[논문 리뷰] The Future of Nuclear Energy: Facts and Fiction Chapter IV: Energy from Breeder Reactors and from Fusion?

Michael Dittmar|ArXiv.org|2009. 11. 13.

Global Energy and Sustainability Research참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 풍부한 빔 반응로와 핵융합을 미래 에너지 자원으로서의 실현 가능성에 대해 비판적으로 평가하며, 둘 다 기술적·경제적 장벽에 부딪혀 극복할 수 없다고 결론 내린다. 역사를 거슬러 올라가 빔 반응로의 데이터와 현재의 핵융합 연구를 분석한 결과, 상업용 빔 반응로는 수십 년 내로 실현될 가능성이 없으며, 핵융합 전력 역시 영원히 현실이 될 수 없다고 주장한다. 이는 핵에너지 분야의 광범위한 기술적 낙관주의에 도전하는 것이다.

ABSTRACT

The accumulated knowledge and the prospects for commercial energy production from fission breeder and fusion reactors are analyzed in this report. The publicly available data from past experimental breeder reactors indicate that a large number of unsolved technological problems exist and that the amount of "created" fissile material, either from the U238 --> Pu239 or from the Th232 --> U233 cycle, is still far below the breeder requirements and optimistic theoretical expectations. Thus huge efforts, including many basic research questions with an uncertain outcome, are needed before a large commercial breeder prototype can be designed. Even if such efforts are undertaken by the technologically most advanced countries, it will take several decades before such a prototype can be constructed. We conclude therefore, that ideas about near-future commercial fission breeder reactors are nothing but wishful thinking. We further conclude that, no matter how far into the future we may look, nuclear fusion as an energy source is even less probable than large-scale breeder reactors, for the accumulated knowledge on this subject is already sufficient to say that commercial fusion power will never become a reality.

연구 동기 및 목표

• 빔 반응로와 핵융합 에너지가 미래 에너지 자원으로서 실현 가능한지 평가하기.
• 빔 반응로와 핵융합 전력의 근초기 상용화에 대한 널리 퍼진 믿음을 도전하기.
• 과거 빔 반응로와 현재의 핵융합 프로그램에서 공개된 자료를 분석하여 기술적 진전을 평가하기.
• 누적된 지식을 바탕으로 핵융합이 영원히 상용 에너지 자원이 될 수 없다는 주장을 펼치기.

제안 방법

• 실험적 빔 반응로의 역사를 바탕으로 한 성능 및 fissile 물질 번식 비율 분석.
• 4세대 빔 반응로 프로그램과 그 예상 일정 및 기술적 과제 검토.
• 우라늄-233 생성 가능성을 고려한 토륨 연료 사이클(Th232 → U233) 분석 및 짧고 지속 가능한 가능성 평가.
• 핵융합 에너지 연구 평가, 특히 국제 토러스 실험 반응로(ITER)와 그 장기적 일정 분석.
• 빔 반응로 및 핵융합 프로그램에서의 이론적 기대와 실제 실험 결과 비교.
• 핵에너지 공동체에서의 낙관적 주장에 대한 비판적 분석과 회의적 시각 유지, 전문가의 질문에 대한 응답 부족에 기반.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 과거의 빔 반응로 실험이 상업적 실현 가능성에 필요한 이론적 번식 비율을 얼마나 충족했는가?
• RQ2 수십 년에 걸친 연구 및 개발에도 불구하고 빔 반응로가 그가 약속한 번식 비율을 달성하지 못한 이유는 무엇인가?
• RQ3 상업적 빔 반응로 구현을 방해하는 근본적인 기술적·경제적 장벽은 무엇인가?
• RQ4 핵융합 에너지 분야에서 충분한 과학적·기술적 진전이 있었는가, 이를 바탕으로 장기적 투자와 기대를 정당화할 수 있는가?
• RQ5 거대한 자금과 세계적 노력에도 불구하고 핵융합 에너지 프로젝트가 왜 항상 '50년 후'로만 미뤄지고 있는가?

주요 결과

• 과거의 빔 반응로는 요구되는 번식 비율을 충족하지 못했으며, 실제 fissile 물질 생산은 이론적 기대에 훨씬 못 미쳤다.
• U238 → Pu239 및 Th232 → U233 번식 사이클은 상업적 빔 반응로를 뒷받침할 정도로 효율적이지 못했다.
• 심지어 최신 기술적 노력에도 불구하고 대규모 빔 반응로 프로토타입은 수십 년 내로 건설될 가능성이 매우 낮거나, 전혀 없을 수도 있다.
• 저자는 누적된 지식과 지속적인 해결되지 않은 과제들을 바탕으로 상업적 핵융합 전력은 결코 현실이 될 수 없다고 결론 내린다.
• 핵에너지 공동체는 자원 지속 가능성, 번식 효율성, 핵융합 실현 가능성에 관한 핵심 질문에 대해 신뢰할 수 있는 응답을 제공하지 못했다.
• 이 보고서는 빔 반응로와 핵융합 에너지가 근초기 또는 장기적 에너지 수요에 대한 실현 가능한 해결책이 아니라고 결론 내리며, 널리 퍼진 기술적 낙관주의에 의문을 제기한다.