1950년대 러시아의 MHD, 그리고 오늘날

러시아 MHD 기술의 1950년대와 오늘날

1 - MHD 기계의 기본 원리

2 - 무기 경쟁의 급격한 재개

2006년 6월 13일

독자로부터 제보된, 최근의 위키백과 기사

http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine

2006년 6월 15일: 예견된 결과: 무기 경쟁의 급격한 재개

다시 말하지만, 지구의 운명이 매일 더 복잡해지고, 가장 비관적인 전망들이 "우리가 벽으로 직행하고 있다"고 말하는 시대에, 과거 사람들이 '종말'이라 불렀던 것을 다른 방식으로 말한다면, 산디아에서 이루어진 이 돌파구는 인간에게 마지막 희망을 보여주며, '화재 이후로 인류가 만들어낸 가장 중요한 발명품'이라고도 할 수 있다. 방사능이 없고 오염되지 않는 핵융합은 '핵의 불', 진정한, 이용 가능한, 잠재적으로 유익하며, 어떠한 부정적 결과도 없는, 다만 그것을 사용해 지구상에서 가장 살인적인 무기를 만들지 않기 위해 지혜를 가진 자가 이를 다루는 경우에만 말이다. 이미 존재하는 핵무기 창고보다 훨씬 더 뒤떨어질 것이다 (사실 이 문장을 다시 읽는 지금, 다음 날 기계는 이미 작동 중이다 ).

이 아이디어를 나는 몇 달 동안 여러 번 반복해 전달하려고 노력할 것이다. 그러나 다음과 같은 사실을 알고 있다:

- 핵 권력자들에게 있어, 기존의 핵(원자로, 증식로, 레이저 또는 토카막에서의 핵융합)은 그들의 상상력의 좁은 한계를 보여주며, 이제는 강력한 로비의 표현일 뿐이다.

- 환경 운동가들에게 있어 원자 조작은 여전히 '장기적인 방사성 폐기물', '인간의 몸에 기생하는 괴물'과 같은 독성 단어와 결합되어 있다.

그러므로 내가 말할 내용에 주의를 기울여야 한다. 왜냐하면 이 이야기는 우리가 행성적 인류가, 수많은 시체와 파괴된 생태계를 기반으로 한 비인간적인 권력이 정착될 가능성이 있는 혼란 상태로 빠져들지 않기 위한 마지막 기회일 수 있기 때문이다. 이러한 전조는 이미 존재한다. 악재를 예고하는 예언자들은 미국과 중국 간의 피할 수 없는 분쟁을 언급하며, 그 핵심은 지구의 에너지와 원자재 자원 장악이다. 나의 생각에 이 미래의 전쟁은 조용히 이미 시작되고 있다. 나는 "Silent weapons for quiet wars" ("침묵의 무기들: 조용한 전쟁을 위한 무기들")라는 책을 떠올린다.

이미 존재하는 형태의 전쟁이 있다: 경제적 전쟁. 미국은 몇 십 년 만에 소련 제국을 무너뜨렸다. 소련은 "버터와 총"을 동시에 유지할 수 없었고, 결국 카드하우스처럼 몇 해 만에 붕괴되었다. 현재 중국은 세계적으로 침투하고 있는 것을 가능한 한 숨기고 있으며, 인도가 그 뒤를 따르고 있다. 이 '침묵의 침략'에서 적의 무기는 낮은 임금 비용에 있다. 불가항력적이다. 이러한 상황 앞에서 프랑스 정치인들의 행동은 비참한 허세처럼 보인다. 우리의 '미래의 철의 여인'이라 불리는 인물은 영국의 환상에 매혹되어 있으며, 지능적이고 기민하지만, 갑자기 주요 경쟁자에게서 안보 정책의 성과를 빼앗아 내부에서 총체적인 혼란을 유도하며 여론 조사에서 선두에 서게 되었다.

곧 모든 곳에 RFID가 침투할 것이며, 우리의 일상생활까지도. 재고 관리와 유통 경로는 수백만의 판매원과 물류 종사자들을 실업 시장으로 몰아넣을 것이다. 이 문제는 우리의 미디어 팽글로스인 프랑수아 드 클로셋이 "모든 것이 최고의 세계에서 가장 좋게 되고 있다"고 주장하면서 빠르게 무시되었다. 더 많은 직업들이 심각하게 타격을 입을 것이다. 내가 예측한 모든 일이 현실이 되고 있다. 나노기술은 이미 눈에 보이지 않는 '칩'을 만들고 있으며, 이는 기억 장치를 갖추고 있어, 일상생활의 어떤 물건에도 숨어들 수 있는 진짜 '모니터'이다. '안전'이라는 명분 아래 개인의 사생활은 무너질 것이다.

왜 걱정할까? 아무런 은폐할 것이 없다면, 클로셋은 말할 것이다.

그러나 그는 프랑스가 그린블에 'MINITEC' 극을 설립함으로써 RFID 경쟁에 참여하고 있다. 최근 이에 반대하는 소수의 반대자들이 격렬하게 억압되었으며, 점점 더 경찰화되는 권력이 프랑스인들이 시위할 권리마저 부정하려 한다. 그러나 이것은 과연 뒷전에서 벌어지는 전투가 아닐까? 지구 규모로 불가피하게 진행되고 있는 일에 대해 어느 정도 인식을 가진 소수의 개인들이 펼치는 마지막 저항일 뿐이다. 최후의 선택은 다음과 같이 요약될 수 있다:

- 당신은 프랑스산 칩으로 침략당하는 것과, 외국산 칩으로 침략당하는 것 중 어느 쪽을 선호하겠습니까?

나는 이 이야기를 계속해서 페이지를 넘기며, 수년간 해왔듯이 모든 예고된 재난의 전부를 나열할 수 있다. 그러나 그 앞에서 갑자기 빛을 발하는 대답이 등장하며, 다음과 같은 믿을 수 없을 정도의 공식으로 요약될 수 있다:

모든 인간에게, 어디서든, 부정적인 결과 없이, 단 10년 이내에 무한한 에너지

이 모든 것은 '자유 에너지', '진공 에너지', '차가운 핵융합' 등의 현대 신화와 비슷해 보일 수 있다. 그러나 사실상 이 새로운 방법은 고전 물리학에 기반하며, 오랫동안 잘 다뤄져 온 방사능 없는 핵융합의 원리를 따른다. 우리가 알고 있는 전통적인 '수소폭탄'은 다음과 같은 반응을 이용한다:

리튬7 + 수소1 ----> 두 개의 헬륨4 핵과 ... 중성자 없음

이것은 제어하기 어려운, 안타까운 예시일 뿐이다.

어떤 정치인이 이 아이디어를 받아들여 자신의 정치적 기반으로 삼을 것인가?

나는 여전히 내 웹사이트의 좁은 범위 안에 갇혀 있다. 비록 내 독자층은 꽤 넓지만, 수년 전부터 나는 '원형 사고를 방해하는 사람'으로서 언론에서 금지되어 왔다. 나는 '과학적으로 올바른' 틀 밖에서 움직이는 사람이다. 나는 'Pour la Science', 'La Recherche', 또는 'Science et Vie' 같은 잡지에 방사능 없는 핵융합에 관한 기사를 보내는 데 시간을 낭비하지 않을 것이다. 이러한 제출은 아무런 반응도 없을 것이며, 더구나 CEA, 군대, 무기 무역(라가르드 그룹, 다사울 그룹 등)과 같은 로비에 의해 통제된다면, 이 노력은 헛된 것임이 분명하다. 그래서 지난 3개월 이상 계속되는 이상한 침묵이 생긴 것이다.

따라서 나는 가능한 한 많은 대중에게 이를 알리려고 노력할 수밖에 없다. 나는 여러 수준에서 논의를 전개하고, 여기서 가장 접근하기 쉬운 수준부터 시작한다.

내가 여러분께 이야기할 내용은 과학적 민간 부문에서 30년 동안 간과되어 왔다(이는 MHD에 관한 것이다). 그러나 프랑스 내에는 일반적인 대변자가 아닌, 오히려 ... 군사 엔지니어들(현재 근무 중이거나 은퇴한 사람들)이 있다. 이들은 은퇴한 사람이라 더 자유롭게 말할 수 있다. 이들은 산디아의 Z-머신을 만든 크리스 디니의 동료들이다. 그들은 '순수한 핵융합'을 목표로 하지 않았다(핵분열을 거치지 않는 것). 대신, 핵 공격력 관리자들이 요구하는 강력한 X선원을 개발하는 것이었다. 이 원의 목적은 미사일 방어 시스템에 대한 탄두의 내구성을 테스트하는 것이었다(이전 페이지 참조). 비록 많은 연구자들이 내면적으로 이 다른 길(전자기 관성 폭발)의 가능성에 대해 믿고 있었지만, 그들은 메가줄과 이터 프로젝트라는 두 주요 프로젝트를 위협할 수 있는 생각을 공개적으로 제시할 수 없었다.

따라서 기계들이 건설되었고, 시험이 이루어졌으며, 학위 논문이 제출되었다. 그러나 이 모든 것은 루아르 지역의 그라마 중심지라는 '폐쇄된 세계'에서 엄격하게 통제된 틀 안에서 이루어졌다. 만약 정치인들이 과학적 근거를 찾고자 한다면, 그들은 이 중심지와 관련된 현재 근무 중인 사람들, 또는 이 '모체'와 연결되어 있는 하청업체에서 일하는 사람들에게만 의존해야 한다.

이 모든 이야기는 1950년대 초에 안드레이 사하로프의 뇌에서 시작되었다. 그는 현대 MHD의 아버지이며(에.피. 벨리코프는 그의 제자였다). 다음은 프랑스의 앤토포스 출판사가 출간한 기초 논문들이다.

****안드레이 사하로프의 MHD 논문 PDF (조정 후 750K로 축소, 줄리엔 지이프레이에 의해 OCR 처리)

이 문서에서는 압축 흐름 발전기(MK1)의 원리를 찾을 수 있으며, 이는 강한 자기장 값을 생성하고 폭발물 사용한다. 또한 폭발물로 작동하는 첫 번째 나선형 MHD 발전기의 설명도 있다. 첫 번째 경우, 자기장은 외부에 배치된 폭발물의 압력으로 인해 구리 실린더 내부에 갇힌다. 두 번째 경우, 폭발물을 포함한 구리 실린더가 단락되어 솔레노이드의 코일을 빠르게 확장한다. 두 경우 모두 이 전도성 물질(구리 또는 알루미늄) 실린더는 이름을 갖게 된다. 이를 이제는

린어(liner)

라고 부른다.

이 이름을 꼭 기억해 두어야 한다.

폭발 엔진에서는 피스톤을 이용해 가스를 압축한다. 이 압력이 피스톤에 작용하여 열 에너지를 기계적 에너지로 변환한다.

또한 1996년 영어로 작성된 더 최근의 문서도 있다. 미국 로스앨러모스 연구소에서 배포된 이 문서는 어느 정도 대중화된 수준이다. 이 23쪽짜리 문서는 로스앨러모스 연구소와 오랫동안 서방 세계가 무시해왔던 러시아의 '도시 연구소' 아르자마스-16 간의 협력 결과를 요약한 것이다. 영어를 읽을 수 있는 분들을 위해 이 문서는 다음과 같다:

****로스앨러모스와 아르자마스-16 간의 과학적 협력, 압축 흐름 발전기 사용 기반. PDF (676KB)

이하에서는 사하로프의 논문과 로스앨러모스 보고서의 내용을 모두 인용하여 설명한다.

흐름 압축 원리

먼저, 로스앨러모스 보고서 54쪽에서 가져온 훌륭한 도식이다.

다음은 같은 그림에 프랑스어 설명을 추가한 것이다:

첫 번째 세대의 압축 흐름 발전기(MK1 사하로프 모델)

중앙부분에 구리 실린더가 있으며, 그 측면에 길이 방향으로 슬릿이 있다. 이 실린더는 솔레노이드 내부에 위치하며, 솔레노이드의 코일을 볼 수 있다. 전류는 빨간 화살표로 표시되어 있다. 스위치가 닫히면 커패시터 벤치가 솔레노이드에 전원을 공급하고 전류가 흐르며 자기장을 생성한다. 독자는 자연스럽게 "구리 실린더의 슬릿은 왜 필요한가?"라고 묻게 된다. 전자기학의 방정식, 특히 맥스웰 방정식에 따르면, 매질 내에서 자기장의 변화는 그 내부에 전기장을 유도한다. 이 결과를 렌츠의 법칙이라 한다. 이 유도된 전류는 전도성이 있는 매질에서는 전류가 흐르게 된다. 이 전류와 관련된 자기장(또한 '유도된' 자기장)은 원래의 자기장 변화에 반대된다. 구리 실린더에 슬릿이 없다고 상상해 보자. 만약 전류가 "충분히 천천히" 흐르면, 자기장은 결국 실린더 외부와 내부의 모든 공간에 형성될 것이다. 그러나 전류가 "급격하게" 커패시터의 빠른 방전으로 인해 흐르면, 자기장은 실린더 내부에서 증가하며 유도된 전류가 발생한다. 그러면 실린더 내부에 순환하는 전류 고리가 생기게 되며, 이는 솔레노이드의 코일과 유사하지만 전류는 반대 방향으로 흐른다. 결과적으로 생긴 자기장은 실린더 내부의 자기장 B의 증가에 저항하게 된다. 구리가 매우 전도성이 높기 때문에 이 효과는 강력하며, 유도 자기장이 증가하는 동안 유도된 전류는 다음과 같이 작용한다:

실린더의 본체 내부에서 자기장은 0으로 유지된다.
실린더 내부에서도 자기장은 여전히 0이다.

따라서 급격한 자기장 변화에 대해 연속적인 구리 튜브는 "밀폐된 장벽"처럼 행동하여 자기장이 실린더 내부에 형성되는 것을 막는다. 튜브를 길게 슬릿으로 나누면 전류 고리가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 구리 내부에는 여전히 유도된 전류 시스템이 존재하며 자기장을 실린더 내부에서 0 또는 매우 낮은 값으로 유지하지만, 마치 자기장이 슬릿을 통해 침투해 들어오는 것처럼 행동한다. 이 개념을 이해하기 위해 자기장을 '가스'로 생각하는 것이 좋다. 이를 '자기압력'이라 하며 다음과 같이 표현된다:

B는 테슬라 단위(1테슬라는 10,000개의 가우스와 같다)이며,

자기장이 구리에 있는 슬릿을 통해 침투하여 실린더 내부에 형성된 것처럼 보이는 것을 마음속으로 상상하는 것은 전혀 부당하지 않다.

위의 장치에는 솔레노이드를 둘러싸고 있는 폭발물이 있다. 이 폭발물이 발화되면 무슨 일이 일어날까? 직관적으로는 "폭발이 구리 실린더(린어)를 압축할 것"이라고 답하게 된다. 처음에는 슬릿이 닫힐 것이다.

