사회 프로젝트라는 이름의 ITER
ITER: '사회적 프로젝트'
2006년 3월 17일
네, 어제 페르투이스의 회의장에서 우리가 참석한 토론 자리에서 ITER를 소개하러 온 관계자들이 실제로 그렇게 말했습니다. 우리는 "환경에 미치는 영향에 대해 모든 것이 이미 고려되었다"는 지루한 연설을 듣고 나서 마이크를 얻기 위해 애쓰는 중이었죠. 그 연설은 끝없이 길었고, 예를 들어, 플루토피직 복합 시설(플루토스는 고대 그리스어로 '값진'이라는 뜻)의 부지 근처에 있는 꽃과 벌레들을 보호하기 위해 어떤 조치가 취해졌다고 말했습니다. 합성 영상에서는 건물의 외관, 수용 시설, 도로 인프라 등이 보였습니다.
이 발표에서 과학과 기술은 어디에 있었는지 궁금했습니다. 이 발표는 고급 부동산 프로젝트와 메디테라네언 리조트 마을의 설계 사이를 오가는 듯했습니다. 또한, 토론이 언제 시작될지 궁금했습니다.
사실 ITER는 비엘팡이 첫 번째 고용 계약에 대해 말했을 때와 비슷합니다. 법은 이미 존재하고, 정부는 관련자들이 제기할 수 있는 모든 세부 사항에 대해 논의할 준비가 되어 있다고 말합니다.
ITER도 마찬가지입니다. 이미 상층부의 '책임자들'이 우리, 프랑스 국민의 동의 없이 결정을 내렸다는 점에서, 그 결정을 재고할 여지는 보이지 않습니다.
ITER는 오늘날 우리 세계의 모습을 그대로 반영하고 있습니다. 수십억 유로의 자금이 쌓여 있나요? 그 자금을 고급 럭셔리나 가장 비싼 레저 활동에 투자하세요. 120피트급 요트 제조업체들의 주문서는 이미 가득 찼습니다. 두바이의 1000제곱미터 아파트는 빵처럼 팔립니다. 작고 작게 생각하지 마세요, 수익성에 얽매이지 마세요. 유용한 것은 잘 팔리지 않지만, 무용한 것이 유행입니다. 제가 말씀드리고 싶은 것은, ITER를 통해 한 번의 경력 동안만 혜택을 누릴 '행운아 클럽'의 구성원들이 기계가 수익성 있는지 여부를 전혀 신경 쓰지 않을 것이라는 점입니다. 작동 여부도요.
농지 1헥타르당 골프장의 수익률을 고려해본 적 있나요?
ITER는 작동할까요? 이 질문에 대해 관계자들은 더 이상 말이 없습니다. 블라블라트론(공식적인 발표 장비)은 즉시 멈춥니다. 저는 60년 전, 전후 시절부터 인간이 제어된 핵융합을 추구해왔지만 큰 성과를 내지 못했다는 점을 상기시켰습니다. 이 기술은 기존의 어떤 기술과도 비교할 수 없을 정도로 전례가 없었습니다. 인간은 비행기를 발명했고, 빠르게 높이 날아올랐으며, 자동차도 움직이기 시작했습니다. 원자력은 1938년에 막 시작했고, 에리코 페르미가 시카고 대학의 스타디움 아래에 건설한 세계 최초의 원자로는 곧바로 임계 상태에 이르렀습니다. 핵무기와 그 후속으로 민간용 원자로가 등장했고, 로켓은 개선되어 인간을 달에 보냈습니다. 이 모든 것은 비교적 짧은 기간 안에 이루어졌습니다. 반면 제어된 핵융합은 끝없이 길어지는 동화처럼 보이며, 매번 한 걸음 나아갈 때마다 새로운 문제가 나타납니다. 하지만 60년이 지난 지금까지도, 러시아의 아르티시모비치가 발명한 토카막 기반의 접근 방식의 타당성에 대해 누구도 의문을 제기하지 않습니다.
단지 규모 문제일 뿐입니다...
결국, ITER의 평가가 20년 후에 이루어질 것이라고 했지만, 그때까지 작동하지 않거나, 몇 십 초 만에 기계가 멈춘다면, 그건 단지 그 기계가 너무 작았기 때문일 뿐입니다. 더 큰, 더 비싼 기계를 또 하나 짓기만 하면 됩니다.
돈 내고 조용히 있어.
저는 25년 전 카다라슈에서 '토어 수프라' 프로젝트의 개요를 발표하는 센터 관계자들을 직접 봤다는 점을 상기시켰습니다. 그때는 '실험실 속 태양'이라는 표현이 나왔고, 블라블라트론은 이미 가동 중이었습니다. 25년이 지난 지금, 핵융합은 여전히 없습니다. 다만 '초전도 자석은 작동 중이다'는 말만 있을 뿐입니다. 단순한 초전도 자석을 개발하는 데 25년이 걸렸다는 것은, 특히 이 기술이 혁신적인 것이 아니라는 점을 고려하면 너무 오래 걸린 것 같습니다. 이 기술은 이미 입자 가속기의 버블 캐비티에서 사용되고 있습니다.
