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안녕하세요 친구들 👋 ,
행복한 화요일! 즐거운 주.
오늘의 Deep Dive는 오랜 시간 동안 진행되었습니다. 작년에 Julia DeWahl과 저는 시즌을 주최했습니다. 기적의 시대에서 우리는 핵 스타트업을 만드는 많은 창업자들과 이야기를 나누었습니다. 단 한 명의 창업자만이 우리를 거절했습니다: Radiant의 Doug Bernauer . Radiant는 2026년 마감일을 향해 치열하게 경쟁하고 있었고 회사에 대해 공개적으로 이야기하는 데 많은 시간을 할애하지 않았습니다. 존경합니다.
하지만 올해 초 로스앤젤레스로 여행을 갔을 때, 저는 Doug와 Radiant 팀원 몇 명을 그들의 El Segundo 본사에서 만나서 그들이 무엇을 만들고 있는지 가까이서 조금 볼 수 있었습니다. 그때 Doug가 처음으로 Radiant를 시작한 이유를 말했는데, 화성에 핵이 필요했기 때문이라고 했고, 저는 회사에 대해 써야 한다는 것을 깨달았습니다.
오늘은 제 딸 마야의 두 번째 생일입니다. 생일 축하해, 마야! 만약 Radiant가 성공한다면, 그녀와 Dev는 언젠가 화성에서 생일을 축하할 수 있을 거예요. 세상이 얼마나 놀라운지요.
따라서 이것은 Radiant에 대한 심층 분석이며, 언젠가 화성 문명에 전력을 공급하기 위해 지구에서 원자로를 처음부터 만드는 데 필요한 것에 대한 내용입니다.
시작해 볼까요.
광점
(전체 내용을 온라인에서 읽으려면 여기를 클릭하세요)
SpaceX는 "인류를 다행성화"한다는 사명을 매우 진지하게 받아들인다.
"머스크가 2002년에 SpaceX를 발사했을 때, 그는 인간을 화성으로 보내는 노력으로 생각했습니다." 월터 아이작슨은 일론 머스크 에서 이렇게 썼습니다. "매주 엔진과 로켓 설계에 대한 모든 기술 회의 중에 그는 '화성 식민지 개척자'라는 다른 세상의 회의를 열었습니다. 그곳에서 그는 화성 식민지가 어떻게 생겼을지, 어떻게 통치해야 할지 상상했습니다."
일론의 전 수석 보좌관 샘 텔러는 같은 주제로 열린 2014년 SpaceX 이사회 회의를 회상했다. 텔러는 나중에 "그들은 화성에 도시를 건설할 계획과 사람들이 그곳에서 무엇을 입을지에 대해 진지하게 논의하며 앉아 있었습니다."라고 감탄하며 말했다. "그리고 모두가 이것이 완전히 평범한 대화인 것처럼 행동하고 있었습니다."
표면적으로 보면 터무니없는 소리처럼 들립니다. 2014년, 언젠가 인간을 화성으로 데려갈 수 있는 스타십 로켓이 첫 시험 비행을 하기까지 9년이 남았습니다. 화성으로의 여행을 자금 지원할 스타링크는 아직 5년이 남았습니다. 그리고 팔콘 9 1단계의 첫 번째 성공적인 착륙, 처음부터 모든 것을 가능하게 할 재사용성은 1년 반 후에야 이루어질 것입니다. 하지만 여기 이사회가 소중한 회의 시간을 화성식 패션에 대해 토론하며 보내고 있었습니다.
첫 번째 반응은 엘론이 이상하고, 그는 상사이기 때문에 모두가 그를 달래는 것일 수 있습니다. 그의 전 비서 엘리사 버터필드는 아이작슨에게 "우리는 Mars Colonizer를 절대 빼먹지 않으려고 노력했습니다. 그게 그에게 가장 재밌는 회의였고, 그를 기분 좋게 만들어 주었기 때문입니다."라고 말했습니다.
하지만 그것은 엘론뿐만이 아니었습니다.
SpaceX에서 11년차 경력을 쌓은 더그 버나워는 세계에서 가장 야심찬 회사의 여러 가지 일을 모두 할 수 있는 선임 엔지니어라는 급여와 주식 옵션, 부러운 자리를 포기하고, 자신이 발견하고, 시뮬레이션하고, 해결한 실존적 문제를 해결하기 위해 노력했고, 이를 Mars Colonizer 회의에서 엘론과 팀에 발표했습니다.
하지만 연료가 없는 행성에서 스타십에 어떻게 연료를 공급할 수 있을까?
태양열은 안 됩니다. 하지만 화성에 전력을 공급 하지 않는 것도 선택 사항이 아닙니다. 어떻게 해야 할까요?
