150억 유로의 실험
ITER:
150억 유로의 실험
융합 반응기: 위험함
2011년 7월 13일: 한 독자가 서버에서 해커가 코드 내의 단어를 수정했다고 알렸다. "search"라는 단어가 "custom"으로 바뀌었고, 이로 인해 검색 엔진이 작동하지 않았다. 전체 단어를 바꾸는 이 조작은 버그와 일치할 수 없다.
복구 작업이 완료되었습니다. 감사합니다. 고장 난 코드 줄:
복구 후: 이제 내부 검색 엔진이 정상 작동합니다.
http://www.dissident-media.org/infonucleaire/iter.html
2011년 7월 13일:
독자 한 명의 반응:
당신의 기사를 읽었습니다. 매우 인상 깊었습니다.
기억해보니 이런 내용을 발견했습니다:
흥미로운 점들이 많습니다. 저는 독자 여러분께 이 링크를 클릭해 보시기를 강력히 권합니다. 과학기술적 초현실주의 세계를 경험하게 될 것입니다. 더 배울수록 더욱 놀라움과 불안이 커집니다. 간단히 요약하면:
낭비, 무계획, 사전 예측 부족 "문제가 생길 줄 몰랐다" 거짓 위로, '무엇도 시도하지 않으면 아무것도 얻지 못한다'
2011년 7월 13일:
또 다른 독자 반응, 여러분께도 감명을 줄 것입니다:
존경하는 동료님, CNRS의 플라즈마 물리학자로서, 저는 "150억 유로의 실험"이라는 ITER 문서를 흥미롭게 읽었습니다.
매우 우수한 글이며 오류가 없습니다.
그러나 진지하고 성실한 플라즈마 물리학자들은 모두 이 사실을 잘 알고 있습니다. CEA의 공학-물리학자들 역시 마찬가지입니다. (아쉽게도 ITER 프로젝트에는 점점 더 적은 플라즈마 물리학자가 참여하고 있습니다.)
따라서 반대 의견을 제시하는 자들은 완전히 부정직하거나, 전혀 전문성이 없거나, 현실과 멀리 떨어진 순수 이론가일 수밖에 없습니다.
그래서 이 주제에 대해 논쟁을 거부하는 것입니다...
그렇다면 무엇을 해야 할까요? 물론 반응해야 합니다.
그러나 일부 지역 정치인들을 잘 알고 있기 때문에, 제가 제안하고자 하는 것은, 13지역 지방의회 및 지역 정부에 특정 인물을 집중적으로 압박하는 것입니다. ITER 조직은 단지 기술적 관리 구조일 뿐이며 과학적 관리도 없기 때문에, 지역에서 행동이 가능합니다.
환경 보호당 소속 정치인들이 이런 노력에 좋은 조언을 줄 수 있을 것입니다.
저는 아직 CNRS에서의 경력을 마치지 않았기 때문에, 이 메시지를 비밀로 해 주시기를 부탁드립니다.
(최근 E....에게 연락했고, 긴 대화를 나누며 많은 점에서 의견이 일치한다는 것을 확인했습니다.)
진심으로, CNRS 응용 플라즈마 물리학 그룹의 ......님
전문 웹사이트: http://www.........
개인 메일: ..........
이 인물은 연구소 소장입니다.
요약하면:
- 당신은 완전히 옳습니다. 근거 있는 과학적 논거를 제시하셨습니다.
- 반응해야 합니다!
- 그러나 저를 이 모든 일에서 빼주세요. 저는 아직 CNRS에서의 경력을 마치지 않았기 때문입니다.
[이 공청회에 관한 공고](/sauver_la_Terre/ITER/OUVERTURE ENQUETE PUBLIQUE_LA PROVENCE 26 MAI 2011 A (1).pdf)
http://www-fusion-magnetique.cea.fr/cea/next/couvertures/blk.htm
2011년 7월 13일: 한 독자가 서버에서 해커가 코드 내의 단어를 수정했다고 알렸다. "search"라는 단어가 "custom"으로 바뀌었고, 이로 인해 검색 엔진이 작동하지 않았다. 전체 단어를 바꾸는 이 조작은 버그와 일치할 수 없다.
복구 작업이 완료되었습니다. 감사합니다. 고장 난 코드 줄:
복구 후:
독자들은 에바 조리, 니콜라 훌로트, 또는 다른 큰 매체 영향력을 가진 인물들과 연락을 시도해, 이러한 완전하고 즉각적으로 작동 가능한 해결책에 대해 알려주기를 제안했습니다. 저는 연락 시도를 진행했습니다.
2011년 7월 13일: 한 독자가 서버에서 해커가 코드 내의 단어를 수정했다고 알렸다. "search"라는 단어가 "custom"으로 바뀌었고, 이로 인해 검색 엔진이 작동하지 않았다. 전체 단어를 바꾸는 이 조작은 버그와 일치할 수 없다.
복구 작업이 완료되었습니다. 감사합니다. 고장 난 코드 줄:
복구 후:
/sauver_la_Terre/ITER/experience_quinze_milliards_es.htm
2011년 5월 16일, 유럽 의회 대표단은 아시 엔 프로방스에 있는 로이 레네 호텔에 도착하여 ITER 프로젝트 책임자들의 다양한 발표를 들었다. 그 회의 전에, 저는 미셸 리바지 의원에게 제가 집에서 인쇄한 40부의 보고서를 전달했으며, 그 중 절반은 색상 인쇄였다. 이 보고서는 아래에 나올 텍스트의 압축판이었다. 그녀는 이를 의회 의원들에게 배포했다.
호텔 앞에는 약 200명의 반핵 시위자들이 모여 있었다. 이는 고려해야 할 문제의 중요성에 비해 매우 적은 수였으며, 저는 유일한 과학자이자, 심지어 유일한 엔지니어나 기술자였다. 시위자들은 "기초적인 반핵 운동가"들이었다.
