과학기술의 발전 과정에서 어려움과 우여곡절을 겪는 것은 당연하고 놀라운 일이 아니다.

세기가 바뀌면서 프랑스의 '슈퍼피닉스 고속로' 논란이 대표적이다. 이것은 자신의 재에서 불멸을 얻는 중국 신화의 새 이름을 딴 원자력 발전소로, 10여년 전에 EDF의 전력망에 통합되었지만 오랫동안 정상 작동되지 않았습니다. 기술 탐구, 제공된 경험은 가치가 있습니다.

현재 러시아, 일본, 인도 등에는 고속증식로, 즉 고속증식로 8기가 있어 정상적으로 가동되고 있다.

고속로는 다른 원자로와 마찬가지로 원칙적으로 원자폭발 가능성을 배제한다. 물론 고속로 발전에 아직 기술적 문제가 있다는 점을 부정할 수는 없지만, 주의를 기울이면 문제는 해결될 수 있다. 기본적으로 고속 원자로는 본질적으로 안전할 뿐만 아니라 매우 경제적입니다. 열 원자로 원자력 발전소와 비교하여 고속 원자로 원자력 발전소는 60~70배 더 많은 핵연료를 사용하는 동시에 장수명 방사성 악티늄화물을 연소할 수 있습니다. 고속로 원자력 발전소와 열 원자로 원자력 발전소는 서로 보완하여 인류에게 안전하고 경제적이며 깨끗한 전기 에너지를 제공할 수 있습니다. 선견지명이 있는 나라라면 고속로 원자력 발전을 게을리하지 않을 것이다. 예를 들어 1995년 일본의 28만kW 설치용량의 고속로 '몬주(Monju)'가 발전 및 전력공급 시험에 성공했다. 그래서 일본정부. 1997년 6월에는 고속로 개발과 핵연료 재활용 계획을 계속 추진하겠다고 발표했다.

2050년까지 중국의 에너지 격차는 표준 석탄 10억 톤에 도달할 것입니다. 인류는 탄소 기반 연료의 대규모 사용이 환경 오염의 중요한 요인 중 하나가 되었음을 깨달았습니다. 고속로 원자력 발전소를 포함한 원자력 발전을 가속화하는 것은 위와 같은 모순을 해결하는 중요한 방법 중 하나입니다. . 중국도 고속로 기술 개발을 중시하고 관련 당국에서 강력한 지원을 해왔습니다. 1987년 고속로 기술 연구는 국가 '863' 첨단기술 계획에 포함되어 세계 최대 프로젝트로 선정되었습니다. 이 계획의 에너지 분야는 65MW의 화력과 약 20MW의 전력을 갖춘 고속 중성자 실험로를 가까운 미래에 건설할 계획입니다.

지난 10년 동안 세계 고속로의 침체가 가장 큰 이유는 1970년대 후반부터 세계 경제 발전이 둔화되고 에너지와 전력의 성장률이 둔화되었기 때문이다. 이에 따라 화력발전소의 성장 속도도 둔화되면서 화력발전소의 후속인 고속로 산업의 발전도 제한됐다. 그러나 각국의 고속로 개발 역시 고르지 않고, 각 국가마다 국가 여건에 따라 서로 다른 정책을 채택해 왔다. 서유럽에서 '슈퍼피닉스 고속로'의 부침을 둘러싸고 논란이 계속되는 가운데, 원자력 강국인 중국이 여전히 고속로 건설에 착수하기로 결정하는 것은 합리적이다.

인류는 앞으로도 오랫동안 핵분열에너지를 사용할 것으로 예상할 수 있다.

현재 원자력 에너지 사용에 존재하는 주요 문제는 다음과 같습니다.

(1) 낮은 자원 활용. 산업용으로는 열중성자로 원자력발전소가 있는데, 석탄발전에 비해 발전단가는 저렴하지만 우라늄-235를 연료로 사용하고, 천연우라늄의 99.3%를 차지하는 우라늄-238은 사용할 수 없다.

(2) 연소된 사용후핵연료에 포함된 우라늄-235와 플루토늄-239 외에도, 남아있는 고방사성 폐액에는 다량의 "미소 악티늄족 핵종"(MA)과 "핵분열생성물 핵종"이 포함되어 있습니다. "(PP) 중 일부는 반감기가 100만년 이상으로 생물에 해를 끼치는 잠재적 요인이 되고 있으며, 이들의 최종 처리 기술은 아직 완전히 해결되지 않았다.