Doug는 Impulse Space의 CEO인 Tom Mueller 와 Elon을 만난 자리에서 "Elon이 먼저 핵이라는 단어를 말했다"고 회상했습니다.
SpaceX에는 핵 부문이 없었습니다. 태양열과 달리 Elon에는 핵 회사가 없었습니다. 이 회사에는 핵 관련 코드가 없었고, 이미 핵 팬이었던 Mueller가 수행한 몇 가지 연구를 제외하고는 그 주제에 대한 것이 없었습니다.
Doug 역시 핵에 대해 아무것도 몰랐지만, 그는 사물을 파악하는 방법을 알고 있었습니다. SpaceX에서 근무하는 동안 그는 이미 광산 기관차에서 우주 레이저에 이르기까지 모든 것을 다루었습니다. 그래서 그는 손을 들어 문제를 연구했고, 그렇게 하면서 그의 경력의 궤적을 바꾸었습니다.
화성의 핵
언뜻 보기에 화성에 원자로를 건설한다는 아이디어는 환상처럼 보이고, 잠재적으로 낭비일 수도 있습니다. 우주 프로그램에 대한 오랜 비판은 우리가 여기서 스스로 해결해야 할 문제가 너무 많은데, 멀리 떨어진 행성에 로켓을 보내는 데 수천억 달러를 써서는 안 된다는 것입니다.
이런 사고방식에 대한 반론은 이상적에서부터 실질적까지 매우 다양합니다.
열망적인 측면에서, 인간은 한계, 도달하기 힘든 목표가 필요합니다. 게다가, 인류를 다행성으로 만드는 것은 우주에서 가장 가치 있는 것에 대한 보험 정책입니다.
좀 더 실제적으로 말하면, 우리가 우주에서 개발하는 것들은 지구상의 삶을 직접적으로 개선할 것입니다.
GPS가 가장 확실한 예입니다. 위성이 없다면 Google 지도도 작동하지 않을 것입니다. 하지만 우주 연구로 탄생하거나 우주 연구로 개선된 일상 생활에서 사용하는 제품 목록은 놀라울 정도로 깁니다 . 휴대전화 카메라, 메모리 폼, 긁힘 방지 렌즈, 무선 도구, 정수 시스템, 적외선 귀 온도계, 조이스틱, LASIK, 인공 사지, 인공 달팽이관 이식, 인슐린 펌프, 소프트 콘택트 렌즈, 영유아용 조제분유 등이 있습니다. 4월에 런던 마라톤을 마쳤을 때 저는 NASA가 1964년에 처음 개발한 것과 같은 반사 담요에 재빨리 몸을 감쌋습니다.
브라이언 포터가 태양광에 대한 그의 시리즈 에서 강조했듯이, 태양광 PV 전기가 배터리보다 5배, 공공 서비스보다 10,000달러 더 비쌌던 당시, 위성은 "향후 20년 동안 태양광 PV의 주요 고객이 될 것"이었고, 이로 인해 이 기술은 비용 곡선을 따라 지구를 뒤흔드는 쇠퇴를 시작했습니다.
그렇게 엄청난 양의 혁신이 우주 연구에서 나온다는 것은 직관에 반하지만 논리적입니다.
Taste for Makers 에서 Paul Graham은 어려움이 좋은 디자인으로 이어질 수 있다고 썼습니다.
산에 오르려면 불필요한 모든 것을 가방에서 꺼냅니다. 그래서 어려운 부지나 적은 예산으로 건축해야 하는 건축가는 우아한 디자인을 만들어야 한다는 것을 알게 될 것입니다.
우주는 산보다 더 어렵다. 그것은 극단적이고, 멀리 떨어져 있고, 자원이 제한적이며, 용서할 수 없다. 정부와 민간 기업은 종종 무한한 회수 기간이 있는 솔루션에 대해 많은 돈을 기꺼이 지불하는데, 이는 일종의 파스칼의 내기이다. 궁극적인 이득은 거의 무한대로 클 것이다.
우주 연구를 통해 천재들은 겉보기에 환상적인 아이디어를 생사를 건 심각한 문제로 여기고, 확실한 사실 외에는 모든 고려 사항을 배제하는 극단적인 제약을 받습니다. 이는 바로 더그가 화성에서 핵 연구를 시작했을 때 한 일과 똑같습니다.
그가 물었던 첫 번째 질문은 다음과 같았습니다. 핵에너지가 화성에서 SpaceX의 목표를 달성할 수 있을까요?
그는 논문을 읽고 파이썬으로 놀기 시작하면서 태양광과 핵에너지를 비교했습니다. 곧 그는 핵에너지가 여러 가지 장점이 있다는 것을 깨달았습니다.