다음 그림으로 넘어가 보자. 이 역시 로스앨러모스 보고서에서 가져왔다:

같은 그림에 프랑스어 설명을 추가한 것이다:

위쪽에는 폭발물 발화 직후의 장치 상태이다. 구리 실린더의 슬릿이 사라졌다. 실린더 내부의 자기장선은 파란색 선으로 표시되어 있다(개략적으로). 폭발로 발생하는 압력에 의해 구리 실린더(린어)가 수축 운동을 시작한다. 시스템의 대칭성이 유지된다면, 이는 시스템 축 근처로 이동하게 된다. 이 모든 과정은 비정상적인 상태에서 일어난다. 수축이 시작되는 순간 자기장은 구리 외부와 실린더 내부에 특정한 값을 가지지만, 렌츠 법칙에 따라 구리 내부에서는 자기장이 0(또는 매우 낮음)이다. 이는 자기장 변화(증가)에 저항하는 유도 전류가 생겼기 때문이다.

슬릿이 닫히면서 실린더 내부의 전류 분포가 변화했고, 결과적으로 자기장은 여전히 0 또는 매우 낮은 값으로 유지된다.

전도체가 자기장 내에서 이동할 때, 파울리의 전류(맥스웰 방정식의 또 다른 결과)가 발생한다는 것을 알고 있다. 여기서 구리 튜브의 급격한 수축 현상으로 인해, 튜브의 각 부분이 솔레노이드가 생성한 자기장 B 내에서 속도 V로 움직일 때 전기력이 V×B가 된다. 이는 시간에 따른 자기장 변화가 아니라, 전도체 '구리'가 공간을 이동함으로써 발생하는 새로운 전류를 의미한다. 이 전류는 '운동에 의해 유도된 전류'(파울리 전류로, 실린더의 '생성선'을 따라 순환하는 전류 고리 형태)이며, 자기장을 생성한다. 튜브 내부에서는 이 자기장이 강화된다.

물리학 학생이라면 맥스웰 방정식을 통해 이러한 모든 현상을 유도할 수 있다. 비과학자라면 단지 "이러한 전도성 물질(구리)로 이루어진 표면은 자기장에 대해 '밀폐된 장벽'처럼 행동한다"고 말하는 것으로 충분하다. 자기장선은 이 물질을 통과할 수 없으며, 위 그림에서 보듯이 "압축"되어, 자기장 강도가 지역적으로 증가하게 된다.

다시 한번 학생은 "자기 유속이 보존된다"는 사실을 쉽게 이해할 수 있다. 즉, 자기장 강도 B와 실린더 단면적의 곱이다. 초기 자기장 강도가 Bo(예: 2.5테슬라)였다면, 실린더 반지름이 10배 줄어들면 자기장 강도는 100배 증가하여 250테슬라에 도달한다. 이에 해당하는 자기압력은 위 공식을 사용해 계산하면 실린더 내부에서 25만 기압이 된다.

1951년 안드레이 사하로프는 MK1이라는 유사한 시스템을 사용했다(아래 그림 참조). 수축의 끝에서 실린더의 지름은 4mm였다. 자기장은 2500테슬라에 도달했으며, 이는 자기압력이 2천만 기압에 해당한다. 자기장 강도는 축 근처에 위치한 직경 1.5mm의 단순한 코일을 통해 측정되었다.

mk1

다음은 MK1 발전기의 단면도로, 실린더의 슬릿과 중심에 위치한 코일이 보이며, 이 코일은 라ам프형 오실로스코프에 연결되어 자기장 B의 세기를 측정한다(코일 내 유도된 전류를 기록함).

로스앨러모스의 패럴 Fowler가 러시아 아르자마스-16에서 MK1 발전기를 점검 중이다. 흰색: 폭발물 외피

이 가장 단순한 예(압축 흐름 발전기)를 통해, 비과학자 독자라도 '린어'라는 개념에 익숙해지길 바란다. 이는 전기 전도성이 매우 높은 재료로 이루어진 표면으로, 매우 빠르게 변화하는 자기장에 대해 '밀폐된 장벽'처럼 행동한다. 독자는 직관적으로 이 현상이 두 방향으로 변할 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다. MK1 장치에서는 폭발물을 이용해 실린더를 움직여 자기장을 압축한다. 사하로프의 논문에는 실린더의 수축 속도가 초당 10~20km에 달한다고 나와 있다. 만약 실린더의 지름이 20cm였다면, 이는 수마이크로초 수준의 수축 시간에 해당한다.

사하로프와 그 동료들의 연구를 다룬 프랑스어 문서를 다시 살펴보면, 1950년대 초반에 그가 발명한 플라즈마 캐논(플라스모이드)에 대해 언급할 수 있다. 이 경우에도 폭발물을 이용해 실린더를 변형함으로써 '기묘한 기체'인 자기장을 압축한다. 이러한 예들을 통해 MHD가 얼마나 풍부한지 알 수 있으며, 연구자들의 상상력이 자유롭게 놀 수 있다는 것을 알 수 있다. 안드레이 사하로프의 상상력은 전설적인 것이었다.

이 이상한 '플라즈마 캐논'을 고려하기 전에, 먼저 단순한 사냥용 소총을 생각해 보자. 이는 납알을 쏘거나 단순한 구슬을 쏜다. 일반적으로 탄도 속도는 음속 이하이다. 예를 들어 200m/s(나는 사냥꾼이 아니므로, 실제 수치는 사냥꾼들이 알려줄 것이다). 어떤 사람이 갑자기 이렇게 말한다고 상상해 보자:

- 납알과 화약을 사용한 탄약으로 200m/s의 속도를 얻었다. 이제 납알만 제거하면, 더 높은 속도를 얻을 수 있을 것이다.

사실은 그렇지 않다. 여러 이유가 있지만, 가장 큰 이유는 방출된 가스가 주변 공기와 상호작용하면서 매우 빠르게 속도를 잃기 때문이다. 반면 구슬은 밀도를 유지하고 침투력을 유지한다. 심지어 이 사람이 진공에서 '빈탄'을 쏘았다고 해도(예: 우주에 나간 '우주 사냥꾼'), 그가 기대한 것보다 속도 증가가 적을 것임을 놀라게 할 것이다. 왜냐하면 연소된 가스는 자체적인 관성(질량)을 가지고 있기 때문이다.

질량이 없는 가스 추진제를 사용할 수 있을까? 이 질문은 어리석어 보이지만, 자기장(즉, 진공에서도 존재하는 자기장)을 '밀도가 0인 가스'로 간주한다면 긍정적인 답이 있다. 그 후, 우리의 '우주 사냥꾼'은 이렇게 생각할 것이다: "질량이 없는 이 가스로 탄환을 추진할 수 있다면 얼마나 큰 이득이겠는가!" 그러면 모든 에너지가 탄환으로 전달될 것이다.

이러한 아이디어가 플라즈마 캐논, 또는 '플라스모이드'라는 우주 무기로 탄생하게 되었다. 처음 이에 대해 들은 것은 1976년 산디아에서 게롤드 요나스의 사무실에서였다. 당시 '성좌 전쟁'이라는 말은 아직 존재하지 않았지만, 이미 그와 같은 것이었다.

요나스는 자신의 연구에 열광했고, 매우 말이 많았다. 그런데 그의 동료가 갑자기 끼어들며 말했다:

*- 상사, 좀 더 조심하세요. 이 사람은 당신의 말을 너무 잘 이해하고 있습니다. 그는 자신이 말하는 것처럼 기자도 아닙니다! (당시 과학과 삶에서 미국으로 파견된 사람).

하지만 다시 플라즈마 캐논으로 돌아가 보자. 아래 그림은 위 링크를 통해 확인할 수 있는 문서에서 가져왔다.

굵은 색조: 회전형 블록, 좁아지는 튜브로 이어짐. 이는 '총구' 역할을 한다. 시스템 축을 따라 구리 실린더(린어)가 있으며, 내부에 폭발물이 들어 있다. 폭발물은 튜브 왼쪽 끝에서 발화된다. 구리는 연성 재료이므로 팽창하면서 원뿔 형태로 변형된다(사하로프는 이를 '그릇'이라 부른다). 이 원뿔 형태의 변형은 폭발물의 폭발 속도로 빠르게 오른쪽으로 전파된다.

원뿔 형태의 변형 전파. 이중 색조: 구리 실린더 내부의 폭발물

발화 전, 커패시터가 방전되며 장치는 아래 그림과 같다. 블록 내부에 자기장이 형성되며, 자기력선은 공심 원형이다.

린어가 변형되어 블록을 닫고, 자기장을 밀폐된 공간에 가두게 된다. 이 공간의 부피는 감소한다. 내가 말했듯이, 자기장은 '가스'처럼 취급할 수 있다. 이 '가스'는 블록의 중심(구리)과 리너 사이의 공간에서 벗어나려 하지만, 알루미늄 링(전기 전도성이 좋은 재료)으로 인해 막혀 있다. 이와 같은 총을 통해 사하로프는 2그램의 링에 100km/s의 속도를 부여했다. 이 모든 것은 1950년대였다.

내가 말했듯이, 맥스웰 방정식과 렌츠 법칙을 고려할 필요 없이, 단순히 자기장을 '가스'로 간주하고 전도성 요소를 실린더, 블록, 피스톤 또는 탄환으로 생각하면 된다. 그러나 누구든지 이 게임을 즐기고 싶다면, 유도된 전류의 관점에서 모든 것을 설명할 수 있다. 예를 들어 알루미늄 링에 나타나는 유도 전류는 링을 증발시키고 추진하며, 궁극적으로 우주 공간의 진공에서 자가 격리 상태를 유지하게 한다. 이를 '연기 고리'와 비교할 수 있다.

러시아인들은 종종 루블로 문제를 해결할 수 없기 때문에 상상력을 발휘해야 한다. 이는 그들의 창의성의 예시이지만, 이후에 볼 수 있듯이, 1995년 로스앨러모스 연구소의 연구자들을 놀라게 했던 그들의 창의성은 여전히 꺼지지 않았다.

프랑스의 소수의 전문가들이 이 러시아인들과 접촉한 바에 따르면, 최근까지도 나는 '1980년대 초, 16제곱미터 크기의 아그노즈 연구실에서 회수된 장비로 벨리코프 불안정성을 제거한 사람'으로 여겨졌다. 이것은 완전히 사실이다. 이후 이 연구는 모스크바에서 열린 제8차 국제 MHD 회의에 발표되었으며, 나는 스스로 비용을 부담하고 참석했다. 일주일 동안 아침, 점심, 저녁 모두 호텔 내 무료 조식 서비스에서 모은 베이커리로 생계를 유지했다. 당시 소련 정부가 외국 연구자들에게 강제로 지불하는 고급 호텔 숙박비(외화 수입을 위해)를 감당할 수 없었기 때문이다. 이 마지막 시도 이후 나는 더 이상 이러한 회의에 참석하는 것을 포기했다. 1987년 제9차 국제 MHD 회의(츠쿠바, 일본)에서 내 논문이 채택되었고, 나는 CNRS에 정식으로 자금 지원을 요청했다. 그러나 CNRS는 단지 4000프랑을 주었으며, 일본 왕복 항공권만 해도 7000프랑이었다. 나는 사무실 직원과 이렇게 대화했다:

- 그럼, 페티에 씨, 일본 회의에 대해 어떻게 결정하셨습니까? - 아, 미스터, 저는 중고 요트를 구입했습니다. 물과 고양이 사료 통을 가지고 떠날 겁니다. 지금 출발하면 바람이 좋으면 충분히 도착할 수 있을 거예요. 귀국은 프랑스 대사관에 건강한 송환을 요청하겠습니다. - 무슨 말씀이십니까? .....

어떤 모험도 반드시 어떤 이득을 가져온다. 독자는 이를 소설 형태로 찾을 수 있다:

Dérive

이 불운한 경험 이후, 베이징 MHD 회의에서 논문이 채택된 후에는 더 이상 임무 자금을 요청하지 않기로 결정했다.

이러한 군사용 MHD 연구 외에, 그들은 X선 강력 원천을 만들기 위한 실험을 Gramat 중심지에서 진행하며, 이 아이디어를 '폭발물'이라는 이름 아래 가려왔다. 그러나 30년 전, 이러한 모든 연구는 포기되었다. 책임자들은 다음과 같다:

- 레네 펠라, 폴리테크닉 출신으로 사망. 처음에는 CNRS의 연구소장이었고, 이후 Cnes의 회장이 되었으며, 마지막에는 원자력청 고위 위원이 되었다. 레이저 전문가로 메가줄 프로젝트를 열렬히 지지했으며, MHD 연구의 지속에 강력히 반대했다. - 지르베르 페얀, 폴리테크닉 출신. 특별한 전문 분야가 없었지만, 자신의 전문 분야를 일관되게 옹호했다. - 후버 쿠리엔. CNRS와 Cnes의 책임자였으며, 이후 연구 및 산업 장관이 되었다. 그는 생애 동안 모든 계층을 올라갔지만, 어떤 중요한 결정도 내리지 않았다.

이제 다시 러시

크로바어 조립. 전환은 감쇠된 진동 방전의 시작이다

크로바어 조립. 컨덴서는 회로에서 제거된다. 인덕터는 전체 저항에 방전된다.

이것을 보고 사하로프는 "왜 솔레노이드 내부에 폭발물로 채운 구리 라이너를 넣지 않는가?"라고 생각했다. 이 라이너가 폭발하면, 솔레노이드의 각 권선이 차례로 단락되어 인덕턴스가 0에 가까워진다. 그는 그런 다음 아래와 같은 회로를 상상했으며, 이를 MK2라 이름 붙이고 1952년부터 실험했다.

보는 바와 같이 솔레노이드는 링으로 마무리된다. 라이너가 팽창하여 이 링에 닿으면 자기장은 폐쇄된 공간에 갇힌다.

MK2 발전기의 라이너는 작동 종료 시 모든 권선을 단락시킨다. 링이 링에 부딪히며 자기장이 존재할 수 있는 공간을 줄이고, 이때 하중으로 향하는 전류가 최대가 된다.

나선형 발전기는 재사용이 가능하도록 설계되어 있다.

보는 바와 같이 사하로프는 변조 가능한 스테이지 솔레노이드를 도입했다. 이 장치의 성능(길이: 1미터)은 놀랍다. 1953년, 150킬로그램의 폭발물(10메가줄)을 충전한 MK2는 1억 암페어의 전류를 생성했으며, 사하로프는 이 시스템이 컨덴서 배터리보다 훨씬 가볍고, 부피도 작으며, 비용도 훨씬 낮다고 주목했다. 그러나 이 유형의 발전기는 폭발물의 영향으로 라이너가 팽창하는 과정과 관련하여 상승 시간이 비교적 느리다. 특성 시간은 약 100마이크로초 수준이다. 하지만 로스앨러모스 연구소에서 작성한 합성 보고서 "메가거스(Megagauss)"에 서명한 스티븐 영어트, 맥스 파웰 등은 전류가 최대에 도달했을 때 이 발전기를 전환할 수 있음을 지적한다. 아래는 보고서에서 인용한 회로도(링 없이 솔레노이드만 표시됨).

같은 회로도, 프랑스어 설명 포함

로스앨러모스 연구소에서 편집한 보고서에 따르면, 사하로프가 1952년에 개발한 것과 유사한 이 발전기 유형은 "나선형 발전기"라 불리며, 회로도는 동일하다. 다만 하중이 마지막 권선의 단락이 완료된 시점에 발전기와 연결된다고만 명시되어 있다.

