태양은 핵융합으로 에너지를 얻습니다. 가벼운 원자핵들이 융합하여 더 무거운 원자핵을 형성하고, 이 과정에서 에너지가 방출됩니다. 수소 원자가 융합하여 헬륨이 되고, 이때 사라진 질량이 에너지로 전환됩니다. 이 반응에는 극심한 열과 압력이 필요하며, 이러한 조건은 항성 핵에서 자연적으로 발생합니다.
지구에서 과학자들은 수십 년 동안 핵융합을 연구해 왔습니다. 가장 유망한 접근 방식은 자기장 가둠을 이용하는 것입니다. 토카막은 도넛 모양의 자기장 안에 플라즈마를 가두고 섭씨 1억도 이상으로 가열합니다. 2022년, 국립 핵융합 시설(NIF)은 레이저를 사용하여 최초로 순 에너지 이득을 달성했지만, 그 기간은 매우 짧았고 비용도 막대했습니다.
핵융합은 여러 장점을 가지고 있습니다. 연료는 물과 리튬에서 얻을 수 있어 풍부하며, 장기적인 방사성 폐기물을 발생시키지 않고, 원자로가 녹아내릴 위험도 없습니다. 하지만 해결해야 할 과제는 엄청납니다. 핵융합 반응을 유지하고, 플라즈마를 가두고, 상업용 발전소를 건설하는 것은 여전히 미해결 과제입니다. 핵융합은 항상 "30년 후의 일"이라는 농담처럼 여겨져 왔지만, 이제 드디어 그 미래에 가까워지고 있는 듯합니다.
주요 접근 방식
- 자기 밀폐형 토카막
- 관성 밀폐(레이저)
- 스텔라레이터
- 민간 융합 벤처
- 연료: 중수소와 삼중수소
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