'스타트렉'의 거대 레이저, 핵융합 혁신 테스트

2022년 12월 26일

작성자: David R Baker, Will Wade, Bloomberg News

획기적인 발전은 빛 한 줄기가 1인치를 움직이는 데 걸리는 시간보다 훨씬 짧은, 불가능할 정도로 짧은 시간 안에 이루어졌습니다. 그 짧은 순간에 에너지원으로서의 핵융합은 아득한 꿈에서 현실로 다가왔습니다. 이제 세계는 역사적인 이정표의 의미를 놓고 고군분투하고 있습니다. Arthur Pak과 수십 년 동안 이 지점에 도달한 수많은 다른 과학자들에게 있어 작업은 이제 막 시작되었습니다.

로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 박세리와 그의 동료들은 이제 어려운 과제에 직면해 있습니다. 다시 한번, 더 나은, 그리고 더 큰 일을 해내십시오.

이는 SF 팬들이 영화 "스타 트렉: 인투 다크니스(Star Trek: Into Darkness)"에서 우주선의 워프 코어 세트로 사용되었던 것을 알아볼 수 있는 연구소의 국립 점화 시설에 수용된 세계 최대의 레이저 사용을 완벽하게 한다는 것을 의미합니다. 기업. 12월 5일 오전 1시 직후, 레이저는 생성하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 생산하는 최초의 핵융합 반응을 촉발하기 위해 수소로 채워진 작은 다이아몬드 캡슐이 들어 있는 실린더에 조심스럽게 변조된 3개의 펄스로 192개의 빔을 발사했습니다. 이는 성공하여 과학자들이 언젠가 별을 밝히는 것과 동일한 에너지원을 인간이 활용할 수 있게 해주는 새로운 무탄소 전력원이 되기를 희망하는 길을 시작했습니다.

2010년 샌프란시스코 외곽의 로렌스 리버모어 연구소에 합류한 박 씨는 그날 새벽 3시에 일어나 산호세 집에서 초기 결과를 확인하지 않을 수 없었다. 그는 촬영 자체를 위해 깨어 있으려고 노력했지만, 실험의 힘든 준비가 밤늦게까지 끌려가자 결국 포기했습니다. 그는 "10년 동안 매 주사마다 깨어 있으면 미쳐버릴 것"이라고 말했다.

지난 몇 달 동안 그의 팀은 가까워지고 있는 것이 분명했고, 새벽이 오기 전 어둠 속에서 그들이 성공했는지 여부를 보여줄 수 있는 핵심 숫자, 즉 폭발에서 생성된 중성자의 수를 확인했습니다.

그는 "그 숫자를 보고 깜짝 놀랐다"고 말했다.

실험 진단 리더인 박세리는 "평생 일하면서 이 순간을 결코 볼 수 없을 수도 있다. 목적지를 믿고 도전을 좋아하기 때문에 그렇게 하는 것"이라고 말했다. "인간이 함께 모여 함께 일하면 놀라운 일을 해낼 수 있습니다."

정부 지원 연구실인 로렌스 리버모어(Lawrence Livermore) 팀은 2월에 다음 테스트를 실시할 예정이며, 그 후 몇 달 안에 몇 가지 추가 실험이 진행될 예정입니다. 목표는 반응에서 생성되는 에너지의 양을 계속 늘리는 것입니다. 더 많은 작업을 의미합니다. 더 많은 레이저 에너지를 사용합니다. 레이저 폭발을 미세 조정하세요. 동일한 양의 에너지를 사용하여 대상 내에서 프로세스의 핵심 단계인 더 많은 X선을 생성합니다. 어쩌면 결국에는 시설 자체를 업그레이드해야 할 수도 있습니다. 이 결정에는 에너지 부서의 승인과 막대한 자금이 필요합니다.

로렌스 리버모어(Lawrence Livermore) 연구실의 나노초 단위로 진행되는 한 입 크기의 실험부터 시작하면 이 모든 작업에는 수십 년은 아니더라도 수년이 걸릴 것입니다.

"우리는 알아내야 합니다. 이를 더 간단하게 만들 수 있습니까? 이 프로세스를 더 쉽고 반복 가능하게 만들 수 있습니까? 하루에 한 번 이상 시작할 수 있습니까?" 로렌스 리버모어 연구소의 Kim Budil 소장은 말했습니다. "이들 각각은 우리에게 놀라운 과학 및 공학적 도전입니다."

대부분의 전문가들은 핵융합 기술이 상용 전력을 생산할 수 있을 만큼 크고 저렴한 규모로 실현되기까지는 아직 세계에서 적어도 20~30년은 걸릴 것으로 예측합니다. 그 타임라인은 핵융합이 2050년까지 세계의 순 제로 배출 목표를 달성하는 데 크게 사용되는 범위를 넘어서는 것입니다. 그런 의미에서 핵융합은 미래의 무탄소 에너지원이 될 수 있지만 현재 직면하고 있는 글로벌 에너지 전환에는 해당되지 않습니다. 계속되는 장애물.

Fusion은 수십 년 동안 과학적 상상력을 사로잡았습니다. 그것은 이미 현대 핵무기에 파괴적인 힘을 부여하는 데 사용되었지만 꿈은 그것을 민간 에너지 수요에 맞게 길들이는 것입니다. 규모를 확대할 수 있다면 온실가스를 배출하지 않고 밤낮으로 풍부한 전력을 공급하는 발전소가 탄생하게 될 것입니다. 그리고 핵분열이라는 과정을 통해 촉발되는 오늘날의 원자력 발전소와는 달리, 그것은 오래 지속되는 방사성 폐기물을 생성하지 않습니다. 모든 세대의 과학자들이 이를 추구해 왔습니다. 조 바이든 대통령의 수석 과학 고문인 아라티 프라브하카르(Arati Prabhakar)는 1978년 나팔바지를 입은 19세 대학생으로서 실험실의 레이저 융합 프로그램에 참여하면서 여름을 보냈습니다.