사실, 후쿠시마 사고를 계기로 나와 같은 사람들이 깨어났다. 그러나 나는 핵에너지의 치명성에 대한 인식이 이제 완전히 확고해졌으며, 이전까지는 단지 관심을 기울여보지 않았을 뿐이었다. 그 전에는 초기 운동가들이 "질서 유지 세력"의 타격과 매연탄, 심지어 사망에 이르게 한 방어용 폭발물까지 맞으며 시위를 해왔다. 1977년 7월 31일, 크레이스-말빌에 초임계 원자로를 설치하려는 시도에 반대하는 시위 중, 미샬롱이라는 운동가가 가슴에 폭발물이 맞아 사망했다.
오늘날에도, 방사성 폐기물 운반 열차가 지나가는 선로에 스스로를 고정하는 사람들이 있다. 이들은 "하그의 재처리 센터"(실제로는 프랑스산 MOX 연료를 생산하는 플루토늄 추출 시설이며, 프랑스 20기 원자로와 후쿠시마 3호기에서 사용되며, 외국에도 수출된다)에 도달하는 길에 있다. 이들은 폭력적으로 제거되며 다치지만, 그들은 우리가 그리고 우리 자녀들이 건강하게 살아남을 수 있도록 싸우고 있다. 핵산업자들의 이윤 추구 행위를 막기 위해서 말이다.
이 치명적인 무기의 열차는 반드시 통과되어야 한다.
나는 이렇게 늦게 반응한 것에 대해 죄책감을 느꼈으며, 과학자나 엔지니어 중 아무도 이 정당한 시위에 동참하지 않는 것을 보고 불편함을 느꼈다. 후쿠시마 재난이 계기로 핵에너지의 미친 위험성에 대한 인식이 점차 확산되고 있지만, 이는 원자력 산업의 주요 언론에서 벌어지는 블랙아웃에도 불구하고 이루어지고 있다.
그러나 그 전까지는 핵 반대 시위자들은 마치 변태처럼 여겨졌고, 꿈꾸는 사람으로 간주되었다. 그러나 그들은 우리보다 훨씬 더 명확하고 일찍 핵 문제의 현실을 인식하고 있었다.
앞서 언급했듯이, 상황은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 심각하다.
지금까지 ITER 설치 반대 논거는 주로 환경적 또는 풍경적 측면이었다. 최근 나는 사이트 발표 중 촬영된 끔찍하고 충격적인 영상을 보았다. 가이드는 자연 서식지를 방해한 박쥐들을 조심스럽게 다른 곳으로 옮겨, 새 집을 만들도록 유도했다고 말했다. 또 보호 식물 종들도 신경 써서 이식했다.
이제 다음에 나올 내용을 알게 되면, 이것이 얼마나 어이없는 말인지 알게 될 것이다.
트리튬의 방사성 독성 문제에 대한 비판은 잘 알려져 있다. 트리튬은 반감기가 12.3년인 방사성 물질이다. 네, 이 문제는 실존한다. 트리튬은 수소의 동위원소로, 원자핵에는 양성자 하나와 중성자 두 개가 있으며, 일반 수소(단일 양성자로 구성된 핵)와 디테륨(양성자 하나와 중성자 하나로 구성된 핵)과 마찬가지로 단일 전자가 있다. 이 전자가 원자에 대한 '전자 껍질'을 형성한다. 이 전자 껍질이 물질의 화학적 성질을 결정한다.
따라서 화학적으로 볼 때, 일반 수소와 그 두 동위원소인 디테륨과 트리튬은 정확히 동일한 성질을 가진다.
무거운 수소가 산소와 결합하면 '중수'라고 불리는 물이 생긴다. 모든 조합이 가능하며, 물 분자 안에 트리튬 원자가 하나 또는 두 개 포함될 수도 있다.
따라서 트리튬을 포함한 물은 방사능을 띤다.
ITER 반대론자들은 트리튬이 수소이기 때문에 안전하게 밀봉하기 매우 어렵다고 주장한다(위험도 제로가 없다고 말할 것이다). 무거운 수소 분자와 일반 수소 분자는 모두 매우 작아, 밸브나 실링 같은 장애물을 쉽게 통과한다. 더 나아가 수소는 고체 벽을 통과할 수 있다! 트리튬은 탈출의 전문가로, 실링과 대부분의 고분자를 뚫고 지나간다.
일반 수소 또는 디테륨의 경우 생물학적 위험은 없다. 그러나 트리튬의 경우는 다르다. 수소 분자는 다양한 원자와 결합하여 광범위한 화합물을 형성할 수 있으며, 이는 무기화학이나 생화학에 해당한다.
이렇게 하여 트리튬은 식물사슬에 포함될 수 있고, 심지어 인간 DNA 속에도 침투할 수 있다.
ITER 지지자들은 트리튬 누출이나 방출이 시험기나 그 후속 장치의 작동으로 인해 발생하더라도, 건강에 위협이 되는 정도의 오염은 일어나지 않으며, 공중보건 측면에서 위험하지 않다고 반박할 것이다.
우리는 수십 년 동안 모든 원자력 지지자들이 이런 말을 반복해 왔다.
또 다른 주장은, 인간 몸에는 '물 순환'이 존재한다는 점이다. 트리튬이 포함된 물을 섭취하면, 인간 몸은 이를 상대적으로 빠르게 자연으로 방출한다. 그 '생물학적 반감기'(1개월에서 1년)는 '방사선 반감기'보다 짧다(Wikipedia).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tritium#Fixation_biologique_du_tritium
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tritium#Cin.C3.A9tique_dans_l.27organisme
만약 트리튬 원자가 DNA 분자와 결합한다면 상황은 달라진다. 이는 매우 낮은 오염 수준이 장기간에 걸쳐 영향을 미치며, 특히 임산부와 어린이들에게 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
이 역시 ITER 지지자들은 트리튬의 양이 매우 적고, 인근의 식수 저장소가 트리튬 오염 물질을 받더라도 희석 비율이 너무 낮아서... 등으로 무시할 것이다.