1메가거스(100테슬라)의 자기장은 400바의 압력을 동반한다. 이 정도의 압력은 평면 도체를 쉽게 변형시킨다. 로스앨러모스 보고서에서 언급했듯이, 1~~2메가거스(40,000~~160,000바)의 압력에서는 도체 표면이 액화되고 기화된다. 2메가거스를 넘어서면 이 기화 현상은 매우 빠르고 격렬하게 발생하여 도체 표면이 직접 기화(폭발)되어 충격파가 재료 내부로 침투한다.

10메가거스의 자기장은 400만 대기압, 즉 4메가바의 압력을 가한다. 지구 중심의 압력은 370만 바이므로, 이는 거의 동일한 수준이다. 로스앨러모스 보고서에 따르면, 본문에서 설명한 것과 유사한 흐름 압축 시스템(파울러가 미국에서, 루다예프가 러시아에서 구현)을 사용해 약 1.5메가바의 자기장을 얻었다. 사하로프는 이에 대해 약 25메가거스의 자기장을 달성했다고 주장한 것으로 보인다(??).

발전기의 설계는 극도로 높은 자기압력을 얻기 위한 것인지, 아니면 매우 강한 전류를 생성하기 위한 것인지에 따라 달라질 수 있다. 나선형 발전기(사하로프의 MK2와 유사한 원조)는 폭발 지역 외부에 위치한 시스템에 강한 전류를 공급하도록 설계되었다. 이러한 장치들은 두 단계로 작동하는 시스템의 "첫 번째 단계"로 사용된다. 사하로프의 글에서 이 구조를 볼 수 있으며, MK2(나선형)가 MK1(흐름 압축 시스템)의 전류 공급원으로 사용되는 모습을 보여주는 매우 설명력 있는 도면이 있다.

사하로프의 이중 단계 시스템. MK2 유형의 전류 공급 장치가 MK1(흐름 압축 시스템)의 솔레노이드를 공급하며, 하단 우측에 폭발물 하중이 보인다.

라이너의 압축

강력한 전류 공급원이 매우 짧은 시간 동안 방전될 수 있다면, 라이너를 공급하여 내압을 유도할 수 있다. 앞서 언급했듯이, 샌디아 연구소의 혁신은 "실린더형 라이너"를 수백 개의 실로 나누어 만든 네트워크 형태로 사용한 것이다. 이 구조는 방전의 축대칭성을 가능한 한 오래 유지하는 효과가 있다. 반면, 연속된 라이너는 MHD 불안정성이 발생한다. 축대칭성이 파괴된다. 예를 들어 로스앨러모스 보고서에 따르면, 6cm 지름의 라이너가 시스템 초기 기하학적 중심에서 1cm만큼 이탈한 지점으로 수렴하는 경우가 있었다.

샌디아 실험에서는 실 네트워크의 지름은 8cm(200억도에 도달한 실험)이며, 총 전류는 20메가암페어로, 100나노초(0.1마이크로초) 동안 공급된다. 과학을 공부하는 독자는 쉽게 다음 결과를 확인할 수 있다:

**| 원통형 도체 표면에서의 자기장은 전체 전류가 원통의 축을 따라 실선 형태로 집중된 경우와 동일하다. |
|---|

축대칭 내압에서는 자기장이 1/r에 비례하여 변한다. 왜냐하면 선형 도체가 생성하는 자기장은 B = μ₀I / 2r 이기 때문이다.

(분모의 2가 맞는지 확신이 서지 않음).

개념적으로, 실들이 서로 분리된 상태를 가정하고 내압을 설명하는 미분 방정식을 세울 수 있다. 각 실은 일정한 질량과 일정한 전류를 갖는다(실제로 샌디아 연구진은 실의 70%가 축 방향으로 집합되고, 나머지 30%는 금속 증기의 흔적을 남긴다고 밝혔다). 라이너의 총 질량을 M(각 실의 질량에 n을 곱한 값)이라 하면 진화 방정식은 다음과 같다:

r r" + (μ₀I / 2M) = 0

내압의 변화 프로파일은 아래와 같다(독자가 이를 프로그래밍해줄 것임). 전류가 2천만 암페어이므로, 실 네트워크의 총 질량은 수백 밀리그램 수준일 것이다. 기억에 의하면 약 250밀리그램 정도(확인 필요).

내압 곡선의 개략적 형태.

만약 재료의 축 방향 붕괴를 막는 요소가 없다면, 라이너의 반지름은 유한한 시간 안에 0에 접근하고, 충격 속도는 무한대에 가까워진다. 샌디아의 관측 데이터에 따르면, 실 전체가 약 1.5mm 지름의 플라즈마 끈으로 변한다(기억에 의하면). 독자들은 "정지점"에서의 충격 속도를 계산해 줄 수 있을 것이다. 2천만 암페어가 가해질 때, 실의 스테인리스강은 플라즈마로 변한다. 실을 구성하는 원자들은 완전히 이온화된다. 철 핵의 열운동 속도 는 절대 온도 T와 다음과 같은 관계가 있다:

(1/2)m<V²> = (3/2)kT

여기서 m은 철 핵의 질량이며, k = 1.38×10⁻²³은 볼츠만 상수이다. 철은 원소 번호 26이며, 핵 질량은 양성자 질량(1.67×10⁻²⁷kg)의 56배이므로, 약 9.35×10⁻²⁶kg이다. 충격 속도는 초기 반지름 4cm를 내압 시간인 100나노초로 나눈 값보다 크며, 약 400km/s에 달한다.

위 공식을 적용하고, 충격 속도가 400km/s이며, 이 속도가 "열화"되어 완전히 열운동 속도로 변환된다고 가정하면 약 1.68억 도의 온도가 나온다. 그러나 위 그래프에서 보듯이 충격 속도는 마지막 거리에서 급격히 증가한다. 20억 도에 도달하기 위해서는 속도가 약 3.45배 더 커져야 한다. 그러나 이는 단순한 추정 계산일 뿐이다.

샌디아의 실 라이너가 250mg의 철을 포함한다면, 그 안에는 몇 개의 원자가 있는가? 답: 5.76×10²¹

내용 오류가 없다면, 샌디아의 실 라이너가 40mm에서 0.75mm로 수축할 때 반지름은 약 53배 줄어든다. 정지 조건에서 자기장은 1600테슬라(16기가거스)에 도달하며, 이는 1120메가바의 압력에 해당한다.

로스앨러모스 보고서에는 지름 6cm, 높이 2cm인 알루미늄 실린더로 구성된 라이너 시스템의 도면이 있다. 이 내압 효과는 두 전극이 원뿔형을 하고 있어, 라이너가 플라즈마 벽으로 변한 후 그 경로를 따라 움직일 수 있도록 설계되어 있다.

전류는 실린더의 모선(빨간색 선)을 따라 라이너를 통과한다. 보고서 후반부에서는 체르니셰프가 개발한 디스크형 발전기의 설명이 나온다. 이 역시 러시아인들의 놀라운 창의성을 보여준다.

처음 메일을 주고받았을 때 요나스가 지적했듯이, MK2 유형의 발전기로 수천만 암페어 이상의 전류를 생성하는 것은 가능하지만, 그 "피크" 전류가 마이크로초 이하의 매우 짧은 시간 동안 공급되어야 한다. 샌디아 시스템의 방전 시간은 0.1마이크로초(100나노초)이다. 그러나 사하로프 발전기의 상승 시간은 폭발파 전파 속도에 의해 결정되며, 매우 길다. 파동이 초당 수 킬로미터씩 전파되고, 발전기가 1미터 길이라면 상승 시간은 수십 마이크로초 수준이다. 최소한 두 개의 주문 차이가 있다. 어떻게 이 방전 시간을 단축할 수 있는가?

이 아이디어는 1993년 제3차 메가거스 회의에서 체르니셰프가 그림을 그린 것에서 비롯되었다. 그러나 미국인들은 1989년에야 이 장치를 직접 보고 작동 원리를 알게 되었다. 미국에서는 이런 시도가 전혀 없었다. 로스앨러모스 보고서에 실린 도면이다:

같은 그림에 프랑스어 설명이 첨부된 버전:

DEM(G)는 볼록 디스크 쌍의 집합으로 구성되며, 전체 구조는 회전 대칭성을 가진다. 전류는 빨간색 선을 따라 흐른다. 초기 전류는 비표시된 나선형 발전기(6기가암페어 공급)에서 공급된다. 이 전류의 형성은 디스크 구조 사이의 공극에 자기장이 형성되게 한다. 시스템이 발화되면, 기계 축에 위치한 폭약이 작동하여 중심 방향으로 폭발파가 전파된다. 축 근처의 각 디스크 요소는 "돌출부"를 가지며, 이 돌출부는 회전 대칭을 가진 볼록 형태이다. 이해하기로는, 이 요소들을 수평으로 압축하는 힘은 이 돌출부를 중심 방향으로 추진하며, 그 자체도 회전 대칭적인 구조를 유지한다. 나는 이 현상이 "공극 충전"과 유사한 현상이 발생할 것이라 생각하며, 이는 공극의 채움 시간을 단축시키고, 결과적으로 "자기 흐름 압축 시간"을 줄인다. 이 시스템에서 디스크의 반지름은 20cm이며, 두께는 약 4cm(약 5배 낮음). 동일한 폭발파 속도를 가정할 때, 체르니셰프는 공극 채움 시간, 즉 자기 흐름 압축 시간을 25배 단축시켰다.

또한 이 시스템은 전류가 최대치에 도달하면 증발하는 서킷 플러그를 갖추고 있다. 이로 인해 전류는 마이크로초 미만의 시간 안에 라이너에 공급된다(전류가 임계값에 도달했을 때, 퓨즈가 녹아내리며 고전류가 1마이크로초 미만으로 라이너에 전달됨). 라이너에 공급되는 전류는 35메가암페어를 목표로 했지만, 예기치 않은 결함으로 인해 약 20메가암페어로 제한되었다.

체르니셰프의 최신 논문: 2004년 메가거스 X 컨퍼런스

PDF 문서 다운로드 (4MB)

2008년 2월: 이 페이지에 링크된 체르니셰프 발전기 작동 원리에 관한 두 논문이 내 서버에서 원격으로 삭제되어 다시 다운로드했습니다. 참고로, 이 원리를 기반으로 한 펄스형 발전기는 미래의 순수 핵융합 폭탄의 핵심이며, "잠재적으로 확산 가능한" 기술입니다.

이 논문은 제10차 메가거스 회의에 제출되었다. 이전 회의인 메가거스 IX는 2002년, 메가거스 II는 1979년, 메가거스 III는 1983년에 개최되었다.

이 논문에서 체르니셰프(2005년 4월 78세로 사망)는 MK2 시스템의 미니어처 버전을 소개한다. 이 장치는 담배 한 갑보다 작으며, 핵무기용 고안정성 및 고동기화 스위치(30나노초 범위)로 제시된다.

이후 논문은 다양한 협력 사례를 다룬다. 프랑스-러시아 공동 실험의 사진이 포함되어 있으며, 이는 노보시비르스크에서 진행되었다. 이 실험에서는 가장 강력한 나선형 발전기(3천만 암페어)를 사용하여 1500만 암페어를 라이너(원뿔형)에 전달한다. 원통형 라이너는 축 방향으로 내압되지만, 공극 구조와 유사하게 원뿔형 라이너는 뾰족한 끝을 만들어낸다. 논문은 라이너의 내압 속도가 10km/s이며, 플라즈마 뾰족부는 40~50km/s에 도달하여 타겟에 충돌해 10메가바의 압력을 생성한다고 밝힌다. 이는 자기 집중 기술의 또 다른 응용이다. 흥미로운 점은 장치의 견고함이다.

다음 사진은 실외에서 100메가줄 전자기 발전기를 시험하는 모습이다.

노보시비르스크의 100메가줄 전자기 발전기

프랑스-러시아 공동 실험팀. EMG(나선형 발전기)가 원뿔형 라이너를 공급하며, 50km/s 속도의 뾰족부를 방출하는 장면

다음 이미지는 가장 강력한 디스크형 발전기로, 노보시비르스크 근처에서 시험 중인 모습이며, 러시아-미국 공동 실험이다.

현재까지 가장 강력한 디스크형 발전기(3500만 암페어). 러시아-미국 공동 실험, 노보시비르스크 2004년

핵융합 펄스 기반 기술의 광범위한 확산을 우려하는 이들은 이러한 이미지를 되새겨볼 필요가 있다.

MAGO 장치, 순수 핵융합 중성자 폭탄의 기본 원리?

이 다양한 종류의 장치들을 완전히 설명하는 것은 거의 불가능하다. 그러나 이 연구를 마무리하면서 러시아의 MAGO(MAGninoye Obshatiye, 영어로는 MTF: Magnetised Target Fusion 또는 "자기장이 가해진 타겟의 핵융합") 장치를 언급하지 않을 수 없다. 이 장치는 디테리움-트리튬 혼합물을 압축하는 플라즈마 압축기이다. 일반적인 아이디어는 "초기 자기장이 가해진 플라즈마"를 압축하는 것이다. 초기 실험은 1994년부터 시작되었다.

mago

플라즈마 압축기 MAGO

일반적인 아이디어는 D-T 혼합물을 방 안에 채우고, 먼저 A실에서 2메가암페어의 방전을 유도하여 가스를 플라즈마로 전환하고, 링형 구멍 C를 통해 B실로 이동시킨다. 이 과정에서 이온화된 가스는 B실로 추진되며, 그 자체로 자기장을 생성한다. 이온(디테리움 및 트리튬 핵)과 전자는 자기장의 선에 따라 나선형으로 움직이며, "고정"된다. 플라즈마와 자기장의 결합은 매우 강하다. 이때 오른쪽에 위치한 두 번째 발전기(디스크형)가 6~8메가암페어의 방전을 유도하여 라이너를 압축한다. 이로 인해 "초기 자기장이 가해진 플라즈마"는 수백 전자볼트(수백만 도)까지 가열된다. 이 플라즈마의 생존 시간은 약 2마이크로초에 달한다. 플라즈마에서는 전기 전도성의 주요 원인은 전자이며, 이들은 충돌을 통해 운동 에너지를 전달한다. 자기장 내에 있는 플라즈마는 열전도성이 감소하며, 따라서 이소엔트로피적으로 압축될 수 있다. 핵융합 반응이 일어나면 헬륨 핵이 생성되며, 이들은 특정 에너지를 가지지만 자기장이 이들의 이동을 방해하므로 벽에 열을 전달하지 못한다(나선형 궤도).

비고( 2008년 2월 20일 ):

MAGO 시스템은 화학 폭약으로 유도되는 순수 핵융합 장치이다. 최대 중성자 방출을 위해서는 장치를 적절히 설계하면 된다. 중성자 폭탄의 원리에 대해서는 프랑스 위키백과나 영문 위키백과를 참고할 수 있다. 이들 문서에서는 이라크 군이 미국군이 바그다드 공항 점령 시 중성자 폭탄을 사용했을 것이라는 주장이 언급된다. 그리고 다음과 같이 덧붙인다: "일반적으로 널리 퍼진 생각은 이러한 폭탄이 방사선 효과만을 가지지만, 사실은 그렇지 않다. 여전히 1킬로톤(히로시마의 1/10)의 폭발에 따른 물리적 피해가 존재한다." 그러나 바그다드 공항 전투에서 그러한 피해는 관측되지 않았다. 이는 중성자 폭탄이 "작은 수소폭탄"에서 유도된 것이며, 플루토늄 기반의 분열 장치 중심에 있다는 의미이다. 만약 이 중성자 폭탄이 순수 핵융합이라면 물리적 피해는 없을 것이다. 그러나 여전히 한 가지 질문이 남는다: "순수 핵융합 중성자 폭탄은 존재하는가?"

