설명
2006년 6월 20일
최종 업데이트: 2006년 7월 14일 (하단 참조)
2006년 6월 21일: Agoravox 포럼 게시물, 6월 19일판. 제목:
"20억도. 인류는 절대적 열을 발견했고, 모두는 무관심하다." 128개의 반응
Agoravox.fr 포럼을 살펴본 결과, 일부는 2005년 5월 샌디아에서 Z-머신에서 이루어진 돌파구의 중요성을 인지하고 있었지만, 다른 일부는 전체 상황에 대해 혼란스러운 인상을 가지고 있었으며, 아마도 제가 충분히 잘 설명하지 못했기 때문일 것이다. 따라서 여기서 포럼에서 제기된 질문이나 오해된 의견에 대해 답변하고자 한다. 기억에 남는 순서대로:
독자 한 명의 의견:
이 20억도는 특별한 것이 아니다. 입자 충돌기에서는 훨씬 더 높은 온도를 낼 수 있다.
답변:
그것과는 전혀 다릅니다. 실제로 입자를 가속시켜 상대 속도 V로 충돌시키는 것은 가능합니다. 질량 m를 가진 입자들은 "등가 온도"를 계산할 수 있습니다. 한 독자는 입자 충돌기에서 200개의 원자핵이 충돌할 수 있다고 말했습니다. 이 집단을 "기체"로 간주할 수 있는가? 논의 가능합니다. 그러나 어쨌든 플라즈마에 비해 극도로 희박하며, 특히 Z-머신에서 생성된 밀도 높은 플라즈마에 비해 훨씬 더 희박합니다.
일반적으로 고에너지 물리학에서 다루는 초희박한 매질에 적용되는 추론을, 초고밀도 플라즈마인 "내부핵융합"에 적용하는 것은 불가능합니다.
독자들이 여전히 "관성적 갇힘(inertial confinement)" 개념을 제대로 이해하지 못하고 있다는 점을 주목합니다. 원자들이 일정 시간 동안 서로 가까이 밀집되어 있습니다. 만약 반응(여기서는 융합)의 자유행로 평균이 갇힘 시간보다 훨씬 짧은 조건이 충족된다면, 반응(융합)이 일어납니다.
수소폭탄은 관성적 갇힘 방식으로 작동합니다. 리튬 수소화물이 압축되어 충분한 시간 동안 "간착"되어 융합 반응이 일어날 수 있습니다. 이 과정은 수십 나노초 정도 소요됩니다.
독자 한 명의 의견:
20억도를 얻는 것은 매우 멋지지만, 그 온도를 유지하는 것이 중요합니다. 토카막과 ITER와 같은 장치에서 그 문제가 여전히 해결되지 않았다는 점을 상기시킵니다.
답변:
내부핵융합에서는 갇힘이 바로 관성에 의해 발생하며, 매우 짧은 시간 동안 지속됩니다. 그러나 그 시간은 융합 반응이 일어나기에 충분합니다. 수소폭탄은 관성적 갇힘 시스템으로, 리튬 수소화물이 원자폭탄(엑스선 형태의 복사압)의 폭발로 급격히 압축됩니다. 더 간단히 말해, 원자폭탄은 관성적 갇힘 방식으로 작동합니다. 빈 구형 플루토늄이 폭발물에 의해 급격히 압축됩니다. 모든 것이 수십 나노초 내에 이루어지며, 단지 5억도로도 작동합니다. 만약 Z-머신의 "선형 전선" 축에 리튬 수소화물의 바늘을 놓는다면, 20억도의 온도에서 융합은 즉각적으로 일어날 것입니다. 미국인들이 이 실험을 서둘러 했을 것이라 생각하지만, 방어적 함의 때문에 크게 알리지 않았을 것입니다. 이는 미국 의회가 6,000개의 미국 핵무기를 "새로운 폭탄"으로 교체하기로 결정한 이유를 설명할 수 있습니다.
반대로, 태양 중심부에서는 단지 2천만도의 온도로도 융합이 매우 느리게 진행됩니다.
유명한 로우슨 기준은 단순히 온도가 도달된 동안 융합 반응이 충분히 진행될 수 있음을 의미합니다. 이는 충돌의 효율적 단면적에 달려 있습니다. 토카막인 ITER에서는 융합이 명백히 느립니다(그렇지 않으면 기계가 폭발할 것입니다).
폭발 엔진은 관성적 갇힘 반응의 좋은 비유입니다. 연소는 매우 빠르며, 디젤 엔진에서는 압축의 마지막 단계에서 짧은 온도 상승 동안 일어납니다. 따라서 ITER를 증기기관과 비교하는 것은 생각보다 무리가 없습니다. 증기기관에서는 열이 지속적으로 보일러에 공급되지만, 폭발 엔진에서는 매우 짧은 시간 동안 펄스 형태로 에너지가 공급됩니다.