우선, 핵 반응로, 사바티에 반응로, 그리고 모든 지원 기계를 하나의 우주선에 모두 실을 수 있었습니다.
태양이 있는 적도에 착륙하는 대신, 우주선은 얼음이 있는 화성의 북극에 착륙할 수 있습니다.
얼음 위에 바로 착륙했다면, 로켓에 원자로를 바로 통합하고, 생성된 열을 사용하여 구멍을 녹인 다음 호스 위에서 다시 얼리면 거대한 우물이 생깁니다.이것은 인간이 수십 년 동안 북극과 남극에서 수행해 온 프로세스인 로드리게스 우물 또는 로드웰과 매우 유사합니다.1958년 북극에서 불과 800마일 떨어진 그린란드의 캠프 센추리에 건설된 최초의 로드웰은 실제로 핵 원자로에서 전력을 얻었습니다.Doug가 아이디어를 얻은 지 4년 후인 2020년 10월, NASA는 실제로 화성에서 로드웰을 사용할 가능성을 연구했고 , 더 많은 연구가 필요하지만 잠재적으로 작동할 수 있다는 결론을 내렸습니다.
Doug가 연구를 마쳤을 때, 그는 답을 얻었습니다. 핵은 화성에서 SpaceX의 목표를 달성할 수 있습니다 . 그리고 그는 스스로에게 할당된 진군 명령을 받았습니다. "좋아요, Starship을 만든 후에, 이걸 해야 하고 만들어야 해요." 그는 말했습니다. "이게 사명 선언문이에요."
기억하세요, SpaceX 사람들은 화성에서 문명을 건설하는 데 매우 진지합니다. Elon은 매주 미친 일정에서 시간을 내어 Mars Colonizer를 합니다. Doug는 인간이 화성에서 농사를 지어야 한다는 것을 깨닫고 농사짓는 법을 몰랐기 때문에 가족 집 앞마당의 잔디를 뽑아내고 아이들과 함께 밀을 심어 연습하기 시작했습니다.
단지 로켓을 화성으로 보내는 것만으로는 충분하지 않습니다.
저 위에서 사회를 형성하려면 전력이 필요하고, 더 구체적으로 말하면 원자력이 필요합니다.
그 논리에 따르면, 우주선에 넣어 1억 마일이 넘는 우주 를 질주 할 수 있는 원자로를 만드는 방법을 알아내는 것은 문명적으로 중요한 문제가 되었고, 더그는 남은 평생을 이 문제를 해결하는 데 바칠 의향이 있었습니다.
그는 SpaceX에 3년 동안 머물렀고, 핵에 대해 더욱 깊이 알아가며 밤에는 논문을 읽고 시뮬레이션을 하며 낮에는 일을 했습니다. 그러면서 그와 팀이 핵 계획을 실행할 때를 기다렸습니다.
그런 다음 2019년 1월, 국방부 전략 역량 사무소(SCO)는 펠레 프로젝트를 발표하고 "원격 운영 기지에 전력을 공급하는 것과 같은 다양한 국방부 임무를 지원하기 위한 안전하고 이동성이 뛰어나며 진보된 핵 마이크로 반응기 개발"을 요청했습니다.
그는 그 회사가 SpaceX여야 한다고 생각했고, 우주 거대 기업의 우호적인 경계 내에서 핵 팀을 구성하려고 했습니다. 그러는 동안 DoD가 제안을 요청했기 때문에 그는 프로젝트에 일시적으로 전념하기 위해 휴직을 취했고, 펌웨어 엔지니어 Bob Urberger를 포함한 비공식적인 크랙 팀을 구성하여 제안을 제출했습니다. 팀은 Radiant 라는 이름과 로고를 생각해냈고, 제안을 제출할 법적 기관도 만들었습니다.
그 팀은 제안에서 이기지 못했고, Doug는 SpaceX 내에서 핵 팀을 구성하려는 시도에서 이기지 못했습니다. 다른 복잡한 일들이 너무 많은 대기업에게는 너무 어려웠습니다.
괜찮았습니다. 그 제안은 그가 이 문제를 해결하는 것 외에는 아무것도 할 수 없다는 것을 그에게 확인시켜 주었고, 그래서 2019년에 Doug는 SpaceX를 떠나 Radiant를 설립했습니다.
방사형 시뮬레이션
이제 하드 테크가 SpaceX 중심의 르네상스를 겪고 있으므로, 창업자는 SpaceX를 떠나 손을 들어 수백만 달러의 벤처 자금을 받아 X를 위한 SpaceX를 건설할 수 있다는 믿음이 있습니다.
그건 Doug가 Radiant를 창립할 때의 경험이 아니었습니다.
