먼 미래의 무한한 청정에너지를 향한 첫걸음이 될 수 있는 핵융합 돌파구 속으로

스콧 펠리

2023년 1월 15일 / 오후 6시 58분 / CBS 뉴스

지난 달 지구에서 가장 가까운 별은 캘리포니아에 있었습니다. 실험실에서는 처음으로 세계에서 가장 큰 레이저가 수소 원자를 강제로 융합시켜 태양을 발사하는 것과 같은 에너지 생성 반응을 일으켰습니다. 그것은 10억분의 1초도 채 걸리지 않았습니다. 그러나 60년 간의 노력과 실패 끝에 로렌스 리버모어 국립 연구소는 그것이 가능하다는 것을 증명했습니다. 언젠가 핵융합이 상업적인 힘이 된다면 그것은 무한하고 탄소가 없을 것입니다. 즉, 인간의 운명이 바뀌는 것입니다. 보시다시피 갈 길이 멀습니다. 하지만 12월의 획기적인 발전 이후, 우리는 연구실을 견학하고 지구에 별의 힘을 가져온 팀을 만나도록 초대받았습니다.

제어되지 않은 융합은 쉽습니다. 필름이 흑백으로 되어 있기 때문에 오래 전에 마스터되었습니다. 핵융합은 수소 폭탄이 하는 일로, 수소 원자를 서로 융합시켜 에너지를 방출합니다. 불가능했던 것은 아마겟돈의 불을 유용한 것으로 활용하는 것입니다.

미국 에너지부 산하 로렌스 리버모어 국립 연구소는 핵무기 유지와 고에너지 물리학 실험을 지원합니다. 샌프란시스코에서 동쪽으로 한 시간 거리에 있는 국립 점화 시설(National Ignition Facility)에서 우리는 리버모어의 이사인 Kim Budil을 만났습니다.

김부일: 국립점화시설은 세계 최대 규모, 가장 강력한 레이저입니다. 이전에는 거대 행성의 중심이나 태양, 핵무기 작동과 같은 우주에서 가장 극단적인 물체에서만 접근할 수 있었던 실험실 조건을 만들기 위해 1990년대부터 건설되었습니다. 그리고 목표는 그러한 종류의 매우 높은 에너지, 고밀도 상태를 매우 자세하게 연구할 수 있는 것이었습니다.

국립 점화 시설(NIF)은 자립 핵융합을 점화하기 위해 35억 달러를 들여 건설되었습니다. 그들은 13년 동안 거의 200번이나 시도했습니다. 그러나 배터리가 약한 자동차처럼 원자 '엔진'은 결코 뒤집히지 않습니다.

Scott Pelley: NIF는 몇 가지 별명을 그렸습니다.

김부딜: 그랬죠. 수년 동안 "비점화 시설", "불점화 시설"이 있었습니다. 최근에는 "거의 점화 시설"이 있습니다. 따라서 최근의 이벤트로 인해 Ignition이 NIF에 실제로 등장했습니다.

점화란 레이저에 투입된 것보다 더 많은 에너지를 방출하는 핵융합 반응을 점화하는 것을 의미합니다.

김부딜: 그러니까 충분히 뜨겁고, 충분히 밀도가 높으며, 충분히 빠르게, 그리고 충분히 오랫동안 결합할 수 있다면 핵융합 반응은 스스로 지속되기 시작합니다. 그리고 그것이 실제로 12월 5일에 일어났습니다.

지난달 이 제어실에서 발사된 레이저 발사는 2단위의 에너지를 실험에 투입했고, 원자가 융합하기 시작해 약 3단위의 에너지가 나왔다. 연구실의 레이저 융합 연구 이니셔티브를 이끌고 있는 Tammy Ma는 비행기를 기다리는 동안 전화를 받았습니다.

Tammy Ma: 그리고 저는 눈물을 흘렸습니다. 그것은 단지 기쁨의 눈물이었습니다. 그리고 저는 실제로 몸이 흔들리기 시작했고, 모두가 탑승하기 전에 게이트에서 위아래로 뛰어다니기 시작했습니다. 다들 "저 미친 여자 뭐하는 거야?"라고 하더군요.

Tammy Ma는 엔지니어링에 열광합니다.

그녀는 왜 핵융합 문제가 누구에게나 눈물을 흘리게 만드는지 보여주었습니다. 첫째, 축구장보다 긴 튜브에 레이저를 통해 전달되는 에너지가 필요합니다.

스콧 펠리: 그럼 모두 몇 개인가요?

Tammy Ma: 총 192개의 레이저.

스캇 펠리(Scott Pelley): 이 레이저 각각은 세계에서 가장 에너지가 많은 레이저 중 하나이며 192개가 있습니다.

Tammy Ma: 정말 멋지죠?

사실 꽤 뜨겁습니다. 수백만 도에 달하기 때문에 열쇠를 사용하여 레이저를 잠그는 것입니다.

빔은 전체 국가 전력망보다 1,000배 더 큰 전력으로 공격합니다. 콘덴서가 전기를 저장하기 때문에 집에서 사진을 찍을 때 조명이 꺼지지 않습니다. 튜브에서 레이저 빔은 앞뒤로 경주하면서 증폭되며 플래시는 1초도 안 되는 순간에 발생합니다.

Tammy Ma: 우리는 이런 놀라운 상황에 직면해야 합니다. 태양의 중심보다 더 뜨겁고 밀도가 높기 때문에 이러한 매우 높은 에너지 밀도에 도달하려면 모든 레이저 에너지가 필요합니다.