핵융합로로 화석 연료 대안을 만들려는 뉴질랜드 스타트업의 탐구

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"내가 처음에 이 말을 했는지는 모르겠지만 우리는 핵융합로를 건설하고 있습니다"라고 Ratu Mataira는 OpenStar Technologies의 본부 역할을 하는 별 특징 없는 웰링턴 창고를 둘러보는 도중에 나에게 말했습니다.

맞춤 제작 부품을 제조하는 데 사용되는 상자 모양의 비싸 보이는 기계 두 대가 방 한쪽 끝에 놓여 있습니다. 불운한 타이탄 잠수정의 현창을 연상시키는 창문이 있는 스테인리스 스틸 진공 챔버와 일부 액체 질소 용기는 고도로 전문화된 산업 활동을 암시합니다.

그러나 1번 국도를 벗어나 Ngauranga 협곡에 숨겨진 산업 단지로 들어가는 방문자는 Mataira와 29명의 그의 팀이 이 스타트업에서 무엇을 만들고 있는지 추측할 것입니다.

OpenStar는 올해 말까지 투자자로부터 1,130만 달러의 지원을 받아 프로토타입 핵융합 장치를 제작하고 최초의 플라즈마 반응을 촉발할 계획입니다. 그것만으로도 뉴질랜드에서는 처음이 될 것이며 핵융합을 활용하여 청정 에너지를 창출하는 길에 있어 작지만 중요한 첫 걸음이 될 것입니다.

전 세계에 산재해 원자를 쪼개어 에너지를 생성하는 핵분열 발전소와 달리, 핵융합은 가벼운 원자를 서로 강제로 결합시켜 그 과정에서 에너지를 방출합니다.

핵융합로는 태양과 우주의 다른 별들 사이에서 진행 중인 과정, 즉 영구 에너지 생산을 재현하려고 시도하지만 석탄이나 가스 화력 발전소와 관련된 이산화탄소 배출은 없습니다.

이는 안전하고 깨끗하며 값싼 전기의 궁극적인 원천입니다. Mataira는 결국 폐기된 석탄 및 가스 화력 발전소를 대체하기 위해 핵융합 원자로가 건설되어 태양열이나 풍력 발전보다 더 효율적으로 청정 에너지를 국가 전력망에 공급할 것이라고 말했습니다. 그러나 핵융합 반응을 제어하는 ​​것은 엄청나게 어려운 작업입니다. 핵물리학에서는 핵융합이 실현되려면 30년이 필요하며 앞으로도 항상 30년이 걸린다는 농담이 있습니다.

그럼에도 불구하고, 기후 위기의 긴급성은 발전을 가속화하기 위해 핵융합에 대한 새로운 관심과 투자를 불러일으켰습니다. 일부 전문가들은 향후 6~10년 안에 전기 생산에 있어 핵융합의 역할을 위한 초석을 다지는 핵융합의 획기적인 발전을 볼 수 있을 것이라고 제안합니다. 수십 년 동안 미미한 진전을 보인 후, 과학자들은 최근 몇 가지 중요한 이정표를 달성했습니다.

지난 12월 캘리포니아의 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)는 원자로에서 핵융합 점화를 달성했는데, 이는 핵융합 반응이 자립적으로 유지되어 생성에 투입된 것보다 더 많은 에너지를 생산하는 지점입니다. 이로 인해 미국 에너지부는 "10년 내에" 파일럿 규모의 핵융합 발전소를 개발하기 위해 8개 미국 기업에 자금을 지원하겠다는 자신감을 갖게 되었습니다.

전 세계적으로 최소 30개의 핵융합 스타트업이 이 기술을 연구하고 있으며, OpenStar는 아마도 이 그룹 중 가장 새롭고 가장 광범위한 스타트업일 것입니다. MIT(매사추세츠 공과대학)의 플라즈마 과학 및 핵융합 센터와 같은 확립된 핵융합 연구 그룹 중 다수는 금속에 의해 생성된 자기장을 사용하는 도넛 또는 구형 기계인 토카막이라는 원자로 유형에 중점을 두었습니다. 플라즈마 또는 과열 가스를 가두는 코일. 토카막에 공급되는 연료(일반적으로 수소 기반)는 100,000,000°C가 넘는 높은 압력과 온도를 받게 됩니다. 연료의 원자들은 서로 융합되어 엄청난 양의 에너지를 열의 형태로 방출합니다.

궁극적인 목표는 그 열을 증기로 변환하고 전기를 생산하는 터빈을 구동하는 것입니다. 자기 코일은 미친 듯이 뜨거운 플라즈마를 담고 있으며 플라즈마가 반응기 벽이 녹는 것을 방지합니다. 비결은 핵융합 반응이 일어날 수 있을 만큼 오랫동안 아원자 입자의 소용돌이인 플라즈마를 안정적으로 유지하는 것입니다.

이것이 바로 현재 프랑스 남부에서 건설 중인 세계 최대의 토카막인 국제열핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor)의 개념입니다. 이는 야심찬 프로젝트이지만 지난 11월 부품에 심각한 결함이 발생해 초기 2025년 플라즈마 생산 목표가 무기한 연기될 것이라고 발표됐다. 200억 유로(360억 달러)의 추정 비용도 급증할 수 있습니다.