Doug가 간판을 걸었을 때, 핵 에너지에 대한 그의 총 경험은 그 하나의 프로젝트였습니다. 그는 자신이 만들어야 할 것의 대략적인 모양, 즉 Project Pele의 요구 사항에 가까운 것을 알고 있었지만, 원자로 설계가 어떻게 될지, 원자로를 설계하는 방법, 또는 원자로를 설계하는 방법을 아는 사람을 알지 못했습니다.
그는 역순으로 그 문제를 해결하려고 했습니다.
첫째, 그는 LinkedIn에서 핵 산업 종사자들에게 다가가기 시작했고 , 놀라울 정도로 긍정적인 반응을 얻었습니다. 이는 제가 여러 핵 창업자들로부터 들은 이야기입니다. 산업 베테랑들은 신입 인재를 매우 환영합니다. 그가 그 대화에서 계속 들었던 제안 중 하나는 더 많은 사람들을 만나기 위해 연례 American Nuclear Society 행사에 가는 것이었습니다. 그래서 Doug, Bob, 그리고 다른 몇몇 사람들은 2019년 말에 갔습니다. 그들은 Idaho National Lab(INL)의 핵 과학 및 기술 부문 부연구실장인 Jess Gehin을 포함하여 더 많은 사람들을 만났습니다.
2020년 초, 게힌의 초대로 더그는 INL을 방문하여 원자로 위를 걸으며 다양한 기술 유형에 대해 이야기했습니다. 그는 "연료, 밀도, 비용에 대해 제가 알 수 있는 모든 것을 사악하게 배웠습니다."라고 말했습니다. 이 모든 정보는 그가 원자로를 설계하는 방법을 알아내는 데 활용할 것입니다.
두 번째로, 그는 시뮬레이션을 통해 원자로 설계를 배우기 시작했습니다 . 그는 SpaceX에 있는 동안(Radiant Industries를 통해) 제출한 제안서에 필요한 모델링 작업을 하는 방법을 알아냈지만, 자신의 인정에 따르면, 그들이 제출한 것은 "전문가의 좋은 설계가 아니라 진짜 프랑켄슈타인"이었습니다. 그래서 그는 자신을 전문가로 만들었습니다.
그러다 Radiant의 인생 초기에, 회사가 돈을 모으기도 전에 COVID가 닥쳤습니다. 우리 중 많은 사람들과 마찬가지로 Doug는 봉쇄 기간 대부분을 컴퓨터에 붙어 지냈습니다. 우리 중 많은 사람들과 달리 Doug는 컴퓨터를 사용하여 핵 반응로를 모델링했습니다.
Doug는 대화, 질문, 논문에서 배운 것을 바탕으로 코드로 시뮬레이션을 실행하기 시작했습니다. 먼저 Serpent 라는 프로그램을 사용했습니다. Serpent는 "2004년부터 핀란드 VTT 기술 연구 센터에서 개발한 다목적 3차원 연속 에너지 중성자 및 광자 전송 코드"이고, 그다음에는 OpenMC 라는 좀 더 현대적인 프로그램을 사용했습니다.
이는 매우 높은 온도의 원자로(VHTR)에 대한 일부 OpenMC 코드의 모습 입니다.
Doug가 특정 디자인에 대해 깊이 파고들어 측정 기준과 조정에 대한 반응성을 계속 추적한 후에는, 그는 모든 것을 버리고 처음부터 다시 시작했습니다.
"난 도대체 뭘 하는 건지 몰랐어요." 그는 미소를 지었지만, 새로운 모델이 나올 때마다 그는 조금씩 더 알게 됐다.
Doug가 SpaceX에서 배웠듯이, 반복 속도가 전부입니다. 완벽함은 좋은 것의 적입니다.
그는 그렇게 하지 않았습니다. 원자로 설계를 하는 동안 그는 제조업체와 냉각에 필요한 헬륨 펌프에 대해 이야기했습니다. 그는 핵 등급 경험이 있는 파트너를 선정했습니다. 그는 계속 사람들을 만났습니다. 오랜 해군 원자로 엔지니어인 Armand Eliassen을 고용했습니다. Bob Urberger는 공동 창립자로 풀타임으로 팀에 합류했습니다. 그들은 아직 돈을 모으지 못했지만 Doug와 Bob은 "이제 이게 가능해졌어"라고 말하기 위해 스스로 돈을 투자했습니다.
그런 다음 2020년 후반에 DOE는 처음에는 DOE에서 1억 6천만 달러를 지원받고, 그다음에는 인프라 법안에서 25억 달러를 추가로 지원받아 최대 10개 프로젝트를 지원하는 Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP)을 발표했습니다. 이 프로그램은 세 가지 경로로 보조금을 지급합니다.