따라서 효과적인 비판은 이 측면에서 찾는 것이 아닐지도 모른다.
물론 프로젝트의 비용은 폭증하고 있으며, 그 증가는 앞으로 더 심해질 것이며, 일정의 불확실성과 함께 다음과 같은 끊임없는 질문이 남아 있다:
*- 전기 에너지는 언제?
기술적·과학적 측면을 살펴보면, 이 예측은 시간, 비용, 그리고 실현 가능성과 수익성 측면에서 불가능하다.
먼저 ITER 프로젝트의 출발점을 살펴보자.
http://www.iter.org/fr/proj/iterhistory
1985년, 냉전이 끝난 후 제네바에서 고르바초프와 레이건 간의 대화에서 이 프로젝트가 시작되었다고 설명하고 있다.
1985년 제네바에서의 레이건과 고르바초프
인류에게 핵무기와 미사일의 거대한 재고는 원자에 대해 완전히 부정적인 이미지를 주었으며, 민간용 원자력의 긍정적 의미조차 약화되었다. 실제로 민간 원자로는 플루토늄을 생산할 수 있는 핵분열 반응로로 전환될 수 있다.
-
폐기물 저장과 원자력 발전소 해체 문제는 해결책의 흔적도 없이 끝없이 복잡하다.
-
핵무기 확산 문제는 피할 수 없다.
그리고 그 만남의 한 해 후, 체르노빌 사고가 발생했다.
따라서 '평화로운 원자력'을 찾는 필요성이 생겼다. 이는 새로운 무기를 만들 수 없으며, 폐기물은 무해한 가스인 헬륨으로 이루어져야 하며, 민감한 물질의 확산도 방지되어야 한다.
즉시, 디테륨-트리튬 융합 발전기에 대한 기대가 생겼다. 이는 즉각적으로 모든 미덕을 지닌 것으로 여겨졌다.
'무한한 에너지'라고 말했다. 그리고 바다의 물에 포함된 엄청난 양의 디테륨과 트리튬(또는 트리튬을 만들 수 있는 리튬)을 언급했다(아래 참조).
따라서 융합에서 나오는 에너지는 처음부터 거대한 신화였으며, '선한 원자', 위험 없고 평화로우며 '무한한 에너지'의 신화였다.
또한 인간의 상상력을 자극하는 이미지가 추가되었다. 바로 '시험관 속 태양'이라는 것이다.
인간은 항상 자연의 거대한 현상을 신화적 구조와 연결해왔다. 하늘에서 내리는 물은 좋은 수확을 가능하게 한다. 전콜럼비아 문명에서는 생명수인 비를 하늘에 간청했다. 그러나 물은 홍수도 되며, 파괴하고 죽음을 초래한다.
태양 역시 마찬가지다. 고대 이집트에서는 신들이 종종 중심적인 태양신의 변형이었다. 라는 신은 좋은 수확을 보장하는 선한 태양이었지만, 세스는 그의 형제로, 사막의 무서운 태양신이었으며, 작물들을 말라 죽게 하고 길을 잃은 여행자를 목마르게 했다.
원자에 대한 신화가 있다. 오펜하이머가 처음으로 핵폭발을 보았을 때, 그는 산스크리트어를 읽을 줄 알았기 때문에, 자동적으로 '바그바드 길라'의 시(11장 33절)를 외쳤다. 이 시의 마지막 문장은 다음과 같다:
나는 죽음이며, 모든 세계를 파괴하는 자이다.
http://en.wikipedia.org/wiki/Bhagavad_Gita
그리고 원자는 역사에 스며들기 시작했으며, 인간의 상상 속에서 제우스의 뇌전이나 토르의 망치와 비슷한 무서운 신의 모습으로 자리 잡았다. 성경적 환경에서 말하는 종말과 세계의 종말을 연상시켰다.
그러나 이후에는 평화로운 원자, 편안함과 더 나은 삶을 제공하는 원자가 등장했다. 집을 난방하고, 우리가 편안하고 빠르게 이동하는 TGV의 엔진을 공급하는 원자였다.
그러나 체르노빌과 후쿠시마의 재난은 갑작스럽고 폭력적인 경고로 다가왔다. 그래서 원자는 흰색 역병처럼 보이기 시작했다. 보이지도 않고 냄새도 나지 않으며, 천천히 치명적인 존재였다.
- 모두 죽지는 않지만, 모두가 맞아들었다...
심지어 원자력 발전소의 작동이 원만하게 이루어질 때조차, 그곳에서 일하는 사람들에게 건강에 영향을 미친다. INSERM의 연구에 따르면, 원자력 발전소 유지보수 작업을 하는 사람들은 표준보다 낮은 방사선 노출을 받더라도 암 발생률이 두 배 이상 높다.
[오디오 링크](/AUDIOS/11 May 2011.mp3)
이제까지 보여진 민간 원자력은, 강력한 로비를 벌이는 원자력 지지자들에도 불구하고, 매우 우려스러운 모습을 띠고 있다.
그렇다면 왜 '시험관 속 태양'이라는, 다시금 '선한 원자', 위험 없이 폐기물도 없는 것에 주목하지 않을까? 실제로 항공기 하나가 토카막에 충돌하거나 테러리스트가 폭발물로 파손시킨다고 해도, 큰 문제는 없다고 말한다. 디테륨, 트리튬, 리튬, 헬륨이 자연으로 방출될 뿐이며, 다음 날엔 아무 일 없이 잊혀질 것이다.
융합은 '위험 없고 폐기물 없는 원자'라는 신화를 만들어내고 있다.