독자 한 명의 의견:
Z-머신을 전기 발전기로 전환하는 방법을 이해할 수 없습니다. 매번 모든 장치를 다시 설치해야 하지 않나요?
답변:
초기 포탄은 입구에 장전하지 않았습니다. 화약, 방패, 총알을 넣어야 했습니다. 매우 느렸습니다. 기관총이나 빠른 사격 포탄에서는 훨씬 더 빠릅니다. 그 사이에 탄약이 발명되었기 때문입니다. 디스크형 전극, 전선 케이지(조류용 케이지), 리튬 수소화물 타겟(무거운 금속)이 축을 따라 배열된 "탄약"을 상상해 보세요. 이 탄약을 빠른 속도로 기계에 다시 장전한다고 상상해 보세요.
이 아이디어는 비과학자 독자로부터 나온 것입니다!
독자 한 명의 의견:
Z-머신을 폭탄으로 전환하는 방법을 이해할 수 없습니다. 무겁고 부피가 큽니다.
답변:
제 기사들을 다시 읽어보세요. Z-머신은 0.1 마이크로초 안에 2,000만 암페어를 방출합니다. 그러나 러시아의 디스크형 발전기는 0.1 마이크로초 안에 3,500만 암페어를 방출하며, 이는 폭발 장치로, 무게는 수백 킬로그램 정도입니다. 제 웹사이트에서 독자는 러시아식 자기화학적 시스템을 연결해 순수 핵융합 리튬 수소화물 폭탄을 만들 수 있는 모든 부품(마그네토-파이로테크닉 시스템)을 찾을 수 있습니다. 만약 샌디아에서 이 융합이 달성되었다면(저는 확신합니다), 로스앨러모스와 리버모어 팀은 지난 1년간 이 시스템을 밤낮으로 연구하고 있을 것입니다(로스앤젤레스 타임스 기사 참조).
독자 한 명의 의견:
이 결과, 즉 20억도가 다른 팀에 의해 확인되기 전까지는 기다려야 합니다.
답변:
현재 샌디아의 전기 충격 발전기(이 기계는 주로 이 목적을 위해 설계됨)는 0.1 마이크로초 안에 2,000만 암페어를 방출합니다. 이는 유일하게 가능한 성능입니다. 프랑스 로트 주 그라마르 군사 연구소의 발전기는 250만 암페어를 마이크로초 이하의 주기에서 방출합니다. 영국의 매지 페어는 140만 암페어를 방출합니다. 러시아는 아마도 아직 Z-머신과 동등한 기계를 보유하지 못하고 있지만, 그 시간은 오래 가지 않을 것입니다.
이전까지 사람들은 이러한 기계가 주로 X선 원천으로 사용되며, 압축 최종 단계에서 수백만도 정도의 온도를 목표로 했기 때문에 더 높은 전류를 목표로 할 필요가 없었다는 점을 인식하지 못했습니다(샌디아에서는 약 1999년에 약 200만도 정도였습니다).
이 기계는 샌디아의 Z-머신이 1억 달러이며, ITER의 1/100(100억 달러 이상)입니다. 논리적으로 즉시 구축해야 합니다. 바바이의 박사 논문(제 웹사이트에서 확인 가능)에서는 100나노초 안에 6,000만 암페어를 목표로 했습니다. 프랑스는 이 기계를 1년 이내에 건설할 수 있는 기술력을 충분히 보유하고 있습니다. 믿어주십시오. "다른 팀들이 이미 구성되고 있습니다." 그러나 아마도 방위 기밀 아래에서 진행될 것입니다. Z-머신은 곧 큰 자매 기계인 ZR을 갖게 될 것이며, 2,700만 암페어를 방출할 것입니다.
또한, 샌디아의 측정 장비의 풍부함, 팀의 전문성, 매클로우 헤인즈 등의 전문성 등으로 인해 이 결과가 조작된 것이라고는 생각할 수 없습니다. 디니는 "우리는 이 실험을 N번 반복해서 꿈이 아니라는 것을 확실히 했습니다!"라고 말했습니다.
왜 갑자기 5년 내에 온도가 천 배나 증가했을까요? Z-머신에서는 플라즈마(기체로, 여러 가지 MHD 불안정성에 취약함)를 압축하지 않고, 스테인리스 강의 막대를 서로 충돌시키기 때문입니다. 금속(바바이의 박사 논문)은 비교적 느리게 기화되며, "심장부는 차가운 상태를 유지합니다." 현재 스테인리스 강의 기화 속도를 조사하고 있습니다. 만약 텅스텐보다 느리다면, 이 점이 온도 급등을 설명할 수 있습니다. 시스템이 금속 막대 상태로 더 오래 유지되므로, 텅스텐보다 더 강한 갇힘이 가능할 수 있습니다.
