미로운 반응은 다음과 같습니다. 중수소 또는 탄소-질소-산소 순환을 이용하는 것입니다.이는 별에서 생성되는 온도보다 낮은 온도를 생성하는 반응이므로 아직 에너지 목적으로 활용될 수 없습니다.

수십 년 동안 가장 많이 연구된 반응은 발전소 원자로에서 핵융합을 사용하여 전기를 생산하는 반응입니다. 중수소-삼중수소 핵융합, 가장 낮은 온도(약 2억도)를 요구하는 것이기 때문이다.이 반응의 단점은 매우 높은 에너지를 생성하여 자기장에 의해 가두어질 수 없는 매우 빠른 중성자를 생성한다는 것입니다.따라서 중성자는 주변 물질과 크게 상호 작용하여 강철이나 철근 콘크리트와 같이 반응을 제한하는 데 사용되는 재료를 방사성으로 만듭니다.따라서 이러한 중성자의 활성화에는 다음이 필요합니다. 매우 무거운 보호막 (예: 납).

일부 실험은 다음에 중점을 두었습니다. "무성" 반응, 빠른 중성자의 생성을 피하기 위해.그러나 이러한 프로젝트는 훨씬 더 높은 온도를 처리해야 합니다.거기 헬륨 3-중수소 반응, 예를 들어, 5억 8천만도를 생산할 수 있습니다.중수소-삼중수소 핵융합에 비해 자기장의 강도를 6배까지 증가시켜야 하며, 따라서 고온 초전도체 기술이 제공할 수 있는 가두기 용량이 필요합니다.

별 내부에서는 핵융합이 일어난다 중수소-중수소 이전의 두 가지 예보다 훨씬 낮은 에너지로 중성자를 생성하지만 온도는 훨씬 더 높습니다.그러나 이 에너지를 담기 위해서는 훨씬 더 발전된 고온 초전도체를 기반으로 한 새로운 자석이 필요하지만, 이는 아직 기술적으로 달성할 수 없습니다. 몇십년.

매우 높은 온도에 대해 이야기하고 있지만 특별한 안전 문제가 이론화되지는 않았으며, 여러 전문가에 따르면, 만약 있었다면 그들은 그랬을 것이다 덜 위험하다 연쇄 반응이 에너지를 증폭시켜 생성되는 열을 증폭시키는 핵분열 시스템에서 일어날 수 있는 일과 비교됩니다.

핵융합의 역사, 청정원자력

첫 번째 실험은 Mark Oliphant가 실험실에서 수소의 중동위원소를 이용해 핵융합을 수행했던 1932년으로 거슬러 올라갑니다.융합 연구 군사적 목적으로 이는 1940년대 초 맨해튼 프로젝트(원자폭탄을 만들기 위해 미국이 수행한 연구 개발 프로그램)의 일환으로 시작되었으며 1952년에 사용되었습니다. 첫 번째 H 폭탄 (전문 용어로 아이비 마이크 그리고 핵 실험에서 나온 방사성 폐기물이 있는 콘크리트 돔이 아직 남아 있는 환초인 마샬 군도에서 폭발했습니다.

지난 60년 동안 핵융합을 개발하기 위해 상당한 이론적, 실험적 노력이 이루어졌습니다. 민사 목적 전쟁이나 전기 생산보다는.현재까지 가장 발전된 핵융합로는 다음과 같이 대표됩니다. 반복 (국제열핵실험로), 매우 높은 온도와 낮은 압력에서 플라즈마(보통 수소)가 응집력을 유지하고 챔버 외부의 전자석에 의해 생성된 자기장 덕분에 내부 벽에서 멀리 떨어져 있는 환상형(도넛) 모양의 반응기입니다.

Iter 프로젝트에는 프랑스 남부의 Cadarache에 이와 같은 최초의 실험용 원자로를 건설하는 것을 목표로 35개국(유럽 연합 회원국, 미국, 인도, 일본, 한국, 러시아 포함)이 참여합니다. 이탈리아가 Iter에 참가하다 Frascati에 테스트 사이트가 있습니다.

Iter 외에도 Sparc(Eni가 최대 주주)와 Arc라는 두 가지 다른 실험 프로젝트가 있습니다. 그만큼 첫 번째 시범 원자로, 프로젝트 시민, 모든 것이 계획대로 진행되고 과거 지연에 비해 불연속성이 심한 경우 준비가 된 것일 수 있습니다. 2050년 이전은 아니다. Demo는 실제로 유럽 Eurofusion 컨소시엄이 실험용 Iter 원자로의 이상적인 후속 제품으로 연구한 핵융합 발전소용 프로토타입 원자로입니다.

아직 핵융합이 안 되니까

1960년대부터 현재까지, 그리고 아마도 예측 가능한 미래에도 주요 문제는 다음과 같습니다. 긍정적인 에너지 균형을 달성하는 데 어려움이 있음 반응기의.실제로 현재까지 연속 운전 중에 정상적으로 생산되는 원자로를 건설하는 것은 아직 불가능했습니다. 당신이 소비하는 것보다 더 많은 전기 자석과 보조 격리 시스템에 전력을 공급합니다.

사소한 문제는 아니다 그것은 비용에 관한 것입니다:핵융합 분야의 가장 진보된 프로젝트인 Iter는 당초 130억 유로의 비용을 예상했지만 쉽게 도달할 수 있다고 주장하는 사람들도 있습니다. 300억, 실험을 계속하려면 엄청난 양의 에너지를 사용해야 한다는 것은 말할 것도 없습니다.

그렇다면 상온 핵융합은 어떨까요?

1989년 3월 23일, 유타 대학교의 두 전기화학자 마틴 플라이쉬만(Martin Fleischmann)과 스탠리 폰스(Stanley Pons)는 다음과 같이 선언했습니다. 기자 회견 거대하고 복잡한 원자로 내부의 극한 압력으로 유지되는 매우 뜨거운 플라즈마에서 핵융합을 달성한 것이 아니라, “시험관에서”, 실온에서.두 과학자는 에너지 세계에 혁명을 가져올 '상온 핵융합'의 시대를 열었습니다.우리가 알고 있듯이 혁명은 결코 일어나지 않았습니다.왜?

첫째, 하나 특허를 얻기 위한 싸움 다른 연구보다 먼저 연구가 복제될 수 있도록 완전히 연구되지 않았습니다.Fleschmann과 Pons가 결과를 서둘러 발표했기 때문에 설계 단계에서 나타난 다양한 이상 현상이 해결되지 않았습니다.이를 위해 상온융합 그것은 결코 입증되지 않았습니다 과학계에 의해서도 상용 프로토타입이 도착하지 않았습니다.

결론적으로, 핵융합은 확실히 풍부한 잠재력을 지닌 매우 매력적인 기술입니다.그러나 진화 경로에는 여전히 많은 문제가 있으며, 현재 진행 중인 기후 비상 상황을 고려할 때 개발 시간은 여전히 ​​너무 느리고 비용이 많이 듭니다. 에너지 부문에 대한 유효한 솔루션을 제시하기 위해.