이 측면에서 보면, 사실은 부분적으로만 맞는다. 디테륨-트리튬 융합은 중성자를 생성한다. 이 중성자는 반응로의 모든 구조물을 오염시켜, 중성자 흐름으로 인해 재료들이 변환되면서 방사능을 띠게 된다. 따라서 융합 반응로의 해체는 분열 반응로와 마찬가지로 매우 복잡하고 문제 많으며 비용이 많이 든다.
ITER 지지자들은 이는 반감기가 '수백 년'에 불과한 폐기물이며, 분열 반응로는 수십만 년 동안 치명적인 방사성 물질을 생성한다고 반박할 것이다.
이러한 전제를 바탕으로, 이제 신화에서 벗어나, 아름다운 말을 잊고, '시험관 속 태양'이나 '무한한 에너지' 같은 표현을 떨쳐내고, 현실에 내려와 실현 가능성 측면에서 문제를 살펴보자.
이를 위해 나는 물리학자의 언어를 사용해야 한다. 가능한 한 이해하기 쉽게 설명하려 노력할 것이다.
융합은 여전히 이론적이고, 복잡한 현상들로 인해 보호받고 있다. 이로 인해 원자력 지지자들은 '매우 복잡하다'는 말로 모든 질문을 끝내며, 상대방(심지어 정치인) 앞에 복잡성의 먹구름을 퍼뜨려 질문을 피할 수 있다. 마치 문어가 먹구름을 뿜는 것처럼 말이다.
이제 비판적인 과학적·기술적 질문들로 들어가자. 일반인을 위한 난잡한 설명을 넘어가자.
ITER 프로젝트는 두 가지 주요 결과에 기반한다. 하나는 영국의 JET(유럽 공동 토카막) 실험 결과이며, 1991년 캐럼 연구소에서 실시되었다. 그 실험에서는 다양한 에너지 형태를 강하게 주입하여 1초 동안 융합 반응을 유지했으며, 계수 Q는 0.7이었다.
이 계수 Q는 무엇을 의미하는가? 그것은 융합으로부터 발생한 순 에너지와 마이크로파, 중성자 주입 등으로 공급된 에너지의 비율이다.
융합 반응로에서 생성되는 에너지의 흐름은 반응로의 부피에 비례하므로, 특성 치수(예: 플라즈마 토어의 지름)의 세제곱에 비례한다.
에너지 손실은 벽면을 통해 발생하므로, 벽면 면적에 비례하며, 특성 치수의 제곱에 비례한다.
따라서 계수 Q는 다음과 같은 법칙을 따른다:
JET이 Q = 0.65에 머물렀던 이유는 기계가 너무 작았기 때문이다. ITER는 두 배 더 크므로 Q를 두 배 높일 수 있으며, 즉:
Q = 1.4
ITER의 설명서에는 설계자들이 5 이상의 계수를 얻고, 400~1000초 동안 작동할 것으로 기대하고 있다.
JET 실험에 대한 몇 가지 세부 사항. 이 토카막은 초전도 자석이 장착되어 있지 않다. 자기장은 구리 코일로 이루어진 솔레노이드에 의해 생성된다. 이 코일을 통과하는 전류는 메가암페어 단위이며, 저항으로 인한 열 발생으로 인해 실험을 연장할 수 없다.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus
http://claude.emt.inrs.ca/VQE/sources/fusion_futur.html
ITER의 가열 시스템(마이크로파, 중성자 주입)은 JET에서 사용된 것의 확장이다.
따라서 ITER는 작동할 것이다.
누구도 의심하지 않는다. 디테륨-트리튬 융합은 이루어질 것이며, Q가 1을 초과하는 상태에서, 초전도 자석을 사용해 훨씬 더 긴 시간 동안 유지될 것이다.
그러나 그것이 전부인가?
기계는 우리가 보여줄 것처럼 불완전하다.
현재 상태로는 프로토타입으로서의 가치조차 없으며, 검증을 위한 기준도 되지 못한다. 왜냐하면 필수적인 요소들이 부족하기 때문이다. 특히, 실험된 적 없는 요소들이 포함되어 있다.
반응로는 수소의 두 동위원소인 디테륨과 트리튬의 50:50 혼합물로 채워진다. 융합 반응은 이 혼합물을 소진하며, 양성자 두 개를 가진 헬륨 핵(3.5MeV 에너지)과 중성자(14.1MeV 에너지)를 생성한다.
디테륨-트리튬 융합
수십 년 동안 대중에게 제시된 이미지지만, 이는 이야기의 절반에 불과하다!
충전 자기장은 헬륨 핵의 탈출을 가능한 한 막는다. 이 핵은 디테륨과 트리튬 이온과 에너지를 교환하며 플라즈마의 온도를 유지한다. 플라즈마는 방사선으로 인해 지속적으로 냉각되려 한다. 그러나 중성자는 전하가 없기 때문에 자기장의 영향을 받지 않으며, 벽면에 반드시 충돌하게 된다. 이 중성자는 벽재료에 흡수되어, '활성화'를 통해 방사능을 유발하고 다양한 변환을 일으킨다.
노벨상 수상자였던 기이스 드 제느는 융합 중성자가 초전도 자석의 민감한 재료를 보호할 수 있을지 의심했다. 초전도 재료는 취약하다. 중성자가 유발하는 손상은 변환을 일으켜, 국소적으로 초전도성을 상실하게 하며, 매우 비싼 자석을 고장 내거나 파괴할 수 있다.
ITER 책임자들은 이에 대해, 첫 번째 벽('the first wall')과 자석 사이에 리튬 또는 리튬 기반 화합물로 이루어진 코팅이 있으며, 이 코팅은 중성자를 흡수해, 다음의 방출 에너지 반응을 통해 트리튬을 재생한다고 대답한다:
http://www-fusion-magnetique.cea.fr/gb/cea/next/couvertures/blk.htm#ch1
또한 참조:
이 반응이 분열 반응임을 주목하자. 리튬-7 원자가 불안정한 상태에서 분열하여, 각각 4(헬륨)와 3(트리튬)의 핵자를 가진 두 개의 원자로 나뉜다.