독자 한 명의 의견:
조용히 지켜보자. 발견과 그 응용 사이에는 항상 오랜 시간이 걸린다. 핵융합을 보자. 반세기 동안 고군분투했다. 너무 최근이므로 기다려야 한다. 잘못된 정보를 퍼뜨리지 말자.
답변:
반례: 1938년 핵분열의 초기 시도에서 히로시마까지 7년밖에 걸리지 않았다. 대규모 응용의 경우 상당히 빠르게 진행되었다. 그리고 폭탄 이전에 페르미가 설계한 첫 번째 원자로는 이미 발전을 시작했다. 사람들은 이를 자주 잊어버린다.
독자 한 명의 의견:
핵융합 전기 발전기에서 에너지를 어떻게 저장할 수 있나요?
답변:
몇 일 안에 사람들이 수많은 해결책과 공식을 고안해냈습니다. Z-머신을 그대로 전기 발전기로 전환하려는 것은 분명히 아닙니다. 고속으로 방출된 헬륨 핵에 의해 운반되는 핵융합 에너지(중성자가 없음!)는 전혀 문제가 되지 않습니다. 유도형 MHD 발전기(플라즈마의 팽창으로 유도 전류를 생성하는 단순한 솔레노이드)와 연결하면 90%의 효율을 얻을 수 있습니다. 더 간단한 것은 상상할 수 없습니다.
실내 재충전도 문제가 되지 않습니다. 에너지 저장이 남아 있습니다. 이것은 공학 문제입니다. 가능한 해결책은 수천 가지이며, 발전기에서는 무게와 부피 제약이 없습니다. 참고로 기계적 저장도 가능하며, 다중 로터 시스템을 사용할 수 있습니다.
다른 설명: 자기장이 충격적으로 생성되는 토카막은 회전자에서 에너지를 운동 에너지 형태로 저장합니다. 기계의 솔레노이드에 연결하면 이 "전기 모터"는 거의 단락 상태가 되며, 100만 암페어를 방출할 수 있습니다. 프랑스의 Fontenay-aux-Roses 토카막과 같은 오래된 토카막에서는 짧은 자기장을 ... 커패시터의 산산조각으로 생성했습니다. 커패시터는 급격한 방전을 제공하지만, 에너지량이 매우 적습니다. Z-머신의 에너지로 닭을 익힐 수 있을지 모르겠습니다.
독자 한 명의 의견:
의심스러운 점은 언론이 이 소식을 전하지 않는다는 것입니다.
답변:
프랑스 과학 대중화 매체는 로비에 의해 통제되고 있습니다. 프랑스 과학 대중화 잡지에서 어떤 주제를 다루기 전에, 그 주제가 누구에게도 불편하지 않은지 확인합니다. 샌디아의 20억도가 Megajoule와 ITER와 같은 프로젝트에 어떤 영향을 미칠지 상상해 보세요. 이 프로젝트들은 수천만도를 목표로 하고 있으며, 그 이상은 절대 불가능합니다. 더 심각한 문제는, 이 사실이 알려지면, 프로젝트는 더 이상 진행되지 않을 것입니다.
Pour la Science는 Scientific American의 번역판일 뿐입니다. 편집진은 미국 잡지가 언급하기를 기다릴 것입니다. 다른 잡지는 Science나 Nature 등의 잡지가 먼저 움직이기를 기다립니다.
그럼에도 불구하고, 이 사건 이후 3개월이 지난 지금도 영국계 주요 과학 매체인 Scientific American, Science, Nature가 완전히 침묵하고 있다는 점이 놀랍습니다. 비판적인 언급조차 없습니다. 이 침묵은 매우 의심스럽습니다.
독자 한 명의 의견:
게시된 이 이미지가 의심스럽습니다. 혹시 4월 1일 장난이 아닐까요?
답변:
샌디아 커뮤니케이션 부서나 Physical Review Letters의 성격과는 맞지 않습니다.
2006년 6월 21일
Agoravox 포럼 독자 반응:
"제가 이해하는 현상은(전문가가 아니지만, 관련 분야에서 일하고 있습니다. 제 의견은 뼈 성장에 대해 물어보는 치과의사의 의견과 비슷합니다)... 이 장치를 폭발 엔진처럼 사용하려는 아이디어입니다. 초고온 플라즈마를 빈번히 방출하여 짧은 시간 동안 열핵융합 반응을 유도합니다. 그러나 이 짧은 시간의 합계가 지속적인 점화보다 더 큰 결과를 낼 것입니다. 증기기관과 비교하면, 이는 폭발 엔진과 같습니다. 이 방식을 통해 우리는 수십 년 동안 고압 상태에서 플라즈마를 갇히게 할 필요를 피할 수 있습니다.