고급 원자로 시연
미래 시연을 위한 위험 감소
고급 원자로 개념 2020(ARC 20)
첫 번째 경로는 빌 게이츠의 TerraPower 와 X-Energy라는 두 기존 회사 에 자금을 지원하여 해당 회사의 첫 번째 원자로에 대한 "설계, 허가, 건설 및 운영"을 지원했습니다.
하지만 다른 두 경로는 활짝 열려 있었습니다. 5~6개 회사가 시도했지만 실패했습니다. 이것은 Radiant의 첫 번째 큰 시도였습니다.
지구상의 원자로 시연
아직 명확하게 언급하지 않은 것 같아서 의심의 소지가 없도록 명확히 해두자면, 더그의 계획은 화성에서 사용할 핵 반응로를 개발하는 것이었지만, 레이디언트는 지구에서 작동할 수 있는 핵 반응로를 설계하는 것으로 시작하여, 지구에서 자본을 유치하고 수익을 창출할 수 있는 반응로로 만들어졌습니다.
세계 최고의 로켓과 화성 영토 확장을 위한 세부 계획을 갖춘 SpaceX조차도지상 고객에게 통신 서비스를 판매하여 자금을 조달합니다.
그리고 지구상에서 돈을 버는 원자로를 만들려면 돈이 필요한데, 에너지부가 그 돈을 제안했습니다.
그래서 Doug, Bob, Armand는 제안서를 작성하는 작업에 들어갔습니다. Doug는 "전체를 작성하는 데 한두 달이 걸렸습니다."라고 회상했습니다. " 강제적인 행사 였습니다."
제안서에는 팀이 이미 작업하고 있던 원자로에 대한 설계와 비용 추산이 필요했지만, 자금 조달 일정도 필요했습니다. 즉, 원자로를 짓기 위해 팀에 얼마나 많은 자금이 필요한지, 그리고 언제 필요한지였습니다.
더 구체적으로 말해서, 2026년에 연료를 주입한 원자로 시험을 위해 DOME까지 가려면 얼마나 걸릴까요?
이 점을 기억하세요. 4년 전 Radiant 팀은 2026년까지 아이다호 국립 연구소의 National Reactor Innovation Center's Demonstration of Microreactor Experiments(NRIC-DOME) 테스트 베드에서 연료를 공급하고 테스트할 준비가 된 원자로를 갖추기로 약속했습니다. 그 생각을 꼭 기억하세요.
더 시급한 점은, 이 팀은 첫 해에 개발에 필요한 자금이 280만 달러에 불과할 것이라고 계산했고, DOE ARDP가 이긴다면 그 자금을 충당할 수 있을 것이라고 했습니다. 하지만 그 사이에 자금이 필요했기 때문에 Radiant는 처음으로 자금을 모으기 위해 나섰습니다.
다시 말해서, 2024년에는 쉬울 것입니다. 그것은 핵 분야에서 SpaceX 설립자가 투자자를 설득하여 규모를 축소할 수 있는 가장 작은 라운드가 될 것입니다. 그러나 2020년에는 이야기가 달랐습니다. Radiant는 엔젤 투자자로부터 70만 달러를 모금했고, Doug는 이 DOE 프로그램이 진행 중이며, 그들이 이길 수 있다고 생각한다는 이야기를 VC에게 피칭했습니다. VC는 "좋습니다. 당신이 이길 때 이런저런 수표를 넣어드리겠습니다."라고 답했습니다. Doug는 회사가 제안서를 제출하고 결과를 기다리는 동안 자금을 조달하기 위해 SpaceX 주식을 더 많이 팔아야 했습니다.
그래서 그들은 복종했습니다. 그리고 그들은 3~4개월 동안 기다렸고, 기다렸고, 기다렸습니다. 어느 날 아침, 더그가 말했습니다. "나는 깨어나서 눈이 흐릿하게 흐릿해진 채로 휴대전화를 보았고, 이메일을 보았고, '아니'라고 생각했습니다."
레이디언트는 상을 받지 못했고, 상을 받은 돈도 받지 못했고, VC들이 수상 후 회사에 송금하겠다고 약속한 돈도 받지 못했습니다.
"거절에 쓴 모든 내용은 사실이었어요." 더그가 나에게 말했다. "하지만 부정적인 측면만 있었고 긍정적인 측면은 전혀 없었어요. '과거 실적이 없어요', '핵 분야에서 일한 적이 없어요.' 지금 보면 어리석은 내용이에요. 전적으로 사실이지만 완전히 잘못된 관점이에요."
하지만 궁극적으로 회사는 세 명의 투자자(Acequia Capital, Also Capital, Boost VC)로부터 SAFE에 필요한 자금을 조달할 수 있었습니다. 그리고 더 중요한 것은, 그들은 설계, 예산, 목표, 그리고 거기에 도달할 계획이 있었다는 것입니다: 2026년 DOME 아니면 망합니다 .