이 주제에 대해 1998년 프린스턴의 수잔 루이즈 존스와 프랭크 K. 히펠의 PDF를 읽어보라! 링크

이 연구의 결론

우리는 이제 순수 핵융합 폭탄의 일부를 구성하는 여러 요소들을 볼 수 있다. 이는 매우 매력적이면서도 동시에 매우 위험한 퍼즐이다. 군사 공학자가 아니더라도, 우리가 보고 있는 것은 무한한 파괴력을 지닌 순수 핵융합 폭탄의 요소들임을 이해할 수 있다. 발화는 폭약을 사용한다. 사하로프가 초기 자기장을 컨덴서 배터리로 생성했음을 기억하자. 이 장치들은 고전류와 강한 자기장을 생성할 수 있다. 나의 마르세유 유체역학 연구소(지금은 없어짐)에서 1960년대에 54,000암페어의 전류로 2테슬라(20,000가우스)의 자기장을 생성했다. 이 전류는 총 부피가 약 1m³, 무게가 약 1톤인 컨덴서 배터리에서 공급되었다. 컨덴서를 폭탄으로 보는 것은 어색하다. 또한 컨덴서는 영원히 충전된 상태로 유지되지 않는다. 항상 누설이 있으며, 상대적으로 짧은 시간 내에 자연 방전된다. 그러나 사하로프가 1950년대 논문에서 지적했듯이(서방에선 1961년에야 알려짐), 이러한 발전기는 연속적으로 연결될 수 있으며, 각 단계가 다음 단계의 전류 공급원이 된다. 즉, 초기 단계는 단순한 영구자석에 의존할 수 있다.

초기 에너지가 고체 폭약에서만 유래하는 자기 집중 시스템을 이용한 순수 핵융합 폭탄은 기술적으로 매우 간단하고 비용도 낮으며, 완전히 실현 가능한 프로젝트이다. 현재 모든 군사 연구소가 이를 알고 있으므로, 이 사실을 숨길 이유는 없다.

이 글을 쓰는 시점에 미국 의회가 6000개의 핵두를 모두 "새로운 무기"로 교체하기로 결정한 소식이 공개되었다. 이 새로운 무기는 플루토늄-239 같은 분열성 물질을 포함하지 않으며, 핵폭발의 초기 유도 장치로 사용된다. 기존 핵무기는 플루토늄이 자연적으로 40~60년 내에 붕괴되므로, 오래된 폭탄은 새로운 폭탄만큼 안정적이지 않다. 반면 이 새로운 장치는 구성 요소를 지속적으로 교체할 수 있으므로 "노화"되지 않는다. 100% 유지보수가 가능하며, 리튬 하이드라이드와 같은 폭약도 독성이 없기 때문에, 이 폭탄은 분해하여 "부품으로 팔아도" 특별한 문제는 없다. 그 구성 요소는 컴퓨터 마더보드보다 더 위험하지 않다.

순수 핵융합 폭탄은 이 문서에서 제시된 퍼즐 조각들을 조합함으로써 만들 수 있다. 자기 집중 발전기의 연속적인 "화약 체인"이 점점 높은 전류와 자기장을 생성하며, 시작은 영구자석(상용 제품은 이미 2테슬라에 도달하며, 군사 기밀 제품은 더 높은 값을 가질 수 있음)에 기반한다. 마이크로초 이하의 시간 내에 수십 메가암페어의 전력을 공급하는 문제는 위에서 설명한 디스크형 발전기를 통해 해결되었다. 더 뛰어난 성능을 지닌 다른 구조도 있으며, 일부는 프랑스인들이 고안했다. 이 전류는 "실 라이너"로 보내지며, 샌디아 연구소의 혁신으로 축대칭 내압이 가능해져 20억 도에 달하는 놀라운 온도 상승을 초래한다(이는 분명한 한계가 아니며). 이 시스템 중심에 리튬 하이드라이드로 만든 타겟을 위치시키면 된다. 이 타겟은 바늘이나 일회용 라이터 정도의 크기와 모양을 가진다. 이는 단순히 더 큰 폭발물과 물리적으로 연결될 뿐이다.

최대 규모의 핵폭탄은 24톤, 길이 8미터, 너비 2미터인 소련의 "차르 폭탄(Tsar Bomba)"이며, 니키타 크루슈체프의 요청으로 안드레이 사하로프가 4개월 만에 아르자마스-16(사하로프는 이를 "설비"라는 코드명으로 지칭)에서 설계 및 제작했다. 이 폭탄은 1961년 10월 31일, 4기 엔진을 가진 수정된 "베어(Bear)" 폭격기에서 1만 미터 고도에서 방출되었다.

러시아의 "차르 폭탄". 러시아가 시험한 가장 강력한 폭탄으로, 60메가톤의 파괴력을 가짐. 길이: 8미터, 지름: 2미터, 무게: 24톤. 뒷부분은 낙하산 캐비닛

이 폭탄은 4000미터 고도에서 방출되었으며, 천천히 낙하산을 타고 내려가면서, 운반기(Tu-95)와 보조기(Tu-16 "베어")가 안전한 거리를 확보할 수 있었다.

수정된 4기 엔진 베어 폭격기 아래에 매달린 차르 폭탄, 1만 미터 고도 비행 중

"베어"와 그 유사 모델은 미국의 B-52와 동일한 역할을 하며, 터보제트 엔진이 아닌 4개의 터보프로프 엔진과 가변 피치 반대 회전 프로펠러를 장착해 놀라운 항공역학적 성능과 공학적 정교함을 자랑한다.

차르 폭탄 방출 후

빨간색: 방출 지점

이 장치는 러시아의 핵실험 전용 지역인 노바야 제믈라 섬 서부 해안에 폭발했다. 빛은 1000km 거리에서도

이러한 야외 실험의 결과로 수년 후 수많은 암과 백혈병이 발생했으며, 피해자들은 미국 정부의 무관심 앞에서 어떠한 보상을 받을 수 없었다. 해외에서 윤리 기준에 대해 아직도 망상이 남아 있는 사람들에게는 오펜하이머가 당시 플루토늄을 젊은 신병들에게 주사하여 그 효과를 평가하도록 허가했다는 사실을 알려주어야 한다. 이는 역사적으로 입증된 사실이다.

이 첫 번째 설명을 통해 우리는 MHD의 놀라운 풍부함을 알게 되었으며, 궁극적으로는 군사적 목적을 중심으로 한 외부 에너지 응용이 가능하다는 점을 확인했다. 발견할 수 있는 공식과 새로운 아이디어는 무수히 많다. 다만 올바른 질문을 던질 줄 아는 것이 전제된다. 러시아의 장치는 간단하고 논리적이다. 예를 들어 디스크 발전기의 경우, 가스-자기장이 압축되도록 벽면(아코디언의 빗금과 유사)이 서로 접촉하도록 거리를 단축시켰다. 이는 '자기 에너지'를 담고 있는 공극의 붕괴 시간을 단축시킨다. 압력은 단순히 단위 부피당 에너지 밀도라는 점을 기억해야 한다. 또한 디스크의 수를 늘림으로써 장치의 출력을 증가시킬 수 있음을 주목할 필요가 있다.

현재 상황에서 무엇을 해야 할까? 분명히 MHD 활동을 제대로 운영해야 한다. 이 활동은 다음과 같은 특성을 가져야 한다.

- 세계적인 규모의 프로젝트여야 하며, 진정한 국제 기구에 의해 관리되어야 한다. - 완전한 투명성 속에서 진행되어야 한다. 이 문제의 중요성은 방위비 비밀이나 특허 개발과 같은 '세부 사항'에 얽매이는 것을 허용하지 않는다.

이야기는 아마도 결코 실현되지 않을 이상주의자의 희망일 뿐일 것이다.

모든 사람이 기술, 아이디어, 결과를 공유하며 함께 노력해야 한다. 오직 그렇게 할 때만 진전이 빨라질 수 있다. 물론 군사 연구소들이 무기력하게 지내고 있었다고 상상해서는 안 된다. 리버모어와 로스 앨러모스 사이에는 이미 치열한 경쟁이 벌어지고 있으며, 이는 인터넷에도 이미 반영되고 있다. 연구자들은 "더 안전한 새로운 핵무기를 개발하기 위해 밤낮으로 열심히 일하고 있다."

물론 그렇다.

그러나 이 노력은 어떻게 '문명화'될 수 있을까? 샌디아의 성과가 매체의 침묵 속에서 무시된 채로 남아 있었다고 상상하는 것은 비현실적이다.

로스앤젤레스 타임스의 기사 보기:

http://www.latimes.com/news/nationworld/nation/la-na-bombs13jun13,0,2494165.story?coll=la-home-headlines

로스앤젤레스 타임스 보도자료, 2006년 6월 15일 오전 7시 55분:

미국 라이벌 연구소들, 더 안전한 핵폭탄 개발 경쟁

( ..)

새로운 전술핵은 국가의 핵 보유량을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 일부는 세계적 파장에 우려를 표한다. 로버트 바르타베디안, 타임스 기자, 2006년 6월 13일

새로운 핵탄두는 국가의 핵 보유량을 줄일 수 있지만, 일부는 세계적 결과를 우려하고 있다. 로버트 바르타베디안, 타임스 기자.

냉전 시기 과학자들은 소련에 대응하기 위해 수천 개의 탄두를 급속히 개발했다. 오늘날 이 과학자들은 다시 경쟁하고 있다. 다만 이번에는 오래된 핵 보유량을 재건하는 것이다.

냉전 당시 과학자들은 소련에 대응하기 위해 수천 개의 핵탄두를 급속히 개발했다. 오늘날 이 과학자들은 다시 경쟁하고 있다. 다만 이번에는 오래된 핵 보유량을 재건하는 것이다.

( 이 문장은 현재 세계적 공포심이 만연한 상황에서 러시아에서도 이 경쟁이 진행되고 있음을 암시한다.)

뉴멕시코 주의 로스 앨러모스 국립연구소 과학자들은 베이 지역의 로렌스 리버모어 국립연구소와 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 이는 지난 20년간 처음으로 새로운 핵무기를 설계하는 것이다.

새로운 무기는 약 1년간 개발 중이며, 국가의 핵무기 보유량의 장기적 신뢰성을 보장하기 위해 설계되었다. 프로젝트 지지자들은 무기의 품질에 대한 자신감이 높아지면, 약 6,000개로 추정되는 현재의 보유량을 줄일 수 있다고 말한다.

( 샌디아의 Z-머신에서의 돌파구 이후 바로 시행된 프로젝트임)

( 신뢰성이라는 주장은 전체적인 무기 유형의 전환과 순수 수소폭탄으로의 전환을 정당화하기 위해 사용된다.)

과학자들은 또한 새로운 무기가 우발적인 폭발에 덜 취약하며, 도난이나 분실된 무기라도 사용 불가능하도록 보안을 강화하려고 한다.

( ...)

그리고 도난이나 분실된 무기라도 사용 불가능하도록 보안을 강화하려고 한다.

( 이쯤 되면 정말로 우리를 어리석게 여기는 것 같다.)

법적으로 새 무기는 기존의 탄두와 동일한 폭발력을 가져야 하며, 기존 무기들이 대상으로 삼는 군사적 목표에만 사용될 수 있다. 과거의 새로운 원자폭탄 제안들과 달리, 이번 프로젝트는 의회에서 양당 모두의 지지를 받고 있다.

( 이 문장은 핵무기 보유 및 사용에 관한 조약에 대한 언급을 차단하기 위한 것이다.)

반면 과거의 제안들과 달리, 이 프로젝트는 의회 내에서 많은 지지를 얻었다.

( 물론 그렇다. 순수 수소폭탄은 오염 없고, 최소한의 제한 없이 사용할 수 있다는 점에서 '새로운 무기'의 등장은 피할 수 없는 현실이 되었다. 이는 이미 전 세계가 알고 있는 '큰 소식'이다. 이 새로운 무기의 등장은 불가피하며, 통제 불능의 확산을 동반할 것이다.)

그러나 일부 핵무기 개발의 베테랑들은 강하게 반대하며, 새로운 무기를 개발하면 러시아와 중국과의 또 다른 무기 경쟁을 촉발할 수 있으며, 이란, 북한 등지의 핵 개발을 막으려는 논거를 약화시킬 수 있다고 주장한다.

( 이보다 더 심각하다. 러시아와 중국은 2006년 2월 샌디아의 결과가 발표된 이후 이미 경쟁에 뛰어들었으며, 심지어 그들 자신의 정보망을 통해 더 일찍부터 알고 있었을지도 모른다. 다른 나라들에 대해서는, 이제 방사능 우라늄의 동위원소 농축 과정을 거치지 않아도 열핵무기, 즉 수소폭탄을 보유할 수 있게 되었기 때문에, 누구나 마음껏 무기를 만들 수 있게 되었다. 최근 몇 주간 나의 기사들을 읽은 사람이라면 누구나 쉽게 이를 이해할 수 있다.)

또한 비평가들은 결국 지하 핵실험 재개에 대한 압박이 증가할 것이라고 말한다. 미국은 14년 전에 지하 핵실험을 중단했다.

( 이건 거짓말이다. 핵실험은 결코 중단되지 않았다. 그러나 감쇠 기술을 통해 지진 신호를 마그니튜드 3 이하로 줄였기 때문에, 광산 채굴로 인한 지진과 구분이 불가능해졌다. 프랑스도 1990년대 초부터 이를 알고 있었으며, 무르로아에서의 실험을 중단하고, 오히려 프랑스 본토에서 조용히 계속 실험을 진행해 왔다.)

그러나 연구소 내부에서는 새로운 설계에 대한 열정과 감정이 매우 높다.

( ...)

"저는 밤낮으로 일하는 사람들이 있습니다." 로스 앨러모스 설계팀의 책임자 조셉 마르츠가 말했다. "저는 그들에게 집에 가라고 말해야 합니다. 저는 그들이 사무실에 머물게 할 수 없습니다. 우리는 20년 만에 다시 사용할 수 있는 기술을 써보는 기회를 얻었습니다."

리버모어에서 1,000마일 떨어진 곳에서 브루스 굿윈, 핵무기 부소장은 비슷한 상황을 묘사했다. 연구소는 24시간 내내 초거대 컴퓨터 시뮬레이션을 돌리고 있으며, 프로젝트의 모든 단계에 종사하는 과학자들이 "매우 흥분하고 있다."

새로운 핵무기 제작 프로그램은 2005년 방위비 지출법의 일환으로 의회에서 승인되었다. 설계 작업은 에너지부 산하의 국가핵안보청이 감독하고 있다.