이 트리튬 생성 코팅은 액체 상태로, 리튬과 납의 혼합물이다. 납은 중성자의 속도를 늦추며, 중성자에 맞아 두 개의 중성자를 방출할 수 있다. 이 500도의 액체는 압력 물로 냉각된다. 이 금속 혼합물이 압력 물과 접촉하는 것은 불가능하다. 리튬은 180도에서 녹고, 1342도에서 증발한다.
리튬은 일반적인 온도에서 공기 중에서 타지 않으며, 나트륨과 같은 알칼리 금속과는 다르다. 그러나 온도가 충분히 높아지면, 마그네슘과 마찬가지로 타며, 매우 강한 발열 반응을 일으킨다.
http://www.plexiglass.fr/materiaux/metaux/lithium.html
http://www.youtube.com/watch?v=ojGaAGDVsCc
****http://www.youtube.com/watch?v=hSly84lRqj0&feature=related
****http://www.youtube.com/watch?v=oxhW7TtXIAM&feature=related
요약:
리튬은 알칼리 금속 중 유일하게 공기에서 안전하게 다룰 수 있는 금속이다. 다른 금속들은 공기와 반응하여 종종 불꽃을 일으킨다. 건조한 공기에서는 리튬이 천천히 산화물과 질화물 층으로 덮인다.
습한 공기에서는 수증기가 촉매 작용을 하여 공격이 훨씬 빠르게 일어난다.
건조한 산소에서 리튬은 200도 이상에서만 타며, Li2O 산화물만 생성하고 과산화물은 생성하지 않는다. 이는 상위 동족들과 명확히 구별되며, 알칼리 토양 금속과 유사하다.
리튬의 연소는 매우 발열적이며, 마그네슘처럼 강한 백색 빛을 방출한다.
공기 중에서 타는 리튬, 물과 접촉 시: 즉각적인 폭발 리튬 화재 물 속:
리튬 + 물:
500도에서 물과 접촉하면 물을 분해하고 산소를 빼내며, ... 수소를 방출한다. 이는 후쿠시마 원자력 발전소의 연료 막대 주위의 지르코늄 케이싱이 물과 반응하는 현상과 유사하며, 일반적으로 모든 물로 냉각되는 원자로에서 온도가 증가해 물이 수증기 상태가 될 때 발생한다.
리튬과 냉각용 물의 반응으로 방출된 수소는 공기와 결합하여 후쿠시마에서 본 폭발을 일으킬 수 있다. 리튬은 매우 반응성이 강한 물질이며, 산소, 수소(수소화리튬을 생성하며, 수소폭탄의 폭발물), 심지어 질소와도 일반 온도에서 반응하여 리튬 질화물을 형성한다. 이러한 모든 반응은 발열적이며, 피해를 초래할 수 있는 폭주 상태에 이를 수 있다.
그리고 이 모든 사실을 누구도 말해주지 않았다
누군가 "융합" 반응로에서 리튬이 타거나 냉각용 물과 반응하는 상황이 발생하면 어떻게 될지 언급한 적 없었다. 이러한 트리튬 생성 코팅은 테스트되지 않았다. 미셸 리바지가 이 회의에서 지적했듯이, JET이나 독일의 ASDEX(마크스 플랑크 연구소), 또는 일본의 기계에서 이러한 코팅의 거동을 테스트한 후에야 프로젝트에 진입하는 것이 더 낫다.
- 비용이 많이 드는
- 위험한
- 문제 많은
이 트리튬 생성 코팅 주변에는 다음 두 가지 요소가 있다:
- 직접 접촉하는 첫 번째 벽, 베릴륨으로 만들어진 것이다. 베릴륨은 1380도에서 융해된다. 이 베릴륨의 토카막 내 행동은 테스트되지 않았다. 베릴륨은 매우 독성이며, 폐질환인 베릴리오시스를 유발한다. 이는 치료 불가능한 폐 질환이며, 발암성도 있다.
출처:
http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9ryllium#Contamination_du_corps_humain
트리튬 생성 코팅의 일부 (또 다른 '미경험 실험')
어떤 이는 리튬이 이 요소에서 합금 형태로 존재하므로, 납 성분으로 인해 더 불연성일 수 있다고 반박할 수 있다. 리튬의 끓는점은 1342도, 납은 1749도이다. 온도가 급상승하면 리튬이 먼저 증발하여 납과 분리되며, 밀도가 낮은 기포를 형성한다.
반대편에는 초전도 자석이 있으며, 액체 헬륨으로 3K에 냉각된다. 온도가 약간이라도 상승하면 초전도성이 사라진다. 초전도성을 잃은 자석 부분은 저항성을 가지며, 강한 줄기 전류 효과를 일으켜, 이로 인해 초전도성 파괴가 점차 확산되며 액체 헬륨을 증발시킨다.
초전도 상태에서는 줄기 전류 효과가 없으며, 열이 발생하지 않는다. 냉각 시스템은 주변 열이 이 요소를 가열하지 않도록 방지하기 위한 것이다. 이 요소는 액체 헬륨 속에 담겨 있다.
만약 어떤 곳에서 초전도성이 깨진다면, 해당 요소는 저항성을 가지게 되고 열을 방출한다. 2008년 CERN에서 사고가 발생했다. 용접부에서 초전도성이 상실되었다. 자석을 통과하는 전류는 9,000 암페어였다. 전기 아크가 발생하여 주변의 액체 헬륨을 증발시켰다. 폭발로 인해 40톤 무게의 자석이 수 미터나 이동했다(...).
융합 반응로에 트리티움 코팅이 필수적이라면, 다음과 같은 재난이 발생할 수 있다:
- 트리티움 코팅 내부에 포함된 리튬의 폭발적 연소 (리튬은 마그네슘처럼 타며, 텔레비전 프로그램에서 시연해야 할 것이다).
