중국 핵융합 스타트업, 중성자 없는 반응 점화

베이징 바로 남쪽 허베이성 랑팡시의 시험장에서 9월 늦은 밤, 엔지니어들은 화면이 켜지는 것을 지켜보았다. 20개 이상의 알파 입자 신호가 동시에 나타났고, 그 타이밍은 거의 완벽하게 일치했다. 일주일간의 재확인과 전문가 검토 끝에 팀은 본 것을 확인했다. 민간 기업이 만든 기계 안에서 핵융합 반응이 일어난 것이다.

이 장치는 쉬안롱-50U라 불리는 구형 토카막으로, 과열 플라즈마를 담도록 설계된 도넛 모양의 자기 병이다. 제작자는 중국 에너지 그룹의 핵융합 부문인 ENN Fusion으로, 천연가스로 더 잘 알려져 있다. 이 결과가 특별한 이유는 연료에 있다. 대부분의 핵융합 실험은 중수소와 삼중수소를 사용한다. 비교적 쉽게 융합하지만 고에너지 중성자를 쏟아내는 수소 동위원소다. 이 중성자는 주변 물질을 방사화할 수 있어 원자로에는 무거운 차폐가 필요하고 방사성 폐기물이 발생한다.

쉬안롱-50U는 대신 수소와 붕소로 운전했다. 양성자와 붕소-11의 융합은 세 개의 알파 입자—헬륨 원자핵—를 생성하고 중성자는 거의 나오지 않는다. 회사는 상업 핵융합 기업이 자사 장치에서 수소-붕소 반응을 달성한 최초의 사례, 그리고 중국의 자기 가둠 장치가 첨단 연료로 깨끗한 중성자 없는 모드에서 운전한 최초의 사례라고 설명했다.

매력은 분명하다. 붕소는 지각에 풍부하고 수소는 어디에나 있다. 이들을 태우는 원자로는 방사성 물질을 훨씬 적게 생성해, 기존 핵융합 발전소를 그렇게 비싸게 만드는 차폐와 유지보수 부담을 잠재적으로 줄일 수 있다. 문제는 수소-붕소 핵융합이 중수소-삼중수소 반응보다 약 10배 높은 온도를 요구한다는 점이다. 이는 현재 어떤 기계도 유지할 수 있는 한계에 가까운 조건이다.

그래서 랑팡의 결과는 신중히 읽어야 한다. 팀은 핵융합과 일치하는 알파 입자 신호를 보고했지, 순 에너지 이득을 보고한 것이 아니다. 발전소가 코앞이라고 주장하는 사람은 없다. 이 반응은 물리학적 이정표로, 연료 주기를 점화하고 관찰할 수 있다는 신호이지 상업적 돌파구가 아니다. 핵융합 연구자들은 인내를 배워왔다. 첫 반응과 유용한 전력 사이의 격차는 이전에도 수십 년을 삼켰다.

그래도 방향은 중요하다. 핵융합은 종종 궁극의 에너지원으로 묘사된다. 연료가 바닷물과 암석에서 나오고, 장수명 폐기물도 온실가스도 배출하지 않기 때문이다. 수년간 이 분야는 프랑스에서 건설 중인 국제 토카막 ITER 같은 정부 자금 대형 프로젝트가 지배했다. 이제 미국, 영국, 일본, 중국의 민간 기업들이 더 작고 빠른 일정으로 경쟁하며, 새로운 자석과 재료, 제어 소프트웨어가 일정을 압축할 수 있다고 bets하고 있다.

중국의 핵융합 현장은 붐비게 되었다. 국립 연구소는 허페이에서 EAST를, 청두에서 HL-3를 운영하고, 스타트업과 기업 프로그램의 물결이 대안 설계를 추구한다. ENN의 경로—첨단 연료를 태우는 구형 토카막—은 더 야심찬 bets 중 하나다. 구형 기계는 소형이지만 제어가 어렵기로 악명 높다.

글로벌 독자에게 결론은 간단하다. 핵융합은 해결되지 않았다. 그러나 문제의 가장 어려운 버전에 도전하려는 팀 목록은 계속 길어지고 있으며, 그중 하나가 이제 허베이의 개조된 산업 단지에서 어둠 속의 알파 입자를 지켜보고 있다.