( 샌디아의 돌파구 이후 바로 시행됨)

( 순수 수소폭탄은 기존의 수소폭탄과 달리, 최소한의 출력 제한이 없기 때문에 '사용이 더 편리하다'. 또한 이들은 '중성자 폭탄'으로서 인간만을 죽이고 장비는 보존하는 용도로도 명백하다. 누군가가 "이러한 파괴적 응용에 대해 사람들의 주목을 끌지 말라"고 말하면, 그들은 완전히 현실을 왜곡하고 있다. 리버모어와 로스 앨러모스의 사람들은 물론 의회 구성원들도 곧 반응했다. 만약 샌디아의 보고서와 헤인즈가 발표한 논문이 큰 실수였다면, 방위비 비밀의 뚜껑은 즉시 닫혔을 것이며, 오염된 정보가 모든 일을 마무리했을 것이다.)

2006년 3월 연구소들은 핵무기 위원회에 각각 1,000페이지가 넘는 세부 설계 제안서를 제출했다. 이는 국가의 핵무기를 감시하는 비밀스러운 연방 위원회이다. 올해 안에 승자 발표가 이루어질 예정이다.

( 2006년, 샌디아의 돌파구 이후 바로 시행됨)

( 이 프로그램이 실현된다면, 국가의 핵무기 복합체를 비용이 많이 드는 방식으로 재활성화해야 하며, 주 3발 이상의 폭탄 생산 능력을 갖게 된다.)

이 프로젝트의 지지자들은 핵무기 억제력이 점점 더 새로운 폭탄을 생산할 수 있는 능력에 의존하게 될 것이라고 전망한다. 기존의 거대한 보유량 유지보다는 말이다.

( 물론 그렇다. 메가톤급 거대 폭탄은 사용이 불가능하다. 그러나 이 새로운 '미니핵'은 너무 작아서 핵겨울 효과나 공격자에게 방사능 오염을 유발하지 않기 때문에, 훨씬 더 효과적인 '억제 체계'를 제공할 것이다. 또한 이 새로운 순수 수소폭탄은 놀랍게 깨끗하고 오염이 없다. '깨끗하게 죽이기'. 예방적 사용도 가능할 것이다. 물론, 명백한 악의를 가진 적에 대해 말이다.)

이 제안은 러시아와 미국이 핵 보유량을 추가로 줄이기로 합의한 시점에 제기되었다. 부시 대통령과 블라디미르 블라디미로비치 푸틴 러시아 대통령이 2002년 서명한 모스크바 조약은 각국이 2012년까지 핵탄두 수를 1,700~2,200개로 줄이기로 했다.

신뢰할 수 있는 대체 탄두 없이, 미국 과학자들은 15년 내에 오래된, 신뢰할 수 없는 폭탄을 갖게 될 것이라고 말한다. 이는 적대국이 미국의 우위를 도전하고 국가의 전략적 억제력의 신뢰도를 약화시킬 수 있음을 의미한다.

"새로운 폭탄은 우리가 능력에서 두 번째가 되지 않도록 보장하는 방법 중 하나입니다." 로스 앨러모스에서 제1차 원자폭탄을 만든 X부서를 이끄는 물리학자 폴 홈머트가 말했다. "오늘날뿐만 아니라 2025년까지도 말이죠."

그러나 비평가들은 이 프로그램이 새로운 무기 경쟁의 씨앗을 뿌릴 수 있다고 말한다.

이미 일어났다...

기존 보유량은 수십 년간 안전하고 신뢰할 수 있을 것이라는 것이 방위 전문가들과 핵 과학자들의 의견이다. 그들은 이 프로그램이 국가의 안전을 증진시키는 대신 자원을 낭비하고, 무기 통제가 무의미하다는 메시지를 전 세계에 퍼뜨리며, 결국 미국 무기의 신뢰성까지 훼손할 수 있다고 주장한다.

샌디아의 발견과 순수 수소폭탄 개발 가능성이 나타나면서, 무기 경쟁은 즉각 재개되었다. 이 효과는 피할 수 없다. 누구나 "내가 하지 않으면 다른 사람이 할 것이다"라고 생각한다.

새로운 폭탄은 시험 없이 제작되고 배치되어야 한다. 미국은 마지막으로 1992년 네바다에서 지하 실험을 했으며, 이후 새로운 실험을 금지하는 일시 중단을 시행했다.

그러나 단 한 번의 시험도 없이, 새 폭탄의 신뢰성에 대한 의심은 결국 커질 것이라고 시드니 드렐, 스탠포드 대학교 선형가속기센터의 전 소장이자 에너지부의 오랜 고문이 말했다.

"누군가가 새로운 탄두를 설계하면서 시험 없이 진행할 수 있다고 생각한다면, 나는 그가 무엇을 피우고 있는지 모르겠다." 드렐이 말했다. "제가 아는 한, 일반, 해군사령관, 대통령, 또는 책임 있는 누구도, 기존 보유량과 다른 새로운 무기를 시험 없이 신뢰할 수 있다고 생각하지 않을 것이다."

미국이 시험 금지 조치를 위반하면, 러시아, 중국, 인도, 파키스탄은 물론 영국과 프랑스도 시험을 다시 시작할 가능성이 크다. 필립 코일, 전 국방부 부서장이자 전 리버모어 부소장은 말했다. 이들 국가는 미국보다 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것이다. 미국은 시험 대체를 위해 과학 연구에 막대한 투자를 했기 때문이다.

( 메가줄의 주제를 다시 찾을 수 있다. 프랑스의 핵무기 개선을 위한 대안)

1950년대 초에 첫 번째 수소폭탄을 설계한 물리학자 리처드 가르윈은 여전히 핵무기 분야의 선도적 권위자이며, 새로운 폭탄에 반대하며 시험 재개를 우려하고 있다. "필요하지 않다." 그는 말했다. "과학은 이런 정치적 의심을 제거할 수 없다."

국가핵안보청의 책임자인 리튼 F. 브룩스는 반대하며, 현대 기술과 고급 전자기기를 사용한 탄두는 더 신뢰할 수 있을 것이라고 말했다.

"기존 보유량을 유지하는 것이 오히려 문제를 일으킬 가능성이 높다." 브룩스가 말했다. "현재 보유량이 얼마나 시험되었는지 과장하는 것은 쉽다."

보유량에는 결함이 발견될 경우를 대비해 수천 개의 예비 무기가 보관되어 있다. 매년 일부 무기는 점검을 위해 분해된다. 브룩스에 따르면, 탄두의 신뢰성에 더 큰 자신감을 가질 수 있다면, 예비 보유량을 크게 줄일 수 있다.

이 신뢰성은 무기가 폭발할 것인지뿐만 아니라, 의도한 힘으로 폭발할 것인지 여부를 포함한다. 미국의 모든 핵무기에서, 1차 폭발은 2차 열핵 반응을 유도할 만큼 강해야 한다. 1차 단계가 부족하면, 무기의 힘은 절반으로 줄어든다.

새로운 무기를 개발하려는 추진력은 과학계와 의회 의원들로부터 나왔다. 국방부가 프로젝트를 주도하지는 않았지만, 군대와 부시 행정부 모두에서 넓은 지지를 얻었다.

핵무기 문제에 깊이 관여한 민주당 의원들, 알라모의 엘렌 O. 타셔, 사우스캐롤라이나 주의 존 M. 스프랫 주니어, 미주리 주의 아이크 스켈튼 등도 그들의 대변인에 따르면 프로젝트를 지지했다.

타셔와 다른 입법자들의 지지는, 미국의 핵무기 총 수를 줄이고 시험을 하지 않는다는 조건 하에 이루어졌다. 이는 공화당의 대표인 대표 데이비드 L. 호브슨(오하이오)이 의회에서 이 프로젝트를 주도한 정책과 정확히 일치한다.

과거에는 수많은 새로운 폭탄 제안이 정치적 이유로 실패했다. 예를 들어 중성자 폭탄, 지하공격용 '미니핵', '강력한 핵 지표적 침투탄' 등이 있다. 각각은 특정 군사 작전을 위한 무기로, 선제적 사용의 우려를 불러일으켰다.

신뢰할 수 있는 대체 탄두 프로젝트는 이러한 반대를 피했으며, 주로 새 군사 작전을 위한 것이 아니기 때문이다.

그럼에도 불구하고, 미국은 다른 핵 보유국이 도전할 가능성이 있는 상황에서 항상 앞서 나가려는 목표를 유지하고 있다. 국방장관 도널드 H. 럼스펠드의 핵무기 고문인 S. 스티브 헨리가 말했다. "미래에 어떤 위협을 맞닥뜨릴지 말하기는 어렵다." 헨리가 말했다.

과학자들과 군 지도자들이 숨겨진 계획을 가지고 새로운 종류의 폭탄을 만들려 한다는 우려를 완화하기 위해, 의회는 새 탄두가 기존 폭탄과 동일한 폭발력이어야 하며, 기존 목표에만 사용될 수 있도록 지시했다.

첫 번째 설계는 해군 발사 트라이던트 미사일에 장착된 W76 탄두를 대체할 예정이다. W76은 1979년 도입되었으며, 최대 폭발력은 TNT 기준 400킬로톤으로, 히로시마에 떨어진 폭탄보다 약 27배 강력하다.

생산을 위해서는 의회의 승인이 필요하며, 새로운 제조 시설 건설이 필요하다. 이 모든 일은 최소 몇 년 후에 이루어질 것이다.

한편 로스 앨러모스와 리버모어 연구소는 다시 경쟁을 시작하고 있다.

냉전 시기 과학자들은 소련이 적이지만, 경쟁 연구소는 '적'이었다는 모토를 지켰다. 그러나 이는 거의 싸움 없는 학문적 경쟁이었다.

"우리는 국가를 위한 훌륭한 설계를 가지고 있다." 41세인 로스 앨러모스 프로그램 책임자 마르츠가 말했다. "우리의 것이 분명히 더 낫다."

그러나 리버모어의 굿윈, 55세는 반박한다. "우리는 특히 효과적인 설계를 선택했다. 나는 우리가 더 나은 일을 했다고 생각한다."

요약하자면: "리버모어를 지지하나, 로스 앨러모스를 지지하나?" 확인해 보라. 아마도 팬들을 위한 티셔츠를 팔고 있을지도 모른다. (그것이 사실일 가능성이 매우 높다.)

연방 핵무기 책임자 브룩스는 누구의 폭탄을 선호하는지 전혀 밝히지 않았다. 다만 "둘 다 매우 좋은 설계이며, 우리가 추구하는 바에 매우 적합하다"고만 말했다.

1980년대 후반 이후 두 연구소는 새로운 무기를 개발하지 않았지만, 연방 정부의 수십억 달러 투자로 사무실 건물과 거대한 물리 장비를 구축했다.

냉전 종결 이후 연구소의 최우선 과제는 기존 무기를 유지하는 것이었다. 연구소들은 기존 무기의 플루토늄 부품은 45~60년의 수명을 가진다고 예측하며, 앞으로 15년 내 일부는 고장 나기 시작하고 교체가 필요할 것이라고 말했다.

자연자원방어위원회의 프로그램 비평가이자 핵무기 전문가 크리스토퍼 페인은 연구소들이 이런 평가를 통해 새로운 프로그램을 위한 자금을 확보할 수 있다는 점에서 이익을 얻을 것이라고 주장한다. 기존 무기는 여전히 완벽한 상태를 유지하고 있다.

그러나 연구소들은 그들의 행동이 정부 기관과 독립된 이사회에 의해 감시된다고 주장한다. "우리는 우리의 직무의 정직함을 매우 중요하게 생각한다." 로스 앨러모스 부서장 홈머트가 말했다.

연구소들은 아직 비용 추정을 하지 않았다고 말하지만, 장기적으로는 비용 절감이 가능할 것이라고 믿고 있다. 구체적인 세부 사항은 제공하지 않는다.

비록 실험실들은 머리 부분 교체 비용을 아직 추정하지 못했다고 말하지만, 장기적으로는 국가가 절감 효과를 볼 것이라고 생각하지만 구체적인 내용은 밝히지 않았다.

스티븐 I. 스웨이츠, '원자력 감사'라는 전략 무기 비용에 관한 역사서의 저자에 따르면, 미국은 제2차 세계대전 이후 평균적으로 각 핵탄두당 약 600만 달러를 지출해 왔다. 이를 기준으로 국가의 6,000개 핵무기를 모두 교체하는 데는 360억 달러가 소요될 것으로 예상된다.

미국은 제2차 세계대전 이후 평균적으로 각 핵탄두당 약 600만 달러를 지출해 왔다. 이를 기준으로 국가의 6,000개 핵무기를 모두 교체하는 데는 360억 달러가 소요될 것으로 예상된다.

지금까지 프로그램의 최종 비용 중 일부만이 지출되었으며, 이번 회계연도에 의회는 2,500만 달러를 승인했다.

이미 전체 비용의 일부는 이미 지출되었으며, 의회는 이번 회계연도에 2,500만 달러의 예산을 승인했다.

비용의 일부는 폭탄의 안전성을 높이기 위한 설계를 위한 것이며, 이 작업은 산디아 국립연구소가 맡고 있다. 산디아 연구소는 테러리스트가 도난 또는 분실된 무기를 사용하는 것을 방지하겠다고 약속했다.

"우리는 절대적인 통제를 목표로 하고 있습니다. 즉, 언제 어디에 무기가 있는지, 어떤 상태인지 항상 파악하고, 그 상태를 완전히 통제할 수 있어야 합니다." 산디아의 부사장 조안 B. 우드ارد는 말했다. "사람들은 이 목표를 달성하기 위해 은행을 다 갈아치울 수 있다고 말할지 모르지만, 우리가 설정해야 할 올바른 목표입니다."

로스앨러모스는 사라파에에서 30분 거리에 위치한 약 2,100미터 높이의 메사 위에 자리 잡고 있으며, 소나무 숲으로 둘러싸인 약 111㎢의 면적을 차지하고 있다. 리버모어는 샌프란시스코 외곽의 파도치는 언덕 사이에 약 2.6㎢의 면적에 수십 채의 건물이 몰려 있다.

핵무기 설계를 두 연구소가 경쟁하게 만든 아이디어는 1950년대에 처음 제안되었다. 연방 관료들은 이러한 시스템이 혁신을 촉진할 뿐만 아니라, 국가 안보에 핵심적인 영역인 과학 분야에서 연구소들이 서로 감시할 수 있도록 해줄 것이라고 판단했다. 이 연구소들은 연방 정부의 자금 지원을 받으며, 국립핵안보청(NNSA)과 계약을 체결해 운영된다.

각 연구소는 핵무기 교체 팀에 약 20명의 물리학자, 화학자, 금속학자, 엔지니어를 배치하고 있으며, 이들은 수백 명의 다른 전문가들이 부분적으로 참여하는 무기에 기여하고 있다. 그 중에는 냉전 시대의 베테랑들로부터 핵폭탄 설계 기술을 배우는 젊은 과학자들도 포함되어 있다.

지난 10년간 연구소들은 수십억 달러를 컴퓨팅 분야에 투자하여 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터와 기타 혁신들을 만들어냈다. 리버모어가 이 분야에서 선두를 달리고 있다. 그들의 '퍼플' 컴퓨터는 테니스 코트 크기의 면적을 차지하며, 핵 폭발의 수학적 모델링을 수행한다. 이 컴퓨터는 약 4,000가구에 전력을 공급할 수 있는 만큼의 메가와트 전력을 소비한다.

