페이서 프로젝트

페이서 프로젝트(Project PACER)는 1970년대 중반 로스앨러모스 국립 연구소(LANL)에서 수행되었으며, 지하 공동 내부에서 소형 수소폭탄(핵융합 폭탄) 또는 나중의 제안에 명시된 대로 원자폭탄(핵분열 폭탄)을 폭발시키는 핵융합 발전 시스템의 가능성을 탐구했다. 지지자들은 이 시스템이 기존 기술을 사용하여 작동을 입증할 수 있는 유일한 핵융합 발전 시스템이라고 주장했다. 또한 지속적인 핵폭발물 공급이 필요했으며, 당시 경제성 연구L.E. Elkins; R.L. Garwin; T. Greenwood; C. Hocott; H. Jacoby; G.W. Johnson; R. Morse; F.A. Long; Chairman. "Appendix C: Comparative Cost Analyses for Electric Power from Project Pacer". In: An Analysis of the Economic Feasibility, Technical Significance, and Time Scale for Application of Peaceful Nuclear Explosions in the U.S., with Special Reference to the GURC Report Thereon, April 1975.에서는 기존 에너지원에 비해 경쟁력 있는 가격으로 생산될 수 없음을 보여주었다.

 개발 
발전을 위해 핵폭발을 사용하는 것에 대한 최초의 언급은 1957년 에드워드 텔러가 소집한 회의로 거슬러 올라간다. 다루어진 많은 주제 중에서 그룹은 화강암을 파낸 지름 1,000ft의 증기로 채워진 공동에서 1메가톤 폭탄을 폭발시켜 전력을 생산하는 방안을 고려했다. 이는 폭탄의 핵분열 부분인 1차에서 나온 핵분열성 물질이 챔버에 축적될 것이라는 깨달음으로 이어졌다. 이 초기 단계에서도 물리학자 존 너콜스는 매우 작은 폭탄과 핵분열 1차 장치가 없는 폭탄 설계에 관심을 갖게 되었다. 이 연구는 나중에 그가 관성 가둠 핵융합 개념을 개발하는 데 이르게 된다.John Nuckolls, "Early Steps Toward Inertial Fusion Energy (IFE)", LLNL, 12 June 1998

초기 페이서 제안은 미국의 더 큰 플로쉐어 프로젝트 노력 하에 연구되었으며, 건설을 위해 화학 폭발물 대신 핵폭발을 사용하는 것을 검토했다. 예로는 북쪽에서 선박 정박을 위한 인공 항구를 만들거나 천연가스 생산량을 늘리기 위한 일종의 핵 수압 파쇄로 대형 핵 장치를 사용할 가능성이 포함되었다. 또 다른 제안은 일련의 기폭으로 중앙아메리카 국가를 가로지르는 파나마 운하의 대안을 만드는 것이었다. 이러한 테스트 중 하나인 1961년의 놈 프로젝트도 전력원으로 추출 가능한 증기 생성을 고려했다. LANL은 이러한 연구의 부속물로 페이서를 제안했다.

초기 예시로는 지하 5,000ft 깊이에 생성된 지름 1,000ft의 물로 채워진 동굴을 고려했다. 일련의 50킬로톤 폭탄을 동굴에 투하하고 폭발시켜 물을 가열하고 증기를 생성한다. 증기는 증기 터빈을 사용하여 전력을 추출하기 위한 2차 냉각 루프에 동력을 공급한다. 하루에 약 두 개의 폭탄을 투하하면 시스템이 열평형에 도달하여 약 2GW의 전력을 지속적으로 추출할 수 있다."Bombing away", New Scientist, 17 April 1975, p. 141. 또한 기존 핵분열 원자로용 연료를 증식하기 위해 폭탄에 토륨이나 다른 물질을 추가하는 방안도 고려되었다.

1975년 다양한 플로쉐어 노력에 대한 검토에서 걸프 대학 연구 컨소시엄(GURC)은 페이서 개념의 경제성을 고려했다. 그들은 50kT 핵폭발물의 비용을 42,000달러로 가정할 때, 이는 파운드당 27달러의 옐로케이크 가격으로 기존 경수로에 우라늄 연료를 공급하는 것과 동등하다는 것을 보여주었다. 폭발물 비용이 400,000달러라면 우라늄 톤당 328달러의 등가 가격을 갖는 가압수형 원자로와 동등할 것이다. 2012년 옐로케이크 1파운드 가격은 약 45달러였다.TradeTech lists current yellowcake spot prices on their home page. 보고서는 또한 대량의 핵폭탄을 생성하는 모든 프로그램의 문제점을 지적하며, "논란의 여지가 있을 것"이며 "상당한 부정적 반응을 불러일으킬 것"이라고 말했다. GURC는 만만치 않은 기술적 문제가 해결되더라도 페이서가 개발될 가능성은 매우 낮다고 결론지었다. 1975년 페이서 연구에 대한 추가 자금 지원이 취소되었다."Paced out", New Scientist, 21 August 1975, p. 437.

이 초기 작업의 취소에도 불구하고 개념에 대한 기본 연구는 계속되었다. 더 발전된 버전에서는 거대한 개방형 공동 대신 엔지니어링 용기를 사용하는 방안이 고려되었다. 전형적인 설계는 네바다의 기반암을 파낸 공동에 4m 두께의 강철 합금 폭발 챔버(지름 30m, 높이 100m)를 매립하는 것이었다.Garry McCracken and Peter Stott, "Fusion: The Energy of the Universe", Academic Press, 2012, p. 66 수백 개의 15m 길이 볼트를 주변 암석에 박아 공동을 지지하게 했다. 폭발 챔버와 암석 공동 벽 사이의 공간은 콘크리트로 채워질 예정이었으며, 그런 다음 볼트에 엄청난 장력을 가해 암석, 콘크리트, 폭발 챔버를 프리스트레스하게 했다. 폭발 챔버는 용융 불화물 염으로 30m 깊이까지 부분적으로 채워지고, 염을 챔버 상단으로 펌핑하여 바닥으로 떨어뜨려 "폭포"를 시작하게 된다. 이 떨어지는 냉각재로 둘러싸인 상태에서 1킬로톤 핵분열 폭탄이 기폭되며, 이는 45분마다 반복된다. 유체는 또한 공동 벽의 손상을 방지하기 위해 중성자를 흡수한다.Sebahattin Unalan & Selahaddin Orhan Akansu, "Determination of Main Parameters for FLIBE Cooled Peaceful Nuclear Explosive Reactors (PACER)"], Arabian Journal for Science and Engineering, Volume 29 Number 1A (January 2004), pp. 27-42Ralph Moir, "PACER Revisited", 8th Topical Meeting on Technology of Fusion Energy, 9–13 October 1988

 같이 보기 
 핵 펄스 추진
 놈 프로젝트

 각주 

분류:핵융합로

분류:핵무기 개발