한 '주최자'(G.O.라는 말이 입에 맺힙니다)는 저에게 두 가지 말을 했습니다. 먼저, 제가 너무 심각한 얼굴을 하고 있다고 비판하며, 그 얼굴을 관객들에게 보여주면 좋겠다고 제안했습니다. 저는 즉시 일어나 그 제안을 따랐습니다. 그리고 그 얼굴은 단지 프랑스 세금 납부자 한 명이 이와 같은 프로젝트에 직면했을 때의 표정일 뿐이라고 덧붙였습니다. 두 번째로, 제가 '사회적 프로젝트'라는 표현이 전기 생산을 목적으로 하는 기계에 어울리지 않는다고 말하자, 그는 이렇게 말했습니다.
하지만, 씨, ITER는 단순한 연구 프로젝트 이상입니다...
그 말에서 제가 놓친 것이 분명히 있었던 것 같습니다.
제가 "어떤 질문을 하셨는지 알려주시면, 그에 대한 답변을 드리겠습니다"라고 말하자, 저는 "플라즈마 내부의 고전하 전하핵이 벽에서 떨어져 나와 오염을 일으키는 데 따른 브레멘 방사로 인한 급격한 방사 냉각을 어떻게 관리할 것인지"를 물었습니다.
G.O.는 즉시 손을 흔들며 도망치듯 뒤로 물러났습니다. 저는 다른 테이블로 시선을 돌렸고, 거기에는 다양한 인물들이 앉아 있었는데, 그 중 한 여성은 이 일에 어느 정도 책임이 있는 듯 보였으며, 오랜 연구 정책 경험을 바탕으로 끊임없이 미소를 지고 있었습니다. 그러나 그 말은 다시 돌아오지 않았습니다. 꽃과 벌레 전문가인 전문가 역시 침묵했습니다.
상황은 예상과 달리 흘러갔습니다. 이곳에 왜 플라즈마 물리학자가 섞여 있었을까요? 게다가, 제가 다시 상기시킨 것처럼, 이전에 니스, 아비뇽, 아크에서 이미 충분히 논의된 바가 아닌가요?
결국, 제가 앞자리에 앉아 있는 한 사람, 카다라슈에 근무 중인 미셸 샤텔리에에게 알려주었습니다. 제가 말한 문장의 의미를 유일하게 이해한 그는 단지 "좋은 질문이에요"라고만 말했습니다.
사실, 이 질문은 정말 지루하고, 묻지 말아야 할 질문입니다.
"영국에서 핵융합이 3초간 작동했지만, 그건 자석이 구리로 만들어졌기 때문이에요. 오래 작동하도록 설계된 건 아니었죠." 그런데 왜 우리 프랑스는 지속적으로 작동할 수 있는 초전도 자기장 시스템을 갖고 있는데, 같은 핵융합 반응을 이뤄내지 못했을까요?
만약 영국이 초전도 코일을 사용했다면, 에너지를 방출하는 핵융합 반응이 유지되었을까요? 저는 확신하지 못합니다. 충돌성 플라즈마는 빠른 원자들을 포함하고 있으며, 이들은 자기장 격리 벽을 뚫고 나가 벽의 원자를 떼어냅니다. 이 원자들이 플라즈마를 오염시키고 강력한 방사 냉각을 유발합니다. 저는 이 보일러가 몇 초, 심지어 몇 분 안에 멈출 것이라고 예측합니다. 이 문제에 대해 아무런 대책도 마련되어 있지 않으며, CEA가 발행한 고급 프로모션 자료에도 이 문제는 전혀 언급되지 않았습니다.
하지만 괜찮습니다. ITER는 '사회적 프로젝트'이니까요.
지금 시대에 이렇게 문제 많고 위험한 프로젝트에 이렇게 많은 자금을 투입하는 것이 얼마나 놀라운 일인지, 여러분도 느끼지 않으십니까? 우리는 이런 '무용한 춤꾼'을 사양할 만큼의 자금이 있나요? 저는 말했습니다.
미셸 샤텔리에의 대답:
그 돈은 많아 보이지만, 백분율로 보면 훨씬 적습니다.