한편, 로스앨러모스는 플루토늄을 녹여 구형으로 주조하는 방법을 개선하고 있으며, 이는 핵폭탄의 핵심 구성 요소다. 연구소 제조 센터의 주조 전문가인 데니에스 코르제와는 말했다.

각 연구소의 문화와 기술 체계는 서로 매우 다르다. 각각은 원자 반응을 유도하는 플라스틱 폭약의 독자적인 조리법을 개발해왔다.

새로운 무기 설계를 추진하면서도 각 연구소는 서로 다른 접근 방식을 취하고 있다.

로스앨러모스에서는 과학자들이 방어 관료들을 '가상현실 동굴' 안으로 데려가, 제안된 폭탄의 이미지를 걷고 내려다볼 수 있도록 했다. 반면 리버모어의 과학자들은 더 단순한 접근을 선택하여, 방문 관료들이 손에 들고 다룰 수 있는 실제 모형을 만들었다.

(즉, 로스앨러모스와 리버모어는 무기의 디즈니랜드다)

이 첨단 도구들은 핵무기 관리자들에게 이전에는 없었던 핵무기 과학에 대한 통찰력을 제공하고 있다.

이러한 최첨단 기술은 핵무기 관리자들이 핵무기 과학에 대해 새로운 통찰을 얻게 해준다.

지난해, 미국의 최고 수준 핵무기 관리자들이 로스앨러모스의 고보안 강당에 밀집하여 3D 안경을 착용하고, 새로운 수소폭탄의 기밀 시뮬레이션을 시청했다.

슈퍼컴퓨터로 구동되는 영화관 크기의 스크린을 통해 관객들은 폭탄 내부로 들어갔다. 폭발이 일어나자 그들은 폭발의 충격파에 휩싸였다.

핵융합 디즈니랜드...

로스앤젤레스 타임스, 2006년 6월 15일 오전 7시 55분 보도:

경쟁하는 미국 연구소들, 더 안전한 핵폭탄 개발 경주

새로운 탄두는 국가의 핵보유량을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 일부는 글로벌 결과를 우려하고 있다. 로럴 바르타베디안, 타임스 기자, 2006년 6월 13일

냉전 시대의 무기 경쟁에서 과학자들은 소련을 상대하기 위해 수천 개의 탄두를 급속히 개발했다. 오늘날 그 과학자들은 다시 뛰어들고 있지만, 이번에는 오래된 핵보유량을 재건하는 데 집중하고 있다.

(이 문장은 현재 세계적인 공포심 아래에서 러시아에서도 이 경주가 진행되고 있음을 암시한다)

뉴멕시코의 로스앨러모스 국립연구소 과학자들은 베이 지역의 로렌스 리버모어 국립연구소와의 치열한 경쟁 속에서, 지난 20년간 처음으로 새로운 핵폭탄 설계를 진행하고 있다.

이 새로운 무기는 약 1년간 개발 중이며, 국가의 폭탄 보유량에 대한 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 설계되었다. 프로그램 지지자들은 무기 품질에 대한 자신감이 높아지면, 약 6,000개의 탄두로 추정되는 국가의 보유량을 줄일 수 있을 것이라고 말한다.

(신뢰성이라는 주장은 무기 유형의 완전한 전환과 순수 핵융합 폭탄으로의 전환을 정당화하기 위해 사용된다)

과학자들은 또한 새로운 무기가 사고로 인한 폭발에 덜 취약하고, 도난이나 분실된 무기라도 사용 불가능할 정도로 안전하도록 설계하려 한다.

법적으로, 새로운 무기는 기존 탄두와 동일한 폭발력을 지니며, 대체하는 무기에 사용되는 것과 동일한 군사적 표적이어야 한다. 과거의 새로운 원자폭탄 제안들과 달리, 이 프로젝트는 의회에서 양당 모두의 지지를 얻고 있다.

(이 문장은 핵무기 보유 및 사용에 관한 조약을 언급하는 것을 방지하기 위한 것이다)

반면 과거의 제안들과 달리, 이 프로젝트는 의회에서 많은 지지를 얻었다.

(물론, 순수 핵융합 폭탄은 오염이 없고, 최소한의 한계가 없으며, 이제 비로소 사용할 수 있게 되었다. 그러나 사실상 가장 중요한 소식은 이미 모두에게 알려져 있다. 이러한 '새로운 무기'의 등장은 피할 수 없는 일이며, 통제 불능의 확산을 동반할 것이다.)

그러나 일부 핵무기 개발 경험이 있는 전문가들은 강하게 반대하며, 새로운 무기를 만들면 러시아와 중국과의 또 다른 무기 경쟁을 유발할 수 있고, 이란, 북한 등지의 핵개발을 막으려는 논거를 약화시킬 것이라고 주장한다.

(이것은 더 심각하다. 러시아와 중국은 이미 이 경주에 참여하고 있다. 2006년 2월 산디아 연구소의 성과가 공개된 후이며, 아마도 그 전부터 정보망을 통해 알고 있었을 것이다. 다른 국가들에게는 이제 우라늄 동위원소 농축 과정을 거치지 않고도 열핵폭탄(수소폭탄)을 보유할 수 있게 되었다. 최근 몇 주간 내 글을 읽은 사람이라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.)

또한 비판자들은 결국 지하 핵실험 재개에 대한 압박이 증가할 것이라고 말한다. 미국은 14년 전에 지하 핵실험을 중단했다.

(그것은 거짓말이다. 이러한 실험은 결코 중단되지 않았다. 그러나 감쇠 기술을 통해 지진 신호를 마그니튜드 3 이하로 줄여, 광산 채굴로 인한 진동과 구별할 수 없게 했다. 프랑스도 1990년대 초부터 이를 이해했으며, 무고라에서 실험을 중단하면서도, 프랑스 본토에서는 계속해서 실험을 진행해 왔다.)

그러나 연구소 내부에서는 새로운 설계에 대한 감정과 열정이 매우 높다.

"밤낮으로 일하는 사람들이 있다." 로스앨러모스 설계 팀의 책임자 조셉 마르츠는 말했다. "내가 그들에게 집에 가라고 말해야 한다. 나는 그들이 사무실에 머물게 할 수 없다. 20년 동안 사용할 기회가 없었던 기술을 다시 써볼 수 있는 기회이기 때문이다."

리버모어에서 1,600km 떨어진 곳에서, 핵무기 부소장 브루스 굿윈은 비슷한 상황을 설명했다. 연구소는 24시간 내내 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 수행하고 있으며, 프로젝트의 모든 단계에 종사하는 과학자들이 매우 흥분되어 있다.

새로운 폭탄을 만들기 위한 이 프로그램은 2005년 국방 예산안의 일환으로 의회에서 승인되었다. 설계 작업은 에너지부 산하의 국립핵안보청(NNSA)이 감독하고 있다.

연구소들은 3월에 각각 1,000페이지 이상의 세부 설계 제안서를 핵무기위원회에 제출했다. 이는 국가의 핵무기를 감시하는 비밀스러운 연방 위원회이다. 올해 안에 승자 발표가 이루어질 예정이다.

이 프로그램이 실행된다면, 국가의 핵무기 복합체를 비용이 많이 드는 방식으로 재활성화해야 하며, 주 3개 이상의 폭탄 생산 능력을 갖추게 될 것이다.

이 프로젝트 지지자들은 핵억제력이 장기적으로 새로운 폭탄을 제조할 수 있는 국가의 능력에 더 의존하게 될 것이라고 전망한다.

(물론, 메가톤급 거대한 무기는 사용이 불가능하다. 반면, 매우 낮은 파괴력을 지닌 이 진정한 '미니핵'들은 핵겨울 효과나 방사성 물질의 공격자로의 확산을 유발하지 않기 때문에, 훨씬 더 효과적인 '억제 체계'를 제공할 것이다. 또한 이러한 새로운 순수 핵융합 폭탄은 놀랍게 깨끗하고 오염이 없으며, '깨끗하게 죽게 하라'. 예방적 사용도 가능하다. 물론, 악의적인 의도를 가진 적에 대해 말이다.)

이 제안은 러시아와 미국이 핵보유량을 추가로 줄이기로 합의한 상황에서 나왔다. 부시 대통령과 블라디미르 푸틴 러시아 대통령이 2002년에 서명한 모스크바 조약은 각국이 2012년까지 보유량을 1,700~2,200개로 줄이기로 약속하고 있다.

신뢰할 수 있는 교체용 탄두가 없으면, 미국 과학자들은 15년 내에 오래되고 신뢰할 수 없는 폭탄만 남게 될 것이라고 말한다. 이는 적대국이 미국의 우위를 도전하고 국가의 전략적 억제력이라는 명칭을 약화시킬 수 있다.

새로운 폭탄은 "우리의 능력이 누구에게도 뒤지지 않도록 보장하는 방법 중 하나"라고 로스앨러모스에서 제1차 원자폭탄을 설계한 X부서를 이끄는 물리학자 폴 홈머트는 말했다. "오늘날뿐만 아니라 2025년에도 말이다."

그러나 비판자들은 이 프로그램이 새로운 무기 경쟁의 씨앗을 뿌릴 수 있다고 말한다.

이미 시작되었다...

현재 보유량은 앞으로 수십 년 동안 안전하고 신뢰할 수 있을 것이라고 방위 전문가들과 오랫동안 전략 무기를 지지해 온 핵과학자들은 말한다. 그들은 이 프로그램이 국가의 안전을 높이는 대신 자원을 낭비하고, 무기 통제가 사라졌다는 메시지를 전파하며, 결국 미국 무기의 신뢰성까지 훼손할 수 있다고 주장한다.

산디아 연구소의 발견과 순수 핵융합 폭탄 개발 가능성이 나타나면서, 즉각적으로 무기 경쟁이 재개되었다. 이 효과는 피할 수 없으며, 각국은 "내가 하지 않으면 다른 나라가 할 것"이라며 각자 생각한다.

새로운 폭탄은 시험 없이 제작되고 배치되어야 한다. 미국은 1992년 네바다에서 마지막으로 지하 실험을 실시했으며, 이후 새로운 실험에 대한 금지령을 내렸다.

그러나 단 한 번의 시험도 없이, 새 폭탄의 신뢰성에 대한 의심은 결국 커질 것이라고 스탠포드 대학교 선형가속기센터의 전 소장이자 에너지부의 장기적인 고문인 시드니 드렐은 말했다.

"누군가가 새로운 탄두를 설계하고 시험 없이 사용할 수 있다고 생각한다면, 나는 그들이 무엇을 피우고 있는지 모르겠다." 드렐은 말했다. "내가 아는 한, 일반장교, 해군사령관, 대통령, 또는 책임 있는 누구도 현재 보유한 무기와 다른 새로운 무기를 시험 없이 신뢰하고 의존할 수는 없다."

만약 미국이 금지령을 깨면, 러시아, 중국, 인도, 파키스탄은 물론 영국과 프랑스도 실험을 재개할 가능성이 크다. 전 미 국방부 부차관이자 리버모어의 전 부소장인 필립 코일은 말했다. 이러한 국가들은 미국보다 실험에서 더 많은 정보를 얻게 될 것이며, 미국은 시험 대체를 위한 과학 연구에 막대한 투자를 해왔다.

(메가줄이라는 프랑스의 시도는 핵무기 개선을 위한 대체 방안이라는 주제를 다시금 되살린다)

1950년대 초에 첫 번째 수소폭탄을 설계한 물리학자 리처드 가르윈은 핵무기 분야의 선구자이며, 새로운 폭탄에 반대하며, 이로 인해 새로운 시험이 재개될 것이라고 우려하고 있다. "필요하지 않다." 그는 말했다. "과학은 이러한 정치적 의심을 제거할 수 없다."

국립핵안보청의 책임자인 리튼 F. 브룩스는 반대하며, 현대 기술과 고급 전자기기를 기반으로 한 탄두가 더 신뢰할 수 있을 것이라고 말했다.

"기존 보유량을 유지하는 것이 문제를 일으킬 가능성이 더 크다." 브룩스는 말했다. "현재 보유량이 얼마나 시험되었는지 과장하기 쉽다."

보유량에는 결함이 발견될 경우를 대비해 예비로 보관된 수천 개의 무기가 포함되어 있다. 매년 일부 무기는 검사용으로 분해된다. 브룩스에 따르면, 탄두의 신뢰성에 더 큰 자신감을 가질 경우, 예비 보유량을 크게 줄일 수 있다.

이 신뢰는 폭탄이 폭발할 것인지 여부뿐만 아니라, 의도한 힘으로 폭발할 것인지 여부를 포함한다. 미국의 모든 핵무기에서, 1차 폭발은 2차 열핵 반응을 유도할 정도로 강해야 한다. 1차 단계가 부족하면 무기는 반만의 힘을 갖게 된다.

새로운 무기를 개발하려는 추진력은 과학계와 의회 의원들로부터 나왔다. 국방부가 이 프로그램을 시작하지 않았지만, 군대와 부시 행정부 모두에서 넓은 지지를 얻고 있다.

핵무기 문제에 깊이 관여한 민주당 의원들, 알라모의 엘렌 O. 타셔, 사우스캐롤라이나의 존 M. 스프랫 주니어, 미주리의 아이크 스켈튼 등은 그들의 대변인에 따르면 프로그램에 지지를 표했다.

타셔 의원과 다른 입법자들의 지지는 미국의 핵무기 총 수량 감축과 시험 금지라는 조건을 전제로 하고 있다. 이는 공화당의 대표적인 인물인 데이비드 L. 호브슨(오하이오주) 의원이 의회에서 이 프로그램을 주도한 정책과 정확히 일치한다.

과거에는 수소폭탄, 지하공격용 '미니핵', '강력한 핵지穿透탄' 등 다양한 새로운 폭탄 제안들이 정치적으로 실패했다. 각각은 특정 군사 작전을 위한 무기로, 선제적 사용이 가능할 것이라는 우려를 불러일으켰다.

신뢰할 수 있는 교체용 탄두는 이러한 반대를 피했으며, 주로 새로운 군사 임무를 위한 것이 아니기 때문이다.

그럼에도 불구하고 미국은 다른 핵보유국이 도전할 가능성이 있는 상황에서 앞서 나가려는 목표를 유지하고 있다. 국방장관 도널드 H. 럼스펠드의 핵무기 고문인 S. 스티브 헨리에 따르면, "미래에 어떤 위협을 맞닥뜨릴지 말하기 어렵다." 헨리는 말했다.

과학자들과 군 지도자들이 새로운 종류의 폭탄을 개발하려는 숨겨진 계획을 가지고 있다는 우려를 완화하기 위해, 의회는 새로운 탄두가 기존 폭탄과 동일한 폭발력이어야 하며, 동일한 유형의 표적에만 사용될 수 있도록 지시했다.

첫 번째 설계는 해저에서 발사되는 트라이던트 미사일에 장착된 W76 탄두를 대체할 예정이다. W76은 1979년 도입되었으며, 최대 폭발력은 TNT 기준 약 400킬로톤으로, 히로시마에 떨어진 폭탄보다 약 27배 강력하다.

생산을 위해서는 의회 승인이 필요하며, 새로운 제조 시설 건설이 필요하다. 이 모든 일은 최소한 수년 후에야 가능할 것이다.

한편, 로스앨러모스와 리버모어 연구소는 서로를 능가하려는 문화를 다시 부각시키고 있다.