DOME이 중요한 이유
DOME이 Radiant에 왜 그렇게 중요한지 이해하려면 미국의 핵 에너지 역사와 원자력 규제 위원회(NRC)의 규제에 대한 닭과 달걀 방식의 접근 방식에 대해 조금 알아야 합니다.
첫 번째 원자력 시대, 미국이 일본에 원자폭탄을 투하한 후, 인간이 얻은 것과 같은 새로운 능력, 즉 원자를 분열하여 엄청난 양의 에너지를 방출하는 능력을 영구히 사용할 수 있다는 엄청난 열광이 있었습니다.
1953년 아이젠하워 대통령은 유엔 총회에서 "평화를 위한 원자력"이라는 제목의 연설을 했습니다.
아이젠하워 대통령은 "세계의 과학자와 엔지니어 전체가 아이디어를 시험하고 개발할 수 있는 충분한 양의 핵분열성 물질을 보유하고 있다면, 이러한 능력은 빠르게 보편적이고 효율적이며 경제적인 용도로 전환될 것"이라고 생각했습니다.
그들은 그렇게 했고, 그렇게 되었습니다. Age of Miracles 에서 핵 엔지니어이자 훌륭한 whatisnuclear.com 의 저자인 Nick Touran은 저와 Julia DeWahl에게 그 시기가 핵 에너지에 대한 놀라운 실험의 시기였다고 말했습니다.
40년대, 50년대, 60년대에 전 세계적으로 수십만 명의 사람들이 있었습니다. 세계에서 가장 똑똑한 사람들이 모두 원자로 기술에 집중했습니다. 마치 The Thing과 같았습니다. 그래서 당시 사람들이 했던 흥미로운 정보와 역사, 그리고 일들이 너무나 많았습니다. 정말 놀랍습니다. 제가 갈 때마다 새로운 것을 발견합니다. 우리는 많은 소형 원자로, 수십 개의 소형 원자로를 가지고 있었고, 그 중 일부는 지금 우리가 기대하는 모든 것을 충족했습니다. 우리는 실제로 그것을 만들었습니다.
사람들은 다양한 감속재, 냉각수, 용기, 크기를 사용하여 모든 종류의 원자로 설계를 실험하고 있었습니다. 가압 및 비등형 경수로, 중수로, 가스 냉각 원자로, 액체 금속 고속 증식로, 용융염 원자로, 유기 냉각 원자로, 균질 원자로, 흑연 감속 원자로 등이 있었습니다. Nick이 지적했듯이, 오늘날 스타트업이 열광하는 원자로 설계의 대부분은 50년대와 60년대에 처음 테스트되었습니다(이러한 사례는 하드 테크에서 많이 있습니다).
"원자로"와 "실험"이라는 문구가 함께 이상하게 들린다면, 글쎄요, 그것은 다른 시대였습니다. 그 당시 원자로는 원자력 위원회(AEC)의 관리를 받았고, 원자력 기술을 규제하고 홍보/개발하는 임무를 맡았습니다. AEC는 물론 안전을 중시했지만, 안전 에만 신경을 쓰지는 않았습니다. 그들은 원자력이 선한 힘이라고 믿었고 그에 따라 규제했습니다.
그리고 여러 가지 일이 일어났습니다. 하나는 시장 주도적이고 다른 하나는 정부 주도였습니다.
시장 측면에서, 하이먼 G. 리코버 제독의 지휘 하에 있는 미국 해군은 웨스팅하우스가 만든 가압수형 원자로(PWR)를 핵 잠수함에 동력을 공급하기로 결정했습니다. 웨스팅하우스는 이 경험을 활용하여 상업용 PWR 설계를 만들었고, 더 많은 유틸리티가 핵을 받아들이고 엔지니어가 대형 원자로에 존재하는 규모의 경제성을 깨닫자, 미국 핵 산업은 본질적으로 점점 더 큰 PWR을 만들었습니다.
지금 머릿속에 모래시계 모양의 냉각탑이 있는 원자력 발전소를 떠올리고 있다면, 아마도 PWR을 떠올리고 있을 것입니다. 현재 미국에서 가동 중인 94개의 원자로 중 63개가 PWR이고, 나머지 31개는 비슷한 비등수형 원자로(BWR)입니다.
이는 미국이 당시 경수로를 중심으로 연합한 이유를 설명하지만, DOME이 오늘날 Radiant에 왜 그렇게 중요한지 설명하지는 못합니다. 그것은 정부 주도의 부분입니다.
1974년 의회는 AEC의 책임을 두 개의 조직으로 분할한 1974년 에너지 재편법을 통과시켰습니다.