이것을 제게 설명해 주어야 할 것 같습니다. 저는 그의 연락처와 전화번호를 적어두었습니다. 카다라슈로 가서 그와 수많은 질문을 나누겠습니다. 특히 이전의 '사회적 프로젝트'인 토어 수프라의 이야기를 중심으로 말이죠. 우리는 고온 플라즈마, 핵융합, 방사 손실, 격리 시스템에 대해 이야기할 것이며, 다른 방식의 핵융합, 특히 더 높은 온도에서 일시적으로 작동하는 방식도 논의할 것입니다. 예를 들어, 10억 도 정도의 온도를 말입니다.
저는 이 대화 내용을 칼럼에 정확히 보도할 것입니다. 그가 제시한 답변을 그대로 옮기겠습니다.
일단 제 생각은 다음과 같습니다:
크고 비싼 기계에 기반한 이 핵융합은 여전히 너무 많은 문제를 안고 있어, 20년 후에는 더 큰 기계를 만들기 위한 또 다른 자금 요청이 나올 가능성이 높은 사업에 막대한 투자를 승인하기 어렵습니다.
이러한 지출은 전기 생산을 위한 다른 기술 방향에 필요한 자금을 빼앗을 것입니다.
핵융합 측면에서 보면, 우리는 목표를 너무 낮게 설정하고 있습니다. 1억 도의 온도에서는 수소의 동위원소인 디테륨과 트리튬을 융합할 수 있습니다. 하지만 여전히 오염이 발생합니다. 10억 도의 온도에서는 다음과 같은 반응을 사용할 수 있습니다:
붕소 11 + 수소 1 → 삼중 헬륨 4
중성자가 없고 오염도 없습니다. 모든 입자는 전기적으로 전하를 띱니다. 따라서 전기 생산은 MHD(자기유체역학)를 통해 우아하게 이루어질 수 있습니다. 사실, 프랑스에서는 30년 전부터 이 기술이 거의 잊혀져 왔습니다.
폐기물은 뭘로 만들 수 있을까요? 풍선 정도로요. 많은 사람이 몰라서, 오염 없이, 폐기물 없이, 부작용 없이 핵융합을 가능하게 할 수 있다는 사실을 몰라요.
그러려면 약간의 상상력이 필요합니다. 토카막은 이미 오랫동안 탐색된, 메마른 길이며, 물리학의 모든 관습의 중심입니다. 이것은 과학이 아니라 진정한 혁신이 아니라, 기술적 고집일 뿐입니다.
10억 도의 고온 플라즈마를 지속적으로 격리하는 방식을 생각하는 것보다, 저는 일시적인 방식(impulsive)을 탐색하는 것이 더 낫다고 생각합니다. 일시적인 성능을 활용하는 기계의 예를 하나 드리겠습니다:
폭발 엔진은 증기 기관과 비교할 수 있습니다.
수많은 시스템이 놀라운 고온을 만들어내며, 모두 일시적인 방식으로 작동합니다.
단순한 풍차의 날개 주변에서 발생하는 캐비테이션은 차가운 물 속에서 구리를 녹일 수 있습니다.
피에조 전기 결정에서 발생하는 초음파는 1만 도의 플라즈마를 생성합니다. 소노루미네센스가 이를 증명합니다.
1950년대, 안드레이 사하로프는 MHD에 의해 초점화된 충격파의 이상한 성질을 탐구했습니다.
저는 ITER가 3세기의 증기 기관이 될 것 같다는 걱정이 듭니다. 게다가 작동이 매우 문제 많을 것 같습니다.
2008년 8월 29일
ITER: 입이 열렸다
이메일을 보내준 한 기자에게서 받은 메시지입니다. 명백한 이유로 익명을 원했기 때문에 이름을 밝힐 수 없습니다. 제가 이미 지적한 결함 외에도 다음과 같은 문제점이 있습니다:
- 초전도 자석이 중성자 강한 방사에 노출되었을 때의 내구성 실험 부재
- 플라즈마 오염 문제에 대한 해결책 없음. 플라즈마는 빠르게 움직이는 수소 이온에 의해 벽에서 떨어진 무거운 이온들로 오염되며, 이는 충돌성 플라즈마에서 볼츠만 분포의 꼬리 부분에 해당함
- 부적절한 부지 선정: 에스파론 강의 담수 저수지 근처에 위치해 있으며, 불가피한 트리튬 방출 시 이 동위원소(12년의 반감기)가 즉시 생태계에 흡수될 수 있음. 이 가벼운 동위원소는 방출 시 공기 중에 즉시 확산되어 흩어지지만, 주로 강한 바람에 의해 발생하는 난류 층(롤러 형태)에 의해 공기 중에 머무를 수 있음. 부지 선정 전에 기상 조건에 대한 연구는 전혀 이루어지지 않았음
이 수소가 대기 중으로 올라간다고 생각하는 것은 오류입니다. 만약 이 방출이 눈에 띄는 방식(예: 풍선)으로 이루어지지 않는다면 말이죠. 반대로 생각해보세요. 높은 곳에서 물이 담긴 가방을 떨어뜨리면 빠르게 떨어집니다. 하지만 동일한 양의 물이 흩어져 공기 중에 섞이면, 매우 작은 방울로 분해되어 낙하 속도가 훨씬 느려집니다. 트리튬 방출 시 '트리튬 방울'이 생기지 않습니다. 처음에는 난류로 인해 구름이 분해되고, 이후 분자들은 공기 중에서 매우 느리게 확산되어 거의 갇힌 상태가 됩니다. 이후 바람의 방향에 따라 이동하거나 지표면에 떨어질 수 있습니다.