냉전 시기 과학자들은 소련을 적으로 보았지만, 경쟁 연구소는 '적'이었다고 여겼다. 그러나 이는 거의 무기 없는 학문적 경쟁이었다.

냉전 시기 과학자들은 소련을 '경쟁자'로 보았지만, 경쟁 연구소는 '진짜 적'이었다고 여겼다. 따라서 이는 거의 무기 없는 학문적 경쟁이었다.

"나는 우리 국가를 위한 훌륭한 설계를 가지고 있다고 생각한다," 41세의 로스앨러모스 프로그램 책임자 마르츠는 말했다. "우리의 설계는 분명히 더 낫다."

그러나 리버모어의 굿윈(55세)은 반박한다. "우리는 특히 효과적인 설계를 선택했다. 나는 우리가 더 나은 일을 해냈다고 생각한다."

요약하자면: "리버모어 편이냐, 로스앨러모스 편이냐?" 참고로, 팬들을 위한 티셔츠를 파는지도 모른다. (아마도 실제로 파는 것일 것이다.)

연방 핵무기 책임자인 브룩스는 어느 쪽의 폭탄을 선호하는지 전혀 밝히지 않았다. 다만 "둘 다 매우 좋은 설계이며, 우리가 추구하는 바에 매우 부합한다"고만 말했다.

1980년대 후반 이후 두 연구소는 새로운 무기를 개발하지 않았지만, 연방 정부로부터 사무실 건물과 거대한 물리 기계를 위한 수십억 달러의 투자를 받았다.

냉전 종식 이후 연구소의 최우선 과제는 기존 무기의 유지였다. 연구소들은 기존 무기 내 플루토늄 부품의 수명이 45~60년이라고 예측하며, 앞으로 15년 내 일부는 품질 저하가 시작되어 교체가 필요할 것이라고 밝혔다.

자연자원방어위원회의 프로그램 비평가이자 핵무기 전문가인 크리스토퍼 페인은 연구소들이 이런 평가를 통해 새로운 프로그램을 위한 자금을 확보할 수 있으며, 기존 무기가 완벽한 상태로 유지되고 있음에도 불구하고 이익을 얻을 수 있다고 주장한다.

그러나 연구소들은 그들의 행동이 정부 기관과 독립적인 이사회에 의해 감시된다고 주장한다. "우리 직무의 신뢰성은 매우 중요하다," 로스앨러모스 지부 책임자 호머트는 말했다.

연구소들은 아직 비용 추정을 하지 않았지만, 신뢰할 수 있는 대체 전술핵이 장기적으로 비용 절감을 가져올 것이라고 믿고 있다. 다만 구체적인 내용은 밝히지 않았다.

스티븐 I. 스웨이츠, '원자력 감사'라는 전략 무기 비용에 관한 역사서의 저자는, 미국은 제2차 세계대전 이후 평균적으로 핵탄두당 약 600만 달러를 지출해 왔다고 말했다. 이를 기준으로 국방 전술핵 6,000개를 모두 교체하는 데는 360억 달러가 소요될 것이다.

현재까지 프로그램의 총 비용의 일부만 지출되었으며, 의회는 올 회계연도에 2,500만 달러를 승인했다.

비용의 일부는 폭탄의 보안성을 높이기 위한 설계에 사용된다. 이 작업은 사니아 국립연구소가 맡고 있으며, 도난 또는 분실된 무기를 테러리스트가 사용하지 못하도록 보장하겠다고 약속했다.

"우리는 절대적인 통제를 목표로 하고 있습니다. 즉, 언제 어디에 무기가 있는지, 어떤 상태인지 항상 파악하고, 그 상태를 완전히 통제할 수 있어야 합니다." 사니아의 수석 부사장 조안 B. 우드워드는 말했다. "사람들은 이 목표를 달성하기 위해 은행을 다 쓸 수 있다고 말할 수 있지만, 이는 우리가 설정해야 할 올바른 목표입니다."

로스앨러모스는 사라파에서 30분 거리에 있는 7,000피트 높이의 메사 위에 자리 잡고 있으며, 소나무 숲이 43제곱마일에 걸쳐 펼쳐져 있다. 리버모어는 샌프란시스코 외곽의 파도치는 언덕 위에 밀집한 수십 개의 건물들이 1제곱마일에 들어앉아 있다.

핵무기를 설계하기 위해 두 연구소가 경쟁하는 아이디어는 1950년대에 처음 제안되었다. 연방 관료들은 이러한 시스템이 혁신을 촉진할 뿐만 아니라, 국가 안보에 중요한 분야에서 연구소 간 과학적 감시를 가능하게 할 것이라고 판단했다. 연구소들은 연방 정부의 자금 지원을 받으며, 국립핵안보청과 계약을 체결해 운영된다.

각 연구소는 신뢰할 수 있는 대체 핵탄두 팀에 약 20명의 물리학자, 화학자, 금속학자, 공학자가 전담하고 있으며, 수백 명의 다른 전문가들이 이 무기에 시간을 투자하고 있다. 그 중에는 냉전 시대의 베테랑들로부터 핵폭탄 설계 기술을 배우는 젊은 과학자들도 포함되어 있다.

지난 10년간 연구소들은 컴퓨팅 분야에 수십억 달러를 투자하여 세계 최고 속도의 슈퍼컴퓨터와 기타 혁신을 만들어냈다. 리버모어가 이 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있다. 그들의 '퍼플' 컴퓨터는 테니스 코트 크기의 면적을 차지하며, 핵폭발의 수학적 모델링을 수행한다. 이 컴퓨터는 약 4,000가구에 전력을 공급할 수 있는 전력을 소비한다.

한편, 로스앨러모스는 핵폭탄의 핵심 구성 요소인 빈 구형으로 액체 플루토늄을 주조하는 더 나은 방법을 개발하고 있다. 연구소 제조 센터의 주조 전문가인 데니에스 코르체와는 말했다.

각 연구소의 문화와 기술 체계는 서로 매우 다르다. 각각은 원자 연쇄 반응을 유도하기 위해 사용하는 플라스틱 폭발물의 고유한 조리법을 개발해 왔다.

설계를 홍보하는 방식에서도 각 연구소는 서로 다른 접근을 취하고 있다.

로스앨러모스에서는 과학자들이 방어 관료들을 '가상현실 동굴' 안으로 데려가, 제안된 폭탄의 이미지를 걸어다니며 내부를 살펴볼 수 있도록 했다. 반면 리버모어에서는 과학자들은 덜 화려한 접근을 취해, 방문한 관료들이 손에 들고 다닐 수 있는 실제 모형을 만들었다.

(다시 말해, 로스앨러모스와 리버모어는 무기의 디즈니랜드다.)

이 첨단 도구들은 핵무기 관리자들에게 이전까지는 알 수 없었던 핵무기 과학에 대한 통찰을 제공하고 있다.

지난해, 미국의 최고 핵무기 관리자들이 로스앨러모스의 고보안 강당에 가득 차서 어깨를 스치며, 3D 안경을 쓰고 새로운 수소폭탄의 기밀 시뮬레이션을 시청했다.

슈퍼컴퓨터로 구동되는 영화관 크기의 스크린 위에서, 관객들은 폭탄 내부로 들어가게 되었다. 폭발이 일어날 때, 그들은 폭발의 파도에 휩싸였다.

핵융합 디즈니랜드...

조지 W. 부시의 2006년 1월 연방 연설 일부

미국이 경쟁력을 유지하려면, 그에 걸맞은 에너지가 필요하다. 그런데 문제는 미국이 종종 불안정한 지역에서 수입하는 석유에 의존하고 있다는 점이다. 기술이 바로 이 의존성을 끊는 최선의 방법이다.

2001년 이후 우리는 더 깨끗하고, 저렴하며, 신뢰할 수 있는 대체 에너지 개발을 위해 100억 달러를 투자해 왔으며, 지금은 놀라운 진전을 앞두고 있다.

오늘 밤, 나는 '첨단 에너지 이니셔티브'를 발표한다. 에너지부의 청정 에너지 연구에 22% 증액을 통해, 두 가지 핵심 분야에서 돌파구를 이끌어내고자 한다. 우리 집과 사무실을 전력 공급하는 방식을 바꾸기 위해, 오염 없는 열발전소, 혁신적인 태양광 및 풍력 기술, 그리고 깨끗하고 안전한 핵에너지에 더 많은 투자를 할 것이다. (박수)

또한 자동차의 에너지 공급 방식도 바꿔야 한다. 하이브리드 및 전기차를 위한 더 나은 배터리 개발과 수소로 작동하는 친환경 차량 생산을 위해 연구를 강화할 것이다. 또한 옥수수 외에도 나무 조각, 식물 줄기 또는 풀에서 생산할 수 있는 첨단 기술을 활용해 에탄올을 생산하는 연구도 지원할 것이다. 우리의 목표는 이 새로운 종류의 에탄올을 6년 내 실용적이고 경쟁력 있게 만들기 위함이다. (박수)

이 분야와 기타 신기술의 돌파구는 또 다른 목표를 달성할 수 있게 해줄 것이다. 2025년까지 중동에서 수입하는 석유의 75% 이상을 대체하는 것이다. (박수)

미국의 재능과 기술을 활용하면, 우리는 환경을 극적으로 개선하고 석유 중심 경제를 넘어서며, 중동 석유에 대한 의존을 완전히 끊을 수 있다.

(박수)

미국이 경쟁력을 유지하기 위해서는, 어떤 약속보다 우선시되어야 할 것이 있다. 바로 세계 최고의 인재력과 창의성을 유지하는 것이다. 미국의 가장 큰 자산은 항상 국민의 교육 수준, 열정, 그리고 야망이었으며, 우리는 이 자산을 유지할 것이다. 오늘 밤, 나는 미국 경쟁력 이니셔티브를 발표한다. 이는 우리 경제의 모든 분야에서 혁신을 장려하고, 국민의 자녀들이 수학과 과학에 견고한 기초를 마련할 수 있도록 지원하는 것이다.

(박수)

조지 W. 부시의 2006년 1월 연방 연설 일부

2001년 이후 우리는 더 깨끗하고, 저렴하며, 신뢰할 수 있는 대체 에너지 개발을 위해 100억 달러를 투자해 왔으며, 지금은 놀라운 진전을 앞두고 있다.

미국의 재능과 기술을 활용하면, 우리는 환경을 극적으로 개선하고 석유 중심 경제를 넘어서며, 중동 석유에 대한 의존을 완전히 끊을 수 있다.

(박수)

(만약 이 번역을 더 좋게 만들 수 있는 제안이 있다면, 자유롭게 제시해 주십시오.)

한 가지 질문. 이 보도자료는 6월 15일 오전 8시에 발행되었다. 프랑스 언론이 이 소식을 다루기까지 얼마나 걸릴까? 만약 다룬다면, 어떻게 보도할 것인가? 프랑수아 드 클로셋은 어떻게 해서 우리가 '불안할 이유가 전혀 없다'는 것을 설명할 것인가?

어쨌든, 이 중요한 발견이 '과학계'에 미친 즉각적인 영향은 다음과 같다. 연구자들이 열광하며, 새로운 핵무기 개발에 몰두하고 있다. 이 새로운 개념은 '순수 핵융합'을 사용하며, 기존의 핵분열 폭발 장치를 필요로 하지 않는다. 이는 프랑스 과학자 중 한 명의 충격적인 결론을 떠올리게 한다. 그는 미국에서 라스앨러모스에서 원자폭탄 개발에 참여했으며, 이름은 잊어버렸지만, 수년 후에 '메사'에 대해 회고하며, 그곳이 전쟁 당시의 열정이 사라진 채 고요한 땅이 되었다고 말했다. 그리고 "내 인생에서 가장 낭만적인 시기를 그곳에서 보냈다"고 결론지었다. (진짜)

이 새로운 폭탄을 위한 의회 승인은 이미 이루어졌다. 이제 왜 사니아의 이 돌파구가 상당한 언론의 침묵을 초래했는지 이해하게 되었을 것이다. 마지막 미스터리는, 왜 영국인 매일럼 헤인즈가 2006년 2월 24일에 '물리 리뷰 레터스'에 논문을 게재했는지(사니아의 보도자료는 3월 8일에 나옴)를 이해하는 것이다. 아마도 아무도 이 논문에 주목하지 않았을 수 있다. 영국에 거주하는 과학자 코사인스가 보낸 이 논문은, '강한 엑스선 방출원'에 관한 실험에 대해 특별한 기밀 지침이 없었기 때문이다. 또는 헤인즈는 이 사건이 일어난 사실을 세계에 경고할 책임이 있다고 판단했을 수 있다. 이를 신뢰성 있게, 대규모로 전달하기 위해, 명백한 학술지에 논문을 게재했으며, 기계의 이상한 동작(입력된 에너지보다 4배 많은 에너지 방출)을 설명하는 데 그 이유를 붙였다.

어제 밤, 나는 비정상적인 핵융합을 이용한 전기 발전기 설계를 고민했다. 반복적인 작동을 빠르게 하기 위해, 이미 설명한 유도형 MHD 발전기에서 발생하는 전기 에너지 일부를 저장할 수 있어야 한다. 기억해야 할 점은, 압축이 극단적으로 빠르게(100나노초) 일어날 경우, 에너지 생산과 부분 저장은 훨씬 더 긴 시간(1밀리초, 1센티초, 또는 그 이상)에 걸쳐 설계할 수 있다는 점이다. 2기나 4기 엔진의 내연기관에서는 사이클의 일부가 동일한 시간 간격을 가지며, 이는 회전하는 플라이휠에 의해 결정된다. 그러나 여기서는 문제의 성격이 다르다. 다양한 해결책을 고려할 수 있어야 한다. 중요한 것은 올바른 사람들이 이 주제에 대해 고민하기 시작하는 것이다.

각 사이클마다 '링어'를 어떻게 재구성할 것인가? 전선 시스템을 설치하는 대신, 미세한 구멍을 통해 액체 금속을 주입하는 방식을 고려할 수 있다. 크리스토프 타르디는 나와의 최근 통화에서 이미 반 dozen 가지 해결책을 제안했다. 첫 번째 생각은, 예를 들어 1,000메가와트의 전력 생산 시설이 반드시 하나의 '새장'에 의존할 필요는 없다는 점이다. 그렇지 않으면, 단일 실린더를 가진 엔진이나 압축기와 같다. 우리가 내연기관을 발명했을 때, 우리는 즉시 다실린더 엔진(2기로 2CV, 8기로 유명한 미국 V8, 11기로 제2차 세계대전 당시 전투기용 별형 엔진)으로 넘어갔다. (별형 엔진은 14-18년 전후의 프랑스 발명이라고 생각한다.)

따라서 청정 핵융합 전기 발전기는 '다세포형'이 될 수 있으며, 세포의 수는 제한되지 않는다.

전력 전기공학 전문가들은 MHD 유도 발전기에서 생산된 전기 에너지 일부를 저장하는 데 어떤 '플라이휠'을 사용할 수 있는지 알려줄 것이다. 이 발전기는 우선 문제 없이 매우 높은 효율을 보인다. 컨덴서는 '전기 플라이휠'이다. 고용량으로 컨덴서를 방전하고 재충전할 수 있을까? 그리고 어떤 주기로? 내가 말했듯이, 에너지 재충전 시간은 '새장' 압축 시간(100나노초)과는 완전히 다른 주기일 수 있다. 이는 '별형 엔진'에서 영감을 얻은 아이디어와 매우 잘 맞는다.