(3) 원자로는 임계계수가 1보다 큰 외부 소스가 없는 지원 시스템이며 안전 문제에 대해서는 지속적인 모니터링과 개선이 필요합니다.

(4) 핵 비확산 요건, 즉 원자력 발전소 원자로에서 생성되는 플루토늄-239의 제약이 통제됩니다.

이 네 가지 질문 중 처음 두 가지 질문이 더 실용적입니다.

고속 중성자 증식로는 천연 우라늄에 들어 있는 우라늄-238을 플루토늄-239로 변환하여 핵분열 연료가 될 수 있습니다. 플루토늄-239 또는 우라늄-235를 사용하여 수십 년 동안 작동한 후 시스템은 우라늄-238에 의존하여 "자립"할 수 있으며 우라늄 자원 활용률을 60~70배까지 높일 수 있습니다. 이는 자원 활용에 도움이 되지만 나머지 세 가지 문제는 더 심각한 문제에 직면해 있습니다.

더욱이, 고속 증식로의 초기 충전은 열 중성자 원자로의 사용후 연료에서 추출한 대량의 산업용 플루토늄을 기반으로 해야 합니다. 열 원자로 발전소가 상당한 설치 용량으로 개발되지 않은 경우, 고속 원자로의 충전은 불가능합니다. 산업적 응용 규모가 있으며 현재 고방사성 액체 폐기물의 재고는 이미 매우 많습니다. 현재 고방사성 액체폐기물을 처리하는 방법은 고체화하여 포장한 후 안정된 암석층에 매립하는 방식이다. 이러한 '후처리, 고화 및 심부 매몰' 처리 방법은 가능하지만 장기적으로 생물권으로의 누출 문제를 해결하지는 못합니다.

따라서 이상적인 원자력 시스템은 천연 우라늄(또는 열화 우라늄)을 원자로의 기본 충전물로 사용하고, 그곳에서 생성되는 방사성 폐기물이 단수명(반감기)으로 변환될 수 있도록 해야 합니다. 수십 년) 또는 안정적인 핵종. 시스템에서 배출되는 폐기물은 수명이 짧은 저준위 방사성 폐기물입니다. 이는 우라늄 자원을 최대한 활용하고 방사능이 "청정"한 원자력 에너지 시스템으로, 현재 세계 원자력 과학 기술계에서 활발하게 연구가 진행되고 있습니다. 이 시스템의 물리적 및 방사화학적 기초는 다음과 같습니다.

(1) 중성자 핵 반응을 사용하여 비분열성 핵을 핵분열성 핵으로 변환하고 시스템 내에서 핵분열성 핵의 안정적인 공급 비축량을 형성합니다.

(2) 화학적 분리 공정을 사용하여 고방사성 폐액에서 MA와 PP를 추출하고 특정 조건에서 MA는 추가 에너지 공급 자원이 되는 반면 PP는 중성자를 흡수합니다. 안정한 핵이나 수명이 짧은 핵으로 분리하는 방법은 소위 분리-변환(P-T) 방법입니다.

핵 과학 기술계는 가장 유망한 방사성 "청정" 원자력 에너지 시스템이 중에너지 고전류 양성자 가속기(1~1.5GeV, 수십 밀리암페어 이상)와 아임계 장치(열 중성자 또는 고속 중성자)는 "현장" 방사화학 분리 공정(외부 환경과의 접촉을 피하기 위해 공장 근처에 배치됨)과 함께 결합됩니다. 일반적으로 ADS(가속기 구동 아임계 장치)라고 합니다. 문학. 중핵에 대한 중에너지 양성자의 파쇄 반응에 의해 생성된 "외부" 중성자로 아임계 장치를 시작합니다. 비핵분열성 핵을 핵분열성 핵으로 변환하는 과정에서 한편으로는 중성자를 증폭시켜 에너지를 출력합니다. 다른 한편으로는 중성자를 증폭시켜 에너지를 출력합니다. 반면에 자체 생성되거나 가져온 MA 또는 PP를 변환하기 위해 일정량의 중성자가 남아 있습니다. 아임계 장치의 임계 계수는 약 0.95이며 시스템은 "외부" 중성자에 의해 시동됩니다. 따라서 원칙적으로 가속기가 작동을 멈추면 아임계 장치가 "꺼지고" 임계 사고 문제가 발생하지 않습니다. 이 시스템의 입력은 주로 천연 우라늄과 같은 비핵분열성 물질이고, 출력은 전기 에너지와 단수명 저준위 방사성 폐기물입니다. 가속기는 시스템에서 생성된 전기 에너지의 작은 부분을 소비합니다. 아임계 장치에서 생산된 MA와 PP는 "원위치" 방사화학 분리 후 적절한 조건 하에서 시스템 내에서 변환되므로 생물권으로 확산되는 문제가 없습니다. 적절하게 설계하면 이 시스템은 재료를 변경하지 않고도 장기간(예: 5~10년) 작동할 수 있으므로 시스템의 부하율이 높아질 수 있습니다.