- 물과 접촉하면 폭발이 일어난다.
- 방출된 열이 인접한 초전도 자석을 손상시켜 기화시킨다.
- 리튬 화재는 독성인 납 증기와 함께 트리티움(방사능)을 운반하며, 이 트리티움은 트리티움 코팅 내에서 합성되었다.
- "첫 번째 벽"(베릴륨 1~2mm 두께) 역시 기화되어 독성 오염물질과 혼합된다.
- 반응로의 잔여 트리티움 몇 킬로그램이 방출될 가능성도 있다.
모든 것이 무너진다...
안심하라. 이러한 반응로 폭발은 즉시 내부의 융합 반응을 중단시킬 것이다. 그건 이미 좋은 점이다. 우리는 수십 년 동안 이런 핵반응로의 안전성을 과장하며 말해왔다.
하지만 화학적 측면에서는 ... 세베소와 같다.
ITER 회의에서 미셸 리바지가 "사고나 재난이 발생했을 경우 누가 책임을 질 것인가? 누구에게 손해배상 책임이 있는가?"라고 묻자, 참석자들은 당황한 침묵을 지켰다. 그 의미는 다음과 같았다:
"무엇을 말하는 거야? 무슨 재난이 있단 말이야? 분명히 모든 예방 조치를 취할 것이지!"
| 트리티움 코팅을 구성하는 데 필수적인 리튬의 존재 | 반응로를 | 본질적으로 위험하게 만든다. |
|---|
이 불가피한 위험성은 대중에게 정교하게 은폐되었다. 대신 "핵융합의 기본 반응", 즉 디테리움-트리티움 혼합물의 반응이라는 연기 안개가 펼쳐졌다.
잘 이해하자. "융합 반응로"는 단일 반응이 아니라 두 가지 반응을 통해 작동한다.
자세히 살펴보자:
2디테리움 + 3트리티움 → 4헬륨 + 1중성자 + 에너지
(핵에너지 역사상 가장 화제가 된 반응)
중성자는 방출된 에너지의 80%를 차지한다: 14MeV (메가 전자볼트)
헬륨은 이 에너지의 20%를 차지한다. 이 에너지는 플라즈마 내에서 충돌을 통해 반응로 내부의 1억~1.5억 도의 고온을 유지하는 데 사용된다.
중성자는 전하가 없기 때문에 "자기 장벽"을 통과하여 베릴륨으로 이루어진 "첫 번째 벽"에 충돌한다. 혹은 벽을 관통하여 영향을 주지 않거나, 반응에 참여하여 다음과 같은 반응이 일어난다:
9베릴륨 + 중성자 → 2헬륨 + 2중성자
융합 반응로를 위해 꼭 필요한 두 번째 반응은 트리티움을 재생하는 것이다:
1중성자 + 6리튬 → 4헬륨 + 3트리티움 + 에너지
이 두 기본 반응을 하나로 합치면:
2디테리움 + 3트리티움 → 4헬륨 + 1중성자 + 에너지 (융합)
1중성자 + 6리튬 → 4헬륨 + 3트리티움 + 에너지 (유도 분열)
→ 하나의 반응으로 합쳐진다:
2디테리움 + 6리튬 → 2헬륨 + 에너지
따라서 "융합 반응로"는 단순히 디테리움과 트리티움을 사용하는 것이 아니라, 디테리움과 리튬을 사용한다. 이 두 물질은 모두 바다물에 풍부하게 존재한다.
이것이 바로 "무한한 에너지"라는 아이디어의 근거이다.
모든 것은 사실이다. 하지만 트리티움 재생 반응을 작동시키는 방법을 알아야 하며, 이 반응은 극도로 위험하고 아직 실험되지 않았다. ITER에서 단지 "시험"만 할 뿐이다.
수십 년에 걸친 광범위한 오보 정보와 미디어의 무관심이 있었기에, 지역 주민들이 이 위험한 프로젝트가 지역에 자리 잡는 것을 그렇게 무관심하게 받아들일 수 있었다. 아크의 시장 마르세이 조이산은 ITER에 대해 변함없는 지지를 재확인했다.
트리티움 코팅은 위 그림과 같은 요소 N개로 구성되어야 한다. ITER 실험에서는 이러한 요소가 몇 개만 사용될 뿐이며, 아마도 하나뿐일 수도 있다. 나머지는 중성자에 대한 장벽 역할을 하는 케이싱으로 대체될 것이다. 단순한 납일 가능성이 크다.
트리티움 코팅의 전체 설치는 DEMO(ITER 다음 프로젝트)에서 이루어질 것이다.
ITER 프로젝트를 둘러싼 어떤 측면에서도 매우 복잡한 문제들에 직면하게 되며, 그 해결책도 검증되지 않은 상태다. 복잡성은 개발 기간을 길게 하고 비용이 폭등함을 의미한다.
복잡성 측면에서 ITER와 핵분열 반응로 사이의 거리는, 터보제트 엔진과 냄비 사이의 거리만큼이나 크다.
ITER 설계자들에게 질문할 수 있다:
"첫 번째 벽과 트리티움 코팅이 결합된 구조물, 그리고 열을 제거하는 시스템의 동작이 만족스러울까? 이는 정말로 '전례 없는 실험'이 아닐까?"
ITER 작동과 관련된 또 다른 문제는 수소 이온 충격으로 인한 첫 번째 벽의 침식이다. 이 문제에 대한 지침은 프랑스에서 Tore Supra 장비를 통해 얻은 결과에 기반한다. 이 토카막 장비는 카다라슈에 위치하며, 4테슬라의 초전도 자석을 갖추고 있다. 실험 중 온도는 융합을 달성할 수 있는 수준까지 도달하지 못했다. 오류가 없다면(정확한 정보를 원한다면 알려주기 바람), 온도는 수백만 도였다. 하지만 작동 시간은 6분이라는 기록을 세웠다.