마지막으로, 기계적 에너지 저장이 가장 비효율적인 것은 아님을 기억해야 한다. 프랑스의 첫 번째 토카막은 과거 파리 근교의 퐁테나아르로즈에 설치되었다. 그 작동은 구리 도체(초전도체가 아님)를 통해 매우 강한 전류를 흘리게 했다. 초기에는 5kV로 충전된 컨덴서를 사용해 '아니그트론'으로 점화하는 방식이었다. 이후 토카막은 관성 전원기로 전환되었다. 플라이휠을 돌리고, 전원기를 갑작스럽게 토카막의 권선에 연결하면, 전기 저항이 매우 낮아(이를 위해 설계됨) 단락 상태가 된다. 이로 인해 엄청난 전류가 발생하며, 이는 회전축의 급격한 감속과 함께 나타난다. 이는 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 것이다.

1/2 I w²

여기서 I는 회전 관성, w는 초당 라디안 단위의 각속도이다. 이러한 토카막에서 자기장 형성에 필요한 방전 시간은 수십 밀리초로, 회전축의 회전 시간보다 훨씬 길다.

플라이휠은 엄청난 양의 에너지를 저장할 수 있다. 반면 컨덴서는 이 측면에서 매우 낮은 효율을 보인다. 그래서 퐁테나아르로즈의 토카막이 철거될 때, 모든 컨덴서는 폐기처로 보내졌으며, 나는 루앙의 MHD 충격파 소멸 장치를 설치하려고 시도하기 위해 일부를 회수했다. 이 일은 당시 CNRS 물리공학부 책임자였던 콤바르누스에게 매우 재미있는 일이었다. 그는 당시 친절한 파퐁이 이 기관을 이끌고 있었으며, 그 후 계승자는 라파르지에의 일원이었던 무명의 3인자인 페뉴이가 되었다. 루앙에서는, 만약 폴리테크닉 출신의 지르베르 파얀이 너무 성급한 행동을 하지 않았다면, 우리는 '폐기물 장비로 선도적인 연구를 할 수 있었을 것이다'.

이 이야기는 여기서 끝.

다시 생각해보면, 강력한 플라이휠은 다세포형 발전기로 에너지를 저장하고 분배하는 방법이 될 수도 있다. 전력 전기공학 전문가들은 전류 펄스를 '압축'하거나 '형태를 조정'하는 방법을 알고 있다. 만약 창의적인 사람들이 이 문제에 집중한다면, 빠르게 수많은 해결책이 나올 것이다.

리너를 '새장'으로 재구성하고 축 방향 리튬 수소화물 타겟을 다시 설치하는 문제에 대해 크리스토프 타르디는, 이 작은 시스템의 초기화 시간이 압축에 의한 파괴보다 훨씬 길 수 있다는 점을 즉시 이해하며, 이 모든 것이 단순한 기계 시스템일 수 있다고 제안했다. 강철 전선은 릴에서 공급할 수 있으며, 중앙의 더 두꺼운 리튬 수소화물 전선도 마찬가지다. 각 사이클마다 구멍이 뚫린 디스크가 내려와 다른 디스크 위에 닿으며, 아래에서 단순히 밀려나 200개의 전선이 나온다. 이 전선들은 상단 디스크의 구멍(수백만 암페어를 방출하는 전극 중 하나)에 쉽게 들어가며, 동일한 디스크가 약간 회전하면서(물론 자르지 않도록 주의하면서) 고정된다. 이후 이 모든 것을 올려서 200개의 전선을 끌어당기면, 정밀하게 새장 구조를 재구성할 수 있다. 리튬 수소화물 전선(리튬은 상대적으로 부드럽다)도 마찬가지로, 중심에 강철을 넣어 강화할 수 있다.

2006년 6월 18일: 앙니크 수드리에는, 머신건의 탄약 공급 방식과 유사한 시스템이 전기 전극, 전선 새장, 축 방향 리튬 수소화물 타겟을 재공급할 수 있다고 제안했다. 이는 좋은 아이디어 뒤에 더 나은 아이디어가 숨어 있을 수 있음을 보여준다. 또한 다음과 같은 구조를 만들 것을 제안했다.

무한한 에너지

아주 멋지다.

주기 문제에 대해 말하자면, 각 핵융합 시퀀스가 방출하는 줄루의 수에 따라 달라진다. 1976년 리버모어의 레이저 핵융합 이론가 누클스와 대화했을 때, 그는 핵융합 반응이 0.1mm 정도의 직경을 가진 타겟 구속된 디테륨-트리튬 혼합물에서 발생할 경우, 성공 시 "거대한 폭죽만큼의 에너지를 방출할 것"이라고 말했다. 누클스는 당시 이 에너지의 일부(헬륨 핵이 운반하는 에너지)를 유도형 MHD 발전기로 이용하는 것도 고려했지만, 14MeV의 중성자가 운반하는 에너지를 포획하고 활용하는 문제는 해결되지 않았다.

만약 이 모든 것이 성공했다면(실제로는 실패했지만), 전기 발전기를 만들기 위해 구슬들을 중력에 의해 연속적으로 떨어뜨리고, 그들이 시스템의 중심에 도달했을 때 레이저를 발사하는 방식을 고려해야 했다.

참고로, 이 닫힌 구슬에 중수소를 어떻게 넣었는가? 답은 간단하다. 압력을 가해 유리벽을 통해 중수소를 통과시켰다.

각 리튬 수소화물 막대가 핵융합 압축기(새장)에 재장착될 때 얼마나 많은 줄루의 에너지가 방출될까? 레이저 핵융합 실험보다 훨씬 더 많을 것이다. 어떤 주기로 작동해야 특정 메가와트의 전력을 얻을 수 있을까? 이 모든 것은 계산할 수 있다.

오염성 핵융합 전기 발전기 설계가 점점 명확해지고 있다. 만약 전문적이고 창의적이며 동기 부여된 사람들이 이 문제에 몰두한다면, 수많은 해결책이 빠르게 등장할 것이라 확신한다. 이와 관련해 흥미로운 점은, 1998년 또는 1999년, 정확한 해는 기억나지 않지만, 몽펠리에에서 열린 프랑스-프랑스 천문학 회의에 참석한 적이 있다. 바로 그 회의에서, 나와 마찬가지로 마르세이유 천문대에 근무하던 동료 알베르 보스마가, 내 발표를 막았다(내 발표는 단지 내 쌍둥이 우주론 이론의 관측적 함의에 관한 것이었다).

bosma

알베르 보스마 ( 매우 사실적인 초상화) - 그의 삶 전반에 걸쳐 아무것도 발견하지 못한 사람, 현재 완성 중

당시 몽펠리에 대학의 총장은 대학 물리학과의 위기 상황을 설명하며, "학위 논문 주제가 거의 없어, 거의 추락하고 있다"고 말했다.

이러한 발전을 위한 실험적이고 이론적인(시뮬레이션 포함) 주제는 몇 개나 존재할 수 있을까?

현재까지, 헤인즈의 논문을 통해 확인된 중요한 사실은 다음과 같다:

충격 자기 압축을 이용한 펄스 시스템을 통해 놀라운 고온을 달성했다.
전선 시스템을 통해 우수한 초점이 가능했다.
우리는 이 결과를 너무 오랫동안 기다려왔기 때문에, 가능하다는 것을 믿지 못했다.
이 장치가 예상보다 훨씬 더 잘 작동했으며(20억 도!), 이는 더 많은 성능을 가진 다른 장치의 개발 가능성을 시사한다.

나는 앞서 말했듯이, 이 사람들이 이 놀라운 실험적 돌파구 이후 바로 다음 몇 일 안에 리튬-1 또는 보론-1 타겟에 대해 핵융합 조작을 서두르고 있었다는 점에 완전히 확신한다. 이러한 전략적 함의를 고려하면, 그들은 당연히 이를 세상에 크게 알리지 않을 것이다. 그래서 한 달 전 요나스가 나에게 한 어색한 대답이 떠올랐다. 그는 내게 "우리는 핵융합을 천 년 안에 성취할 수 없을 것"이라고 말했다.

로스앤젤레스 타임스의 기사가 보여주듯이, 핵융합 폭탄에 대한 경쟁은 이미 돌이킬 수 없이 시작되었다. 우리가 무엇을 해야 할까? 전 세계 과학자들이 이 무기를 개발하는 것을 막으려는 시도는 불가능하다. 샌디아의 발견은 우리가 지금까지 본 어떤 무기 경쟁보다도 더욱 놀라운 무기 경쟁의 신호탄이 되었다. 왜냐하면 이 경쟁이 자동으로 '강대국들'이나 귀중한 분열성 물질을 보유한 국가들만의 전유물이 되지 않을 것이기 때문이다. 미국만이 바쁘게 움직이는 것이 아니다. 러시아와 중국도 이미 준비를 마쳤을 것이다. 프랑스가 아직 이를 하지 않는다면, 그들도 이 길로 나아가게 될 것이다.

지구가 종말적인 운명을 피하고자 하는 남녀들이 깨어나 서로 소통해야 할 때다. 이는 결코 가벼운 일은 아니다. 가치 있는 과학자들이 많아야 하고, 진정한 위상을 지닌 정치인들이 필요하다. '상징적인 인물들'이 필요하다. 기술적으로 발달했지만 전쟁에 관심이 적은 나라에서, 다양한 배경과 국적의 과학자들이 모여, 평화적 목적을 위한 오염되지 않고 방사능이 없는 핵융합의 실현을 최대한 빠르게 추진하는 거대한 연구 센터가 만들어져야 한다. 이것은 속도 경주다. 전기 발전기 대 폭탄. 만약 이 사람들이 이런 프로젝트를 성공시킨다면, 그 가능성은 아마도 곧 완전한 광기로 치닫게 될 세계적 공포를 진정시키는 데 어느 정도 기여할 수 있을 것이다.

현실적인 판단, 타인은 그것을 이상이라고 부른다.

미국 의회가 기존의 모든 핵무기를 새로운 무기로 교체할 수 있도록 막대한 예산을 승인했다는 사실은, 실질적인 성과가 이미 달성되었고, 그 결과가 만들어졌다는 것을 의미한다. 단순한 추측에 기반해 이와 같은 무거운 결정을 내릴 수는 없었다. 나는 2005년 5월에 Z-기계에서 두 억도의 온도가 달성된 직후, 그 기계를 운영하는 사람들이 즉시 '새장'의 중심에 리튬 수소화물 주형을 삽입했을 것이라고 확신한다. 그리고 즉시 핵융합이 이루어졌을 것이다. 그렇지 않았다면 이 결정은 내려지지 않았을 것이다. 미국 정부는 달러의 취약성과 전쟁 비용으로 인해 이미 충분히 곤란한 상황에 처해 있어, 단지 '국가 핵무기 창고를 더 안전하게 만들기 위해' 이와 같은 부담을 떠안을 리 없다. 누구도 그런 말을 믿을 리 없다.

내가 무언가 준비되고 있다는 것을 느꼈지만, 그렇게 빠르게 진행될 줄은 상상도 못했다. 마치 나쁜 과학소설 속의 장면 같았다.

위키백과에서 리튬에 대해 찾을 수 있는 내용

리튬은 널리 분포되어 있지만, 자연 상태에서 자유 형태로 존재하지 않는다. 반응성이 높기 때문에 항상 하나 이상의 다른 원소나 화합물과 결합되어 있다. 거의 모든 화성암의 소량을 차지하며, 많은 자연 염수(소금물)에도 존재한다. 리튬은 지구에서 31번째로 풍부한 원소로, 스포두멘, 레피돌라이트, 암블리고나이트와 같은 광물에 미량 함유되어 있다. 지각에는 리튬이 65ppm(백만 분의 65) 포함되어 있다. 수소, 헬륨, 베릴리움과 함께, 일부 리튬은 대폭발(빅뱅) 당시 생성되었다.

제2차 세계대전 이후 리튬 생산은 크게 증가했다. 금속은 화성암에서 다른 원소들과 분리되며, 광물 연못의 물에서도 추출된다. 레피돌라이트, 스포두멘, 페탈라이트, 암블리고나이트는 리튬을 포함하는 주요 광물들이다.

미국에서는 내배이의 염수 연못에서 리튬을 회수한다.[1] 오늘날 대부분의 상업적 리튬은 아르헨티나와 칠레의 염수원에서 추출된다. 나트륨, 칼륨 등 알칼리 금속 계열과 마찬가지로 은백색을 띠는 금속은, 녹은 리튬과 칼륨 염화물의 혼합물을 전기분해하여 생산된다. 순수한 금속 리튬에 대한 시장은 거의 없으며, 가격 정보도 희귀하다. 1998년에는 약 43달러/파운드(95달러/킬로그램)였다.[2] 현재 칠레는 세계에서 가장 큰 순수 금속 리튬 생산국이다.

영어를 읽지 못하는 사람들을 위해 설명하면: 리튬은 전 세계 어디서나 광물이나 염수 형태로 존재한다(바다에도 풍부하다). 칠레는 주요 생산국 중 하나이며, 킬로그램당 가격은 95달러다.

향후 리튬을 기반으로 한 전력 생산이 이루어진다면, 어느 나라도 이 물질의 '생산국'이라는 지위를 가질 수 없게 될 것이다!

보론에 대한 정보는 다음과 같다:

미국과 터키가 세계에서 가장 큰 보론 생산국이다. 보론은 자연 상태에서 원소 형태로 존재하지 않으며, 보라크스, 붕산, 콜레만라이트, 케르나이트, 울렉사이트, 보레이트 등과 결합되어 있다. 붕산은 때때로 화산 연못 물에 존재한다. 울렉사이트는 자연적으로 광섬유 성질을 가진 보레이트 광물이다.

보라크스 결정경제적으로 중요한 원천은 케르나이트(라소라이트 광석)와 보라크스 광석(틴칼)인데, 모두 캘리포니아의 모하베 사막에 존재하며, 그 중 보라크스가 가장 중요한 원천이다. 터키 역시 광범위한 보라크스 매장량을 지닌 지역이다.

스테프토마이세스에서 분리된 보론을 포함한 자연 항생제인 보로마이신도 알려져 있다.[2][3]

순수한 원소 보론은 얻기 어렵다. 초기 방법들은 마그네슘이나 알루미늄 같은 금속으로 붕산 산화물의 환원을 이용했다. 그러나 생성물은 거의 항상 금속 보라이드에 오염되어 있다. (반응은 매우 화려하다.) 순수한 보론은 고온에서 수소로 빠르게 증발하는 보론 할라이드를 환원하여 얻을 수 있다. 반도체 산업용으로 사용할 수 있는 고순도 보론은, 고온에서 다이보란의 분해 후 조크랄스키 공정으로 추가 정제하여 생산된다.

1997년에 결정성 보론(99% 순도)은 약 5달러/그램, 비정질 보론은 약 2달러/그램이었다.

스테프토마이세스에서 분리된 보론을 포함한 자연 항생제인 보로마이신도 알려져 있다.[2][3]

1997년에 결정성 보론(99% 순도)은 약 5달러/그램, 비정질 보론은 약 2달러/그램이었다.

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