China, Russia, and U.S. Race to Develop Lunar Nuclear Reactors NASA wants one by 2030. Why the rush?
China, Russia, and the United States are racing to put nuclear power plants on the moon. China and Russia in May agreed to work together to complete a lunar nuclear reactor by 2036. In response, NASA’s interim chief Sean Duffy announced in August that the United States would fast track its lunar nuclear power program to have one ready by 2030.
중국 , 러시아 , 미국은 달에 원자력 발전소 를 건설하기 위해 경쟁하고 있습니다 .
중국과 러시아는 5월에2036년까지 달 핵 반응로를 완성하기 위해 협력하기로 합의했습니다 . 이에 따라 NASA의 숀 더피 대행은 지난 8월 미국이 달 핵 에너지 프로그램을 신속하게 추진하여 2030년까지 완성할 것이라고 발표했습니다.
하지만 이러한 갑작스러운 열광은 몇 가지 의문을 제기합니다. 예를 들어, 우리는 애초에 왜 달에 원자로를 설치 하고 싶어 하는 걸까요? 그리고 원자로는 어떻게 작동할까요?이를 알아보기 위해 IEEE Spectrum은 일리노이대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 원자력 엔지니어이자 첨단 원자로 연료 주기 연구소 소장인 케이티 허프 와 인터뷰를 진행했습니다 . 허프 소장은 이전에 미국 에너지부 ( DOE ) 원자력 담당 차관보를 역임했습니다.
세계 최대 규모의 우주 기관들이 달에 핵 원자로를 건설하려는 이유는 무엇이며, 이를 통해 무엇에 전력을 공급할 수 있을까요?
케이티 허프 : 과학적 발견을 위해 달에 인간이 더 오래 머물 수 있도록 하는 것에 대한 관심이 커지고 있습니다 . 핵융합 연료로 사용할 수 있는 헬륨-3와 같은 자원이 이러한 매력의 일부가 될 수 있습니다. NASA는 아르테미스 프로그램을 통해 이러한 종류의 달 탐사 기지를 건설할 계획이며, 중국과 러시아는 국제 달 연구 기지 (ILUST)라는 기지를 건설하기 위해 협력하고 있습니다 . 이러한 달 기지에는 원자력이 절대적으로 필요합니다.
왜 갑자기 경쟁이 시작된 거지? 뭐가 그렇게 급한 거야?
허프: 추진력은 몇 년 전 40킬로와트 달 마이크로 반응기 설계를 공모했던 NASA의 핵분열 표면 발전 프로젝트 에서 시작되었습니다 . 세 가지 설계가 선정되어 각각 500만 달러의 지원금을 받았습니다. 그 이후 중국과 러시아는 최소 세 차례에 걸쳐 2030년대 중반 발사를 목표로 자체 달 마이크로 반응기를 설계하겠다는 공동 노력을 발표했습니다. 이에 따라 NASA는 미국 반응기의 개발 일정을 2030년으로 앞당기고 목표 전력 용량을 100kW로 늘리고 있습니다. 숀 더피는 중국과 러시아가 달 발전소 건설을 먼저 주장하면 사실상 출입 금지 구역을 선포하여 미국의 기지 건설 옵션을 제한 할 수 있다고 공개적으로 밝혔습니다. 따라서 미국은 우주인의 생명 유지에 도움이 되는 물의 얼음에 접근할 수 있는 지역을 차지하기 위해 중국과 러시아보다 먼저 그곳에 도달하는 것을 목표로 합니다 .
달 핵 반응로 설계
달에 핵반응로를 설계할 때 고려해야 할 사항은 무엇인가 ?
허프 : 중력이 매우 낮으면 유체가 지구와 똑같이 움직이지 않습니다. 따라서 원자로의 유체 냉각수 순환 패턴을 재계산해야 합니다. 달의 온도는 낮과 밤 사이에 수백 도씩 크게 변하기 때문에 원자로는 이러한 온도 변화에 더 잘 견딜 수 있는 시스템을 사용해야 합니다. 지구에서는 물과 같은 열적으로 안정적인 열 흡수원이 존재하기 때문에 폐열을 쉽게 방출할 수 있습니다.
NASA가 어떤 종류의 원자로를 선택할 것으로 예상하시나요?
케이티 허프는 이전에 미국 에너지부(DOE)에서 원자력 에너지 담당 차관보를 역임했습니다. 케이티 허프
교통과 스타트업은 어떤 모습일까?