이를 통해 고온 플라즈마와 근접하거나 접촉하는 벽의 거동을 연구할 수 있었다. 실험실 내부는 탄소 섬유 복합재(CFC)로 덮여 있었으며, 우주선의 날개와 유사한 구조였다. 즉 탄소와 탄소 섬유의 혼합물이다. 탄소는 열을 잘 전도하며 고온에 강하다. 연구자들은 이 벽을 통해 열을 전도하는 방식으로 열을 수집하는 것을 연구했다. 이 벽은 토카막 내부의 원형 경로를 따라 있는 '리미터'라고 불린다.
Tore Supra 실험실. 아래쪽에 리미터가 있다
실험실 벽은 1메가와트/제곱미터의 열 흐름을 시험했으며, 리미터에서는 이 값이 10메가와트/제곱미터까지 증가했다. 리미터 표면 온도는 1200~1500도에 달했다. 리미터 뒤에는 40바의 압력에서 220도의 물이 흐르며, 이 구조를 통해 토카막 내 열 회수 가능성에 대해 시험할 수 있었다.
간단한 확인 사항: 최근에 확인한 바에 따르면, JET에서 "디테리움-트리티움 융합"이 성공적으로 이루어졌다고 선전했다. 그러나 사실은 매우 알려지지 않은 사실이지만, 대부분의 융합 실험은 디테리움만을 사용했으며, 이는 약간 더 높은 온도(1.5억 도)를 요구하기 때문이다.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire
디테리움을 연료로 사용하는 반응로에서 일어나는 반응
출처:
- 디테리움 + 디테리움 → (헬륨 3 + 0.82MeV) + (중성자 + 2.45MeV)
- 디테리움 + 디테리움 → (트리티움 + 1.01MeV) + (프로톤 + 3.03MeV)
- 디테리움 + 트리티움 → (헬륨 4 + 3.52MeV) + (중성자 + 14.06MeV)
- 디테리움 + 헬륨 3 → (헬륨 4 + 3.67MeV) + (프로톤 + 14.67MeV)
영국은 개념을 검증하기 위해 디테리움-트리티움 실험을 몇 차례 수행했다. 그러나 내 소스에 따르면, 대부분의 실험은 단순히 비용 문제로 인해 디테리움으로만 이루어졌다.
복사 손실
플라즈마는 복사로 에너지를 잃는다. 이 복사 물질은 "전자 기체"이다. 첫 번째 손실은 동기 방사이며, 전하를 띤 입자가 기계의 자기장 내에서 궤도를 돌면서 에너지를 잃는 현상이다. 두 번째 손실 원인은 '브레멘슈탈룽(Bremsstrahlung)' 또는 감속 복사다. 전자가 이온 근처를 지날 때 궤적을 바꾸며 느려지며 이 방식의 복사를 방출한다. 그 강도는 이온의 전하 수 Z의 제곱에 비례한다.
감속 복사 (bremsstrahlung)
탄소는 다음과 같은 이유로 흥미로웠다:
- 높은 온도에 대한 내구성(이 타일은 우주선의 것과 매우 유사함)
- 뛰어난 열전도성
- 탄소 이온이 가진 전하 수가 적음(4개)
따라서 감속 복사 손실 메커니즘에서, 벽에서 떨어져 나온 탄소 이온은 전자와 수소 이온의 충돌보다 16배 더 큰 에너지 손실을 초래한다.
그러나 탄소는 마모 현상을 겪으며, 마치 수소를 흡수하는 진짜 펌프처럼 행동하며, 그 과정에서 탄화수소를 생성한다. 만약 이 탄화수소가 트리티움 원자와 섞이면, 탄소는 방사능을 띠게 된다(트리티움의 반감기는 12년이다).
따라서 탄소는 (나중에 설명할 것처럼) 폐기물 흡수제로만 사용할 수 있다.
ITER의 내벽은 1,000제곱미터에 달하며, 그 중 700제곱미터는 가장 가벼운 금속인 베릴륨으로 덮일 예정이다. 베릴륨의 융점은 1,280도이며, 압력이 가해진 물을 통해 내벽에 열을 제거할 수 있을 것으로 기대된다. 전하 수가 6개이므로, 전자-수소 원자 충돌보다 복사 손실이 36배 더 크다.
융합은 당연히 헬륨을 생성한다. ITER와 같은 반응로는 10%의 헬륨이 존재할 수 없으며, 이는 반응의 '재료'이다. 따라서 지속적으로 제거해야 한다.
이것도 리미터의 기능이었지만, 엔지니어들은 다른 형상을 고안해 디버터를 설계하게 되었다. 이 디버터는 토카막 실내 바닥에 있는 두 개의 홈을 나타낸다:
디버터는 모듈과 세그먼트로 구성되어 있으며, 조작하고 교체할 수 있다. 아래는 그 중 하나이다.
디버터 모듈
녹색 부분은 텅스텐으로 덮여 있다. 이 금속은 백열등의 필라멘트를 구성하며, 모든 금속 중에서 가장 높은 융점(3,000도)을 가진다. 그 형태는 특수한 자기장 기하학과 결합되어 있으며, 이온을 포획하고 갇는 데 도움이 된다.
연한 파랑: 베릴륨. 진한 파랑: 텅스텐. 검정: 탄소.
물고기 꼬리 모양의 자기장 기하학이 보인다. 이 두 홈의 바닥에 있는 홈은 플라즈마를 펌프아웃하고, '재료'인 헬륨과 불필요한 이온(복사 냉각의 원인이 되는)을 제거한 후 다시 실내로 주입하는 입구 역할을 한다: 탄소, 베릴륨, 텅스텐.