에너지 연구 개발청(ERDA)은 핵 에너지의 연구 개발 측면과 기타 에너지 관련 프로그램을 인수했습니다. 이는 1977년에 새로 구성된 에너지부(DOE) 의 일부가 되었습니다.
원자력 규제 위원회(NRC)는 민간 원자력 및 핵 물질을 규제하는 책임을 맡았습니다.
NRC와 달리 DOE는 굉장합니다. 문자 그대로 AEC의 좋은 반쪽입니다. 저는 Fuse Energy 에 대한 심층 분석에서 핵융합과 핵 안전과 같은 분야에서 DOE가 하는 훌륭한 작업에 대해 이야기했고, 새로운 에너지 기술 개발을 위한 대출과 보조금을 제공하고, 고급 원자로 설계를 테스트할 수 있는 시설을 제공합니다. DOME과 같은 것입니다.
INL의 "DOME"은 공식적으로 Contained Test Facility로 알려져 있으며, AEC가 감독하던 옛날인 1964년에 Argonne National Laboratory가 건설하고 운영한 증식로 발전소 인 Experimental Breeder Reactor II (EBR-II)를 수용하기 위해 지어졌습니다.
따라서 Doug는 원래 2026년에 DOME에서 테스트를 실시할 계획을 세웠습니다. 따라서 DOME으로의 경쟁이 시작된 것입니다.
왜냐하면 레이디언트가 추구하는 원자로 설계는 수냉식이 아니며, 이와 유사한 것은 이전에 NRC에서 승인을 받은 적이 없기 때문입니다.
칼레이도스를 만나보세요
지금은 Radiant가 건설 중인 원자로에 대해 더 자세히 말할 좋은 때입니다. 그들은 그것을 Kaleidos 라고 부릅니다.
이 섹션을 건너뛰고 싶으면 건너뛸 수 있습니다. 원자로 설계가 가능하게 하는 것에 대해 조금 다루겠습니다. 작은 티저로 Radiant의 웹사이트를 확인해 보세요. 제가 Radiant의 초기 투자자인 Union Square Ventures의 Fred Wilson 과 이야기를 나누었을 때 그는 "사람들에게 웹사이트를 알려주십시오."라고 말했습니다.
하지만 저는 테크노-인더스트리얼 에 대해 이해해야 할 가장 중요한 것 중 하나는 기술과 사업 모델이 어떻게 조화를 이루는지라고 생각합니다. 따라서 저와 함께 깊이 파고들 의향이 있다면, 최소한 핵 반응로가 어떻게 작동하는지, 핵 회사가 해야 할 트레이드오프에 대해 조금은 알게 될 거라고 약속드립니다. On y va.
Doug와 Radiant 팀은 Project Pele의 요구 사항을 충족하는 원자로를 설계하고자 했습니다.즉, "안전하고 이동성이 뛰어나며 진보된 핵 소형 원자로", 더 구체적으로는 C17로 운반하여 원격지에 신속하게 설치할 수 있는 1~5MW 고온가스냉각(HTGR) 이동식 원자로입니다.이 원자로는 TRISO 연료 입자 에 고농축 저농축 우라늄 HALEU 연료를 사용하고, 수년간 연료를 재공급하지 않고도 가동 할 수 있으며, 자체적으로 안전하게 정지할 수 있는 수동 안전 시스템을 사용합니다.
그들이 한 일이 바로 그것입니다. 저는 그것을 조각조각으로 나누어 설명하겠지만, 저는 또한 제이슨 카먼이 Radiant에서 시즌 3에 한 에피소드를 보는 것을 강력히 추천합니다. 그리고 저는 그들이 원자로가 어떻게 작동하는지에 대해 이야기하는 부분에 링크를 걸었습니다:
또는 Kaleidos에 대한 4분 분량의 심층 영상을 시청하세요.
텍스트 버전에서는 크기, 연료, 냉각수라는 세 가지 주요 변수를 살펴보겠습니다.
크기
우선, Kaleidos는 여러분이 생각하는 핵 반응로보다 훨씬 작습니다 . 일반적으로 1기가와트(GW)로 약 100만 가구에 전력을 공급할 수 있습니다. Kaleidos는 1메가와트(MW)로 약 1,000가구에 전력을 공급할 수 있습니다.
Doug가 지적했듯이, 그것은 사실상 완전히 다른 제품이며, 표준 반응기보다 3배 더 작습니다(OOM). 일반적으로 반응기는 OOM으로 구분됩니다.
일반 : 1000MW 또는 1GW
소형 모듈형 원자로: 100MW
마이크로 반응기: 10MW
Kaleidos는 그보다 작은 OOM으로, 1MW에 불과합니다. "OOM 3개는 200명을 태울 수 있는 비행기와 원격 조종 비행기를 가지고 같은 방식으로 조절하는 것과 같습니다." Doug가 지적했습니다.