중국은 베이징 전자 양전자 충돌기, 란저우 중이온 가속기, 허페이 국립 싱크로트론 방사선 실험실 등 세계적 수준의 입자 가속기 3개를 건설했습니다. 기술력의 에너지 양성자 가속기.

물론 방사성 '청정' 원자력 에너지 시스템에는 아직 더 많은 연구가 필요한 몇 가지 문제가 있습니다.

다음은 핵융합로 문제에 대한 간략한 개요입니다.

러시아 등지의 제어형 열핵 원자로 중 어느 것도 성공한 적이 없으며, 일부 과학자들은 일부 열핵 원자로는 단기간에 지속적으로 핵융합 에너지를 생산한다는 목표를 달성하는 것이 불가능하다고 제안하기도 했습니다. 이를 고려해 미국 의회는 1996년 핵융합 연구 예산을 33% 줄였다. 미국 핵융합 전문가 그룹은 자금 상황에 따라 10억 달러 규모의 프린스턴 원자로를 폐쇄하고 제한된 자금을 계획 중인 원자로에 투자할 것을 권고했다. 국제열핵실험로. 미국, 러시아, 일본, 유럽 주요 국가들이 자금과 기술을 공동 투자해 건설할 예정인 이 핵융합로는 2050년 완공될 예정이다. 핵융합 과학계에서는 이를 미래의 새로운 희망으로 보고 있다. 세계 핵융합 연구의 획기적인 발전.

국제열핵융합실험로는 아직 서류상에 불과한 만큼, 프린스턴 원자로의 폐쇄는 인류가 50년 동안 이어온 핵융합 에너지 꿈이 '예측할 수 없는 미래'를 맞이하게 될 것임을 시사한다.

러시아의 유명 이론물리학자이자 원자력부 장관인 미하일로프는 원자력기술의 성공은 주제의 특수성과 목표의 명확성에 있다고 믿고 있으며, 핵융합에너지 기술의 문제는 "항상 모호하다." 그는 미래에는 핵융합에너지가 반드시 등장할 것이지만 “그것은 22세기에만 나타날 것”이라고 믿고 있다.

그러나 미하일로프의 견해는 국제핵융합실험로 계획과 전혀 다르다. 1996년 여름 상트페테르부르크 기획위원회 결정에 따라 실험로의 위치는 1997년에 결정될 예정이다. 실험로는 2008년에 완성되어 가동을 시작할 예정이며, 상업용 원자로가 완공될 예정이다. 십여년 안에 건설될 것이다. 러시아의 권위 있는 핵물리학자이자 위원회 위원장을 맡고 있는 전 러시아과학원 부회장 벨리호프 역시 1996년에도 30~40년 안에 핵융합에너지가 현실이 될 것이라고 재차 예측했다.

어쨌든 이 일은 인류의 미래 에너지 문제를 해결하겠다는 희망이기 때문에 지속적으로 이루어져야 한다.

중국에서는 순환기 실험기술연구소가 1997년 남서원자력물리연구소에서 중국원자력공업공사가 주최한 인수검사를 통과했다. 그 결과, 중국 최초의 제어 핵융합 연구 핵심 실험실이 완성되었습니다.

서남원자력물리연구소는 1984년 중국 순환기 1호, 1995년 중국 순환기 1호를 건설한 이래 많은 연구작업을 진행해 많은 과학적 성과를 달성했다. 연구 결과. 플라즈마 전류, 플라즈마 밀도 및 온도, 방전 지속 시간 및 기타 매개 변수는 물론 플라즈마 진단 기술, 데이터 수집 및 처리 기능, 플라즈마 보조 가열 기술 측면에서 포괄적인 기능은 다음 장치 분야에서 세계 최고 수준입니다. 동일한 유형과 규모.