텅스텐은 이 측면에서 가장 해로운 오염 물질이다. 원자 번호가 74이므로, 전자가 74개 있다. 전문가들에 따르면, 융합 플라즈마와 섞일 경우 텅스텐 이온은 50~60개의 전하를 띨 수 있다. 따라서 전자와의 충돌 시 감속 복사 손실은 수소 이온과의 충돌보다 3,600배 더 크다.
여기서는 감속 복사 손실에 대해 말하고 있지만, 더 큰 손실은 "자유-결합 전이"와 관련된다.
전자들이 디테리움, 트리티움, 헬륨, 베릴륨 이온과 만나면, 이들의 핵은 모든 전자를 잃게 된다. 그러나 텅스텐의 경우 작동 조건에서는 15~25개의 전자(전체 74개 중)가 핵에 붙어 있다. 자유 전자가 이들 전자 껍질과 충돌하면, 잔여 전자 껍질이 자극되고 즉시 방사 에너지 방출을 통해 탈구성된다. 이는 매우 중요한 손실이다.
따라서 텅스텐 이온 오염은 플라즈마의 성능 저하로 이어져 심지어 반응을 완전히 중단시킬 수 있다.
전문가와 상담한 결과, 무거운 이온의 펌프아웃은 디버터 요소 사이의 홈 바닥에서 센티미터 크기의 구멍을 통해 이루어질 것이라고 알게 되었다.
JET은 초기에 Tore Supra와 유사한 '리미터'를 장착하고 있었다. 영국인들은 실험 장비를 변경하여 실내 벽을 텅스텐으로 덮고, 바닥에 디버터를 설치했다. 마치 5월 16일 아크에서 미셸 리바지가 지적했듯이, 영국의 실험 결과를 확인한 후에야 ITER 프로젝트에 뛰어들었으면 좋았을 것이다.
베릴륨 벽에 대해서도 동일한 말이 가능하다.
디버터 시스템은 어디서든 테스트되었는가?
플라즈마의 순도를 보장할 수 있는가?
전문가들의 답변:
- 오직 실험만이 답을 줄 것이다.
결론:
ITER 기계에 들어가면, 숨이 멎을 정도의 복잡성을 발견하게 된다. 이 장치는 핵분열 반응로보다 100배 더 복잡하다. 수십 가지 문제를 안고 있으며, 그 해결책 중 일부는 아직 테스트되지 않았다. 디버터의 효율성과 베릴륨 벽의 내구성은 여전히 추측에 불과하다. 그러나 플라즈마를 지속적으로 정화하는 이 방식의 성공은 개발을 계속하기 위한 필수 조건이다.
이 관점에서 ITER는 흥미로운 실험이며, 수많은 박사 논문과 고도의 연구 주제를 제공한다. 그러나 동시에
150억 유로의 실험(지금까지)
추가적인 문제는 예산이 다시 폭발할 것이다. 국회의원들은 이 사실을 인식하고, 그들이 무감각하게 만들기 위해 사용하는 일반적인 구호에 현혹되지 않아야 한다:
- "시험관 속 태양"
- "무한한 에너지"
내가 프로젝트에 참여한 연구자에게 물었다:
"언제, 어느 비용으로 이 기계가 전기 생산기로 전환될 수 있을까?"
그의 대답은 다음과 같았다:
- 수십억 유로나 수십 년의 차이를 두고 있어도 괜찮다.
메뉴는 이미 테이블 위에 있다. 너무 비싸고, 너무 느리며, 너무 문제 많다.
에너지 수요 측면에서, 어떤 해결책이 있을까?
핵분열:
- 위험함
- 환경과 건강에 해로움
- 폐기물 관리 방안 없음
ITER를 통한 핵융합:
- 너무 비쌈
- 너무 문제 많음
- 너무 느림
비중성자 융합 기술:
- 아직 시기 불명확하지만, 비용이 낮음. 따라서 기본 연구를 시작해야 한다.
shale 가스:
- 지하수 오염
석유와 천연가스로 돌아가기:
- 수입 의존도 증가
- 자원 제한
- 오염(특히 기름 유출 사고)
- 온실가스 배출
남은 것은 재생 에너지다. 매우 크고, 다양하며, 기술 수준이 낮다.
만약 세계 모든 국가가 이 방식에 대해 대규모로 투자한다면(단순한 가정용 설치를 넘어서), 핵에너지와 무기 개발에 쓰이는 자금을 투입한다면, 모든 문제가 빠르게 해결될 것이다!
그러나 이러한 접근은 다양한 이유로 강력한 반대를 받는다.
- 핵에너지 분야에 거액의 노력과 투자가 무의미해진다. 즉시 덧붙이자면, 이러한 투자는 주로 군사적 응용(플루토늄 생산 중심)을 목적으로 하고 있다.
- 재생 에너지 개발은 사막, 지열 활성 지역, 해양 등에서 낮은 기술 수준으로 가능하다. 이는 기술 선진국과 기술이 뒤처진 국가를 동등한 위치로 만든다.
- 이 접근은 "신 세계 질서 반대", "글로벌화 반대", 심지어 "자본주의 반대" 정책을 의미한다.
2011년 3월 31일 도쿄 방문 시 사코지 대통령의 발언
- 프랑스는 핵에너지 선택했다...
어떤 프랑스인가? 우리가 선출한 대표들, 우리 핵계 지도자들, 폴리테크닉 출신의 광산관료들, 군인들, 원자력의 보좌관들?
프랑스 국민은 핵에너지 선택하지 않았다.
일본 노벨상 수상자 고토시 코시바의 ITER에 대한 의견
(1) 디테리움-트리티움 혼합물이 디버터를 통해 주입됨
(2) 노란색은 플라즈마
(3) 14MeV의 중성자 흐름이 트리티움 생성 코팅(4)에 충돌하며, 이는 열 수집 시스템으로서도 기능한다. 수집된 열은 열교환기-터빈-발전기(5)로 전달된다.