중국의 '인공 태양' 프로젝트, 제조 이정표 달성

9월 27일, 쓰촨성 더양에서 열린 기념식은 핵융합 에너지를 활용하기 위한 세계적 경쟁에서 조용하지만 중요한 순간을 표시했다. 국영 장비 제조업체인 중국기계공업집단(Sinomach)은 BEST(연소 플라즈마 실험 초전도 토카막)라는 장치용 토로이달 자기장 코일 하우징 첫 배치의 완성 및 출하를 발표했다. 이는 실험용 원자로와 미래의 실증 발전소 사이의 격차를 해소하기 위해 설계된 세계 최초의 소형 핵융합 에너지 실험 장치다.

태양을 움직이는 반응인 핵융합은 오랫동안 궁극의 에너지원으로 추구되어 왔다. 바닷물에서 얻을 수 있는 풍부한 연료와 사실상 장수명 방사성 폐기물이 없다는 점을 약속한다. 과제는 태양 중심보다 뜨거운 플라즈마를 가두는 것이다. 토카막은 강력한 자기장을 사용하여 그 플라즈마를 도넛 모양의 챔버에 띄운다. 토로이달 자기장 코일은 그 자기 우리의 중추이며, 그 하우징은 극한의 추위, 강렬한 자기력, 그리고 수년간의 엄청난 기계적 응력을 견뎌야 한다.

BEST는 중국과학원 플라즈마물리연구소에 의해 안후이성 허페이에 건설되고 있다. 프랑스의 ITER와 같은 거대 국제 프로젝트와 달리, BEST는 의도적으로 소형이다. 그 목표는 핵융합이 가능하다는 것을 증명하는 것뿐만 아니라 초전도 자석에서 열 관리 및 연료 주기에 이르기까지 실용화에 필요한 공학을 시험하는 것이다. 이 장치는 핵융합 반응 자체가 주요 가열원이 되는 연소 플라즈마 영역을 탐구할 것으로 예상된다.

이번 주에 인도된 코일 하우징은 가장 까다로운 부품 중 하나다. 이들은 절대 영도에 가까운 온도와 일반 금속을 찢을 만큼 강한 자기장을 견딜 수 있는 재료를 사용하면서 밀리미터의 몇 분의 일로 측정되는 공차로 제조되어야 한다. Sinomach의 자회사인 중국제이중형기계집단은 중형 단조 및 원자력 장비 분야에서 수십 년의 경험을 가지고 있으며, 더양 기지에서 이 배치를 생산했다.

회사에 따르면, 이러한 부품의 성공적인 대량 생산은 중국 제조업체들이 차세대 핵융합 기계에 필요한 특수 재료, 용접 및 정밀 가공을 습득했음을 보여준다. 코일 하우징은 이제 BEST 토카막 조립이 진행 중인 허페이로 운송될 것이다. 관계자들은 이 장치가 향후 몇 년 안에 첫 플라즈마를 달성하는 것을 목표로 한다고 말하지만, 핵융합 일정은 예측하기 notoriously 어렵다.

세계 핵융합 커뮤니티에게 이 뉴스는 이 분야가 가속화되고 있다는 증가하는 느낌을 더한다. 미국, 영국, 일본의 민간 기업들은 소형 토카막과 대체 설계를 구축하기 위해 경쟁하고 있으며, ITER는 느린 조립을 계속하고 있다. 중국의 접근 방식 — 대규모 국가 자금 지원 연구 프로그램과 소형의 전력망 연결 가능 설계를 향한 병행 추진을 결합한 — 은 속도와 규모로 주목을 받았다. 중국은 또한 BEST의 더 큰 후속 장치인 중국 핵융합 공학 시험로를 개발하고 있다.

BEST 프로젝트에 회의적인 시각이 없는 것은 아니다. 핵융합은 수십 년 동안 ‘수십 년 후’라는 말을 들어왔으며, 아직 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생산한 실험은 없다. 그러나 각 부품 이정표는 공학적 현실을 더 가까이 가져온다. 코일 하우징은 화려하지 않다. 무겁고 정밀한 산업 제품이다. 그러나 그것 없이는 플라즈마를 가둘 수 없고, 핵융합도 일어나지 않는다.

세계가 날씨에 관계없이 밤낮으로 가동할 수 있는 탄소 없는 에너지원을 찾으면서, 핵융합의 매력은 커지기만 한다. BEST가 성공하더라도 그것만으로 도시를 밝히지는 않을 것이다. 그러나 실험실 실험에서 산업 기계로의 도약이 가능하다는 것, 그리고 오랫동안 약속된 인공 태양이 마침내 공학적 범위 안에 있다는 것을 증명할 수 있다.