받은 이메일 내용입니다:
존경하는 씨, 당신은 ITER에 대해 쓰고 싶어 하시는군요. 당신의 주장 외에도, 저는 세 가지 짧은 점을 더 추가하고 싶습니다.
제 이름은 말씀드릴 수 없지만, 저는 이 프로젝트를 매우 깊이 있게 지켜보고 있습니다.
설계:
원자로와 달리, 주회로는 사고 발생 가능성에 대해 고려되지 않았습니다. 냉각 증기관의 파열을 가정하여 주회로의 설계 압력을 정할 수 있었을 것입니다. 그러나 실제로는 주토어는 정상 또는 약간의 누출로 인한 매우 낮은 압력에만 견딜 수 있습니다. 이 설계 원칙은 안전성 측면에서 심각한 결함을 보입니다.
폐기물: ITER는 프로토타입이며, 주요 보호 코팅의 방사선 노출에 따른 교체 빈도를 학습하는 것이 주요 목적 중 하나입니다. 만약 매년 또는 매 2년마다 교체해야 한다면, 방사능이 강한 혼합형 베타-감마 방사성 폐기물과 트리튬을 포함한 막대한 양의 폐기물이 발생할 것입니다. ITER 국제기구는 프로토타입 운영만 담당하므로, 폐기물 관리는 프랑스에 맡겨집니다. 따라서 카다라슈에서 폐기물 보관을 관리하고, 기존보다 훨씬 많은 트리튬 방출을 관리해야 합니다. 트리튬은 금속 필터에 포획되지만, 여전히 큰 문제입니다.
방사선 보호: 유지보수는 원격으로 이루어지겠지만(프로토타입이므로), 직원의 방사선 노출은 피할 수 없습니다. 새로운 문제에 직면하게 됩니다: 트리튬과 베릴리움의 병합 노출(주회로에 존재). 이 두 원소는 모두 폐암 유발 물질이므로, 독성은 단순한 합산이 아니라 상호 강화됩니다. 각각의 노출 한계는 알려져 있지만, 두 원소의 병합 노출 한계는 알려져 있지 않습니다.
저는 이 프로젝트가 완성될 것이라고 믿기 어렵습니다. 언젠가, 우리는 IV세대 원자로에 더 많은 자금을 투자할 것입니다.
진심으로
행운을 빕니다
존경하는 씨, 당신은 ITER에 대해 쓰고 싶어 하시는군요. 당신의 주장 외에도, 저는 세 가지 짧은 점을 더 추가하고 싶습니다.
제 이름은 말씀드릴 수 없지만, 저는 이 프로젝트를 매우 깊이 있게 지켜보고 있습니다.
설계:
원자로와 달리, 주회로는 사고 발생 가능성에 대해 고려되지 않았습니다. 냉각 증기관의 파열을 가정하여 주회로의 설계 압력을 정할 수 있었을 것입니다. 그러나 실제로는 주토어는 정상 또는 약간의 누출로 인한 매우 낮은 압력에만 견딜 수 있습니다. 이 설계 원칙은 안전성 측면에서 심각한 결함을 보입니다.
폐기물: ITER는 프로토타입이며, 주요 보호 코팅의 방사선 노출에 따른 교체 빈도를 학습하는 것이 주요 목적 중 하나입니다. 만약 매년 또는 매 2년마다 교체해야 한다면, 방사능이 강한 혼합형 베타-감마 방사성 폐기물과 트리튬을 포함한 막대한 양의 폐기물이 발생할 것입니다. ITER 국제기구는 프로토타입 운영만 담당하므로, 폐기물 관리는 프랑스에 맡겨집니다. 따라서 카다라슈에서 폐기물 보관을 관리하고, 기존보다 훨씬 많은 트리튬 방출을 관리해야 합니다. 트리튬은 금속 필터에 포획되지만, 여전히 큰 문제입니다.
방사선 보호: 유지보수는 원격으로 이루어지겠지만(프로토타입이므로), 직원의 방사선 노출은 피할 수 없습니다. 새로운 문제에 직면하게 됩니다: 트리튬과 베릴리움의 병합 노출(주회로에 존재). 이 두 원소는 모두 폐암 유발 물질이