허프 : 원자로는 지구에서 완전히 건설되어 연료가 공급된 상태에서 가동될 준비가 될 것입니다. 제 예상으로는 이송 중 연쇄 반응이 시작되는 것을 방지하기 위해 제어 소자가 원자로에 완전히 삽입된 상태로 운반될 것입니다. 달에 도착하면 원격으로 또는 달에 있는 우주비행사가 시동 시퀀스를 시작할 것입니다. 그런 다음 제어봉이 원자로에서 제거되고, 캘리포늄-252와 같은 소형 중성자원이 반응을 시작할 것입니다.
미국이 원자로에 대한 최종 설계도 없고, 달 기지 에 대한 확실한 계획도 없다는 점을 고려하면 2030년이라는 마감일은 꽤 성급하게 느껴집니다 .
허프 : 맞아요. 그 일정은 꽤 야심차 보입니다. 앞으로 4년 반 안에 이 정도 규모의 원자로를 시제품으로 지구에 배치하는 것도 충분히 어려울 겁니다. 그때까지 발사 준비를 마치고 달에 착륙시키려면 결국 왜 그 일정을 지키지 못했는지 설명해야 할 겁니다. 그리고 그건 우주 탐사보다 원자력 에너지에 더 큰 평판 문제가 될 수 있습니다. 사람들이 NASA를 좋아하니까요. 어린아이든 어른이든 NASA 티셔츠를 입습니다. 아무도 DOE 티셔츠를 입지 않죠.
달 반응로 발사의 위험성
발사 과정에서 문제가 발생하면 어떤 위험이 있나요?
허프 : 정말 아름다운 건, 신선한 우라늄 연료는 사용 후 우라늄처럼 방사능 위험을 초래하지 않는다는 겁니다. 핵분열 생성물이 된 후에야 상당한 방사능을 띠게 되죠. 따라서 발사 전에 원자로가 가동되지 않는 한 위험은 상당히 낮습니다. 설령 연료가 지구 전체에 분산된다 하더라도 주변 사람들에게 심각한 위험을 초래하지는 않을 겁니다. 제 책상 옆에는 우라늄 샘플이 놓여 있을 정도입니다. 게다가 모든 방사능 물질에 대한 엄격한 발사 안전 프로토콜이 이미 확립되어 있습니다. NASA는 이전 임무에 핵 배터리와 유사한 플루토늄 열전 발전기를 보내면서 이 분야에 대한 풍부한 경험을 쌓았습니다.
허프 : 우주로 발사된 가장 큰 핵분열 원자로는 소련 프로그램의 일부였던 5kW급 전기식 TOPAZ-I 원자로였습니다. 그중 하나가 심각한 사고를 당해 분해되었고, 현재는 고궤도에 조각조각 떠 있는 상태입니다. 나트륨 냉각재도 일부 포함되어 있는데, 액체 금속 구체처럼 그저 떠다니고 있을 뿐입니다. 하지만 지구에는 영향을 미치지 않습니다. 지구에서 엄청나게 먼 거리에 있는 아주 작은 양의 방사성 물질이기 때문입니다. 더 안타까운 사고는 소련의 코스모스 954 원자로에서 발생했습니다. 궤도에서 작동한 후 통제 불능 재돌입을 경험하며 캐나다 영토 600km에서 분해되었습니다.
소행성이 달에 충돌하거나 달 원자로에 직접 충돌하면 어떻게 될까요?
허프 : 직격탄은 원자로를 손상시키고 연료의 국지적 분산을 유발할 수 있습니다. 이것이 TRISO 연료를 사용하는 동기가 될 수 있습니다. 연료와 핵분열 생성물이 실리콘 카바이드 로 코팅된 수천 개의 구형 치아시드 크기의 입자에 담겨 있기 때문에 매우 견고합니다 . 용암의 온도를 훨씬 넘는 엄청난 충격과 열을 견딜 수 있습니다. 실험 결과 1,700°C의 열에 300시간 동안 노출된 경우에도 TRISO는 핵분열 생성물을 아무런 고장 없이 유지합니다. 따라서 원자로 부지에서 큰 소행성과 정면 충돌하는 드문 경우라도 원자로 잔해는 달의 먼지 속에 분산될 수 있지만, 모든 작은 TRISO 입자는 다행히도 온전하게 유지될 것입니다.
![[멍청대전] 이재명 정청래 찌라시](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhvj8NLPYJ1gEisr6Ot9i-Yl14SuFAj6-b7TFzqN-3IklvY01O5sL4dR5Kpqn9rJXoIyVQWvDlZw6iIGuI1sZID_ZeNsyTL72bBrNXaTM6JrNLm5GZjjK5wEgNILRV3mPG02G-KlMaCXHXxHZgC5XFrSOMDw6Qm802sOv9WIy187fs3FSisLSS-6LYgSVQ/w72-h72-p-k-no-nu/ttt.jpg)
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