이 과정을 산업화하려 할 때 발생할 실용적 어려움을 상상해 보세요. 초당 수백 번의 발사로 에너지를 얻고, 이를 수년간 안정적이고 끊김 없이 전기로 변환하는 것입니다.
이 실용적 문제들은 해결되는 데 시간이 걸릴 것이며, 지금은 예상하지 못한 다른 문제가 생길 것입니다. 과학과 산업의 접점은 과학적 원리가 확립되었지만, 산업화가 수십 년이 걸리는 사례가 많습니다. 토카막이 그 예입니다...
따라서 저는 개인적으로 ITER가 Z-머신의 실용적 응용에 대해 더 많은 정보를 얻기 전까지는 여전히 오랜 기간을 가질 것이라고 생각합니다.
따라서 Z-머신을 연구하지 않으려는 것은, 산업화가 여전히 상상의 영역에 머무르는 방법을 이유로 ITER를 포기하는 것과 마찬가지로 비합리적입니다."
제 의견:
이 발언은 증기기관 전문가가 폭발 엔진 프로젝트를 접했을 때 다음과 같이 말할 것 같다고 생각합니다: "당신이 '디젤 발전기'라고 부르는 장치가 각 사이클마다 겪을 충격을 상상해 보세요. 이는 엄청난 문제를 야기합니다. 증기기관에서는 증기가 실린더에 서서히 주입됩니다. 그러나 당신이 제안하는 방식은, 크랭크축에 어떤 충격을 줄 것인지 상상해 보세요! 당신의 '폭발 엔진'은 단순히 폭발할 것입니다, 정말로요. 아니면, 이 새로운 방식이 성공하려면 수많은 기술적 문제를 해결해야 하며, 그 과정은 매우 오래 걸릴 것입니다!"
그는 토카막을 들어내어 실현이 어려우며 오랜 시간이 걸릴 수 있음을 보여주고 있습니다(실제로 반세기). 그러나 아마도 그 방식이 .. 올바르지 않았기 때문일지도 모릅니다. 잘 설계된 것은, 심지어 거대한 기계라도 매우 빠르게 작동합니다. 예: 첫 번째 원자로, 원자폭탄, 수소폭탄, V1, V2, 헬리콥터, 제트기, 러시아의 분말 MHD 발전기, 달에 인간을 보내는 것 등등...
ITER: 산업용 프로토타입에 매우 가까운가요? 이 발언자가 전혀 무시하는 해결되지 않은 문제들은 무엇인가요?
그의 마지막 두 문장은 프랑스 연구 정책에 대해 완전히 무지함을 드러냅니다. ITER와 Megajoule는 다른 경로, 즉 전자기 압축을 통한 충격 핵융합 실험을 완전히 억압했습니다. 전통적인 주장은 "선택이 필요하다"는 것이었으며, 모든 것을 두 개의 바구니에 집중시켰고, 다른 모든 것을 배제했습니다. 프랑스의 핵융합 에너지로의 길에 대한 반대는 즉각적이고 강력한 반응을 불러일으킵니다. 반응은 심지어 .. 매우 격렬합니다.
정리해보면, 샌디아는 2,000만 암페어로 돌파를 이룬 기계를 보유하고 있습니다. 다음 기계인 ZR은 2,700만 암페어의 펄스를 제공할 것입니다. 소소한 진전입니다. 그러나 이 기계들은 원래 X선 생성기로 설계되었습니다. 프랑스 그라마르에는 250만 암페어까지 도달하는 기계가 있습니다. 매우 현명하고, 미국 기계보다 더 잘 설계되었으며, 더 저렴합니다. 샌디아에서는 항상 장비를 물에 담아 절연체로 사용합니다. 이 방식은 30년 이상 전부터 사용되어 왔으며, 1979년 1월 Pour la Science를 참조하세요.
영국의 매지 페어는 140만 암페어까지 도달합니다. 너무 낮습니다. 100나노초 안에 6,000만 암페어를 생성하는 발전기 프로젝트가 존재합니다. 프랑스는 이 기계를 즉시 건설할 수 있는 기술력을 보유하고 있습니다... 즉시. 이미 설계도 존재합니다. 비용은 1억 유로이며, ITER의 1/100입니다. 출발선을 밟으면, 이 기계는 즉시 작동 가능하고, 즉시 사용할 수 있습니다. 프랑스는 매우 짧은 시간 안에 고전류를 방출하는 기술을 완전히 숙지하고 있습니다. 오랜 준비 기간이 필요하지 않습니다. 사실, 이는 비교적 단순한 공학입니다. ITER와 Megajoule와 비교하면, 이 프로젝트는 소규모이며, 프랑스를 비롯한 세계 여러 나라가 충분히