하지만 그게 규제되는 방식이에요. 고맙습니다, NRC. (이것은 ADVANCE Act와 NRC의 Part 53 규정이 통과되면서 바뀌기를 바랍니다. 이 규정은 고급 원자로에 대한 특정 규제 프레임워크를 만들기 위해 개발되고 있습니다.) 경기장에서 경기를 해야 합니다.
작은 크기라는 것은 Kaleidos가 비행기나 트럭 뒷부분에 실려 깨끗하고 일관된 전력이 절실히 필요한 외딴 지역으로 운송될 수 있다는 것을 의미합니다. 또한 여러 가지 설계 선택과 타협이 필요합니다.
연료
우선, 더 작은 원자로는 연료가 시스템 전체 비용의 상당 부분을 차지한다는 것을 의미하는데, 기가와트 규모의 원자로에서 5-7%에 비해 40-60%에 달합니다. 비용 외에도 Radiant가 사용할 계획인 TRISO 펠릿의 HALEU 연료는 구하기 어렵습니다. 연료는 아마도 모든 핵 스타트업에 가장 큰 공급망 위험일 것입니다.
연료 자체에 대해 Radiant는 "저농축" 범위의 상위에 있는 고농축 저농축 우라늄 연료를 사용할 예정이며, 농축 수준은 약 20%의 우라늄-235입니다(나머지는 주로 핵분열성이 없는 우라늄-238입니다).
그 선택은 펠레 사양과 관련이 있지만, Radiant의 사업 모델과도 일치합니다. 농축도가 높을 수록 연료 사용이 더 효율적 입니다. U-235 원자가 더 많을수록 중성자가 U-238이나 다른 물질에 흡수되는 대신 핵분열을 일으킬 확률이 더 높기 때문입니다. 다음 U-235 원자에 도달하려면 중성자가 하나 있어야 임계에 도달한다는 것을 기억하세요.
HALEU는 또한 필요한 연료 재공급 전에 더 높은 연소율 (연료에서 추출된 에너지 양)을 달성할 수 있습니다. 이는 Kaleidos가 연료 재공급 간격이 길어 단위 경제에 극적인 영향을 미치는 원격 환경에서 작동한다는 사실을 감안할 때 특히 중요합니다. Radiant의 원자로는 연료 재공급 간격이 5년입니다.
HALEU 연료는 DOE 가 지구상에서 가장 강력한 핵연료라고 부르는 TRISO 펠릿에 캡슐화됩니다.
TRISO 연료는 용융 방지 기능이 있으며 최대 1,600°C의 온도를 견딜 수 있습니다. Radiant의 원자로는 약 1억 개의 양귀비 씨앗 크기의 입자를 가질 것입니다.
그 열이 어떻게 전기로 변환되는지는 냉각수에 달려 있습니다.
냉각수
요구 사항에 따라 Kaleidos는 경수로가 아니라 고온 가스 냉각 원자로 입니다. 이 경우 가스는 헬륨 입니다. 헬륨은 냉각수 역할을 합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.
차가운 헬륨은 더 낮은 온도에서 원자로 중심부로 들어가 흑연으로부터 열을 흡수합니다(반응 자체가 열의 형태로 에너지를 생산함).
뜨거운 sCO2는 폐쇄형 브레이튼 사이클을 사용하여 터빈 발전기 압축기를 구동하여 전기를 생성합니다.
sCO2는 방열판에서 더욱 냉각되어 열교환기로 다시 보내집니다.
헬륨은 열을 전달받은 후, 전기로 구동되는 터보펌프에 의해 다시 원자로로 흘러들어가 열을 흡수하고 다시 같은 과정을 거칩니다.
나랑?좋아.
헬륨은 경수로에서 사용하는 물보다 잠재적으로 더 안전한 몇 가지 고유한 속성을 가지고 있는데, 그 중 가장 중요한 것은 헬륨이 핵 반응에서 나온 중성자와 충돌하더라도 방사능이 생기지 않는다는 것입니다 . 가장 흔한 동위 원소이자 Radiant에서 사용하는 헬륨-4는 매우 단단하고 안정적입니다. 양성자 2개와 중성자 2개로만 이루어져 있습니다. 이로 인해 중성자 포획 단면적이 매우 낮아 중성자가 헬륨 원자에 부딪히면 흡수되기보다 흩어질 가능성이 훨씬 더 큽니다.
즉, 만약 우연히 Kaleidos가 사고를 당하고 냉각수를 대기 중으로 방출한다면, 그것은 무해하게 떠내려갈 것입니다. 방사성 낙진은 없을 것입니다 .
이는 모든 원자로에 중요하지만, 지구 곳
