뮤온촉매 핵융합이나 상온핵융합과 같이 소위 고온을 필요로 하지 않는 저온핵융합반응을 에너지생산기술로서 이용하기 위하여는 원리적으로 또는 공학적으로 수많은 과제를 극복하지 않으면 안된다. 이들 둘이 과연 에너지생산 프로세스로서 적용할 수 있을 것인지를 연구의 현황을 토대로 개설한다.
〈 뮤온촉매 핵융합반응〉
1950년대 후반에 뮤온(μ)촉매 핵융합(μ- catalyzed cold fusion, μCF)의 실용화에 대하여 에너지증배율 평가를 기초로 그의 적용성이 시도되었으나, 그 시점에서 결국에는 에너지원이 될 수 없다는 결론이 얻어졌다(참고문헌 1 참조). 그 후의 기초연구를 통하여 Vesman이 제창한 공명분자생성이론(참고문헌 2 참조)이 확인됨으로써 다시 뮤온촉매 핵융합이용의 꿈이 재연되게 되어, 에너지생산기술에 관련된 연구가 전개되고 있다.
현재의 데이터와 이론적인 평가를 기초로 하는 한, 입력에너지를 초과하는 에너지출력이 얻어질 수 있는 조건은 달성되어 있지 않고, 뮤온촉매 핵융합은 순수한 핵융합로로서는 성립할 수 없다고 생각되고 있다.
그러나 열핵융합로의 점화수단으로 뮤온촉매 핵융합을 이용하는 방안이 제안되고 있다(참고문헌 3 참조). 이 경우의 최대 과제는 뮤온의 수속(收束)과 감속을 효과적으로 실시하여 필요한 영역에서 집중적으로 반응을 일으키는 방법을 개발하는 것이다. 그러나 현재로서는 이것도 대단히 어렵다고 생각되고 있다.
이것과는 다르게, 현행의 핵분열원자로의 에너지생산시스템에서 핵융합반응을 크게 활용하자는 개념이 있다. 예를 들면 핵융합반응에서 발생하는 대량의 중성자를 이용하여 블랭킷 내에서 우라늄이나 플루토늄의 핵분열을 일으켜 에너지를 얻자고 하는 것, 또는 같은 방법으로 플루토늄 등 핵분열원자로용의 핵연료를 생산하여 이것을 이용하자고 하는 것들이 그 예이다. 핵분열, 핵융합을 동일한 원자로내에서 또는 별개의 노에서 일으키게 하는 하이브리드로나 별개의 노에서 일으키는 공생로 등의 제안이 있다. 이것들이 현행의 뮤온촉매 핵융합로개념의 주류이다.
현재의 뮤온촉매 핵융합연구는 기초과정의 이해를 목표로 하는 것이 중심이 되고 있으나 금후의 응용면에서의 발전을 도모하기 위하여는 다음의 과제가 중요해질 것이다.
(1) 고효율가속기의 개발, 파이온의 발생과 뮤온변환효율 향상, 뮤온의 효과적인 수송 등 뮤온 비용의 저감화,
(2) 고온, 고압, 고밀도, 고순도의 D-T연료를 취급하는 뮤온촉매 핵융합반응부의 개발, 등이다.
〈상온핵융합반응〉
팔라듐 등을 음극으로 하는 중수 전기분해법으로 D-D핵융합에 기인하는 과잉발열이 얻어지는 상온핵융합반응은 특별한 대형장치를 필요로 하지 않는 새로운 에너지원의 출현이라고 해서 커다란 주목을 모았다. 플라이쉬만-폰스(Fleischmann-Pons) 등이 발표하고(참고문헌 6 참조), 또한 텍사스농광대의 연구그룹(참고문헌 7 참조), 오크리지국립연구소의 연구그룹(참고문헌 8 참조) 등에 의하여 확인되고 보고된 과잉발열량 즉 팔라듐 1 cc당 10∼20 W에 이르는 발열량에 기초하는 한, 그 출력밀도는 원자력발전소 핵연료봉의 열출력밀도에 버금가는 것이다.
그러나 그 후의 검증실험에 의하여 그들 실험에서의 열측정법과 해석법에서 문제점이 지적되고, 더 나아가서 데이터의 재현성이 매우 낮다는 사실로부터, 이러한 과잉발열을 수반하는 것과 같은 상온핵융합반응은, 그것의 존재조차 부정적인 견해를 갖는 사람이 많다는 것이 현재의 상황이다.
따라서 상온핵융합반응의 에너지생산 프로세스로서의 적용성평가는 금후에 많은 기초데이터의 축적을 기다리지 않으면 안된다. 그러나 만일 이러한 높은 반응확률의 상온핵융합반응이 존재할 수 있다는 전제하에서, 에너지원으로서의 상온핵융합반응 이용에 관한 제안도 몇 가지 있었다. 또한 존스(S. E. Jones) 등에 의하여 발표된 미량의 중성자발생을 수반하는 것 과 같은 상온핵융합반응(참고문헌 9 참조)에 대하여는 당초부터 에너지원으로서의 가능성은 없다고 결론지어져 있다. |
Tags, 상세검색
인용글 쓰기
