제트, 올해부터 본격 해체 시작
삼중수소 제거 후 부품 재활용 가능 여부 점검
손상 예측 모델 개발 위해 손상도 만들어
현존 최대 규모의 핵융합 연구장치인 ‘제트(JET)’가 가동 40년만에 해체를 시작한다. 해체는 앞으로 17년에 걸쳐서 이뤄진다. 과학기술계에서는 이번 제트의 해체가 안전한 핵융합 에너지 기술 개발을 위한 연구 자료로 활용될 것이라는 기대가 나오고 있다.
네이처는 22일(현지 시각) “제트의 해체는 미래 핵융합 발전소가 안전하게 실행 가능한지 확인하는 데 초점을 맞춰 진행될 계획”이라고 보도했다.
제트는 1971년 유럽원자력공동체 회원국들이 핵융합 연구를 위해 건설을 추진한 연구장치다. 영국 옥스퍼드 인근에서 1978년부터 건설이 시작됐으며 1982년 완공돼 다음해부터 본격적인 가동을 시작했다.
제트는 세계 최대 규모의 핵융합 연구장치이면서 현재까지 유일하게 삼중수소를 이용한 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 시설이다. 핵융합 에너지 발전은 중수소와 삼중수소를 결합해 헬륨으로 만드는 과정에서 발생하는 에너지를 이용한다. 제트를 제외한 대부분 연구장치에서는 아직까지 삼중수소를 사용하는 핵융합 반응을 만들지 않고 있다. 삼중수소를 이용한 본격적인 핵융합 연구는 프랑스에서 건설하고 있는 ‘국제핵융합실험로(ITER)’에서 이뤄질 예정이다.
당초 운영 기간을 8년으로 예상했던 제트는 예상을 웃도는 성과를 내놓으면서 최근까지 사용돼 왔다. 그러나 시설 노후화로 더이상 운영이 어렵다는 의견이 나오면서 올해부터 본격적인 해체 작업이 시작된다. 제트의 빈자리는 최첨단 핵융합 실험장치인 ‘스텝(STEP)’을 건설해 대체한다.
핵융합 연구에서 굵직한 연구 성과를 냈던 제트는 해체 과정에서도 과학기술계의 주목을 받고 있다. 1997년 미국 프린스턴 플라즈마물리학 연구소의 핵융합 실험장치 이후 27년 만에 핵융합 실험장치 해체 사례이기 때문이다.
이번 해체에서는 제트의 부품에서 삼중수소를 제거한 후 재활용할 수 있는지 여부가 가장 주목받는다. 로버트 버킹엄 영국원자력청 이사는 “핵융합 실험장치의 수명 주기에 대한 고민의 결과”라며 “부족한 자원을 지속가능한 방식으로 재활용하는 방법을 찾아야 한다”고 말했다.
삼중수소는 반감기 12.3년의 방사성동위원소로 방사선을 내뿜는 물질이다. 제트의 부품을 재활용하기 위해 핵융합 반응이 일어나는 도넛 모양의 구조물인 토카막 내부의 청소가 필요하다.
제트 연구진은 이 과정을 위해 새로운 로봇 시스템을 개발했다. 레이저를 사용해 토카막 내부 금속 타일에 포함된 삼중수소의 양을 측정한 후 해체에 돌입한다는 계획이다. 올해 제트에서는 60개의 타일을 분리해 분석할 예정이다.
핵융합 과정에서 발생한 내부 구조물의 변형 연구도 이뤄질 예정이다. 제트 연구진은 지난해 12월 핵융합을 위해 만들어진 플라즈마가 사라지면서 발생하는 고에너지 전자를 고의로 만들어 장치 내벽을 손상시켰다. 고에너지 전자가 실험장치에 미치는 영향을 알아보기 위해서다.
조엘 메일럭 제트 ISO TF리더는 “장치를 개방한 후 손상 정도를 분석할 예정”이라며 “손상 예측 정확도를 테스트하는 데 연구 자료로 활용될 것”이라고 말했다.
