Taylor Wilson: My radical plan for small nuclear fission reactors

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

번역: Gemma Lee 검토: Yana Maquieira

Well, I have a big announcement to make today,

오늘 중대한 발표를 하겠습니다.

and I'm really excited about this.

몹시 흥분이 되는데요.

And this may be a little bit of a surprise

제 연구와 제가 잘했던 것을

to many of you who know my research

아시는 많은 분들은

and what I've done well.

좀 놀라실지도 모르겠습니다.

I've really tried to solve some big problems:

저는 몇 가지 중대한 문제를 해결하려고 애써 왔습니다.

counterterrorism, nuclear terrorism,

테러 방지, 핵테러,

and health care and diagnosing and treating cancer,

대중 건강 관리, 암 진단과 치료 같은 것을요.

but I started thinking about all these problems,

하지만 이런 문제들을 모두 생각했을 때

and I realized that the really biggest problem we face,

우리가 직면한 가장 큰 문제는,

what all these other problems come down to,

이 모든 문제가 결국은

is energy, is electricity, the flow of electrons.

에너지, 전기, 전자 흐름으로 요약이 되더군요.

And I decided that I was going to set out

그래서 저는 이 문제를

to try to solve this problem.

풀어보기로 마음을 먹었습니다.

And this probably is not what you're expecting.

여러분께서 예상하셨던 것과는 아마 좀 다를 것입니다.

You're probably expecting me to come up here

여러분은 제가 여기 나와서

and talk about fusion,

핵융합에 관해 이야기를 할 거라고 기대하셨겠죠.

because that's what I've done most of my life.

대부분의 시간동안 제가 한 일이 그거니까요.

But this is actually a talk about, okay --

하지만 이 이야기는 실제로, 좋아요. --

(Laughter) —

(웃음) --

but this is actually a talk about fission.

하지만 이것은 실제로 핵분열에 관한 이야기입니다.

It's about perfecting something old,

오래된 것을 완벽하게 만들어서

and bringing something old into the 21st century.

그것을 21세기로 가져오는 거죠.

Let's talk a little bit about how nuclear fission works.

핵분열이 어떻게 일어나는지 이야기해 봅시다.

In a nuclear power plant, you have

원자력 발전소에는

a big pot of water that's under high pressure,

커다란 용기에 물이 들어있는데 거기에 높은 압력이 가해집니다.

and you have some fuel rods,

또, 연료봉도 몇개가 있는데요.

and these fuel rods are encased in zirconium,

이들 연료봉은 지르코늄으로 감싸져있는,

and they're little pellets of uranium dioxide fuel,

작은 알갱이로 된 이산화 우라늄 연료입니다.

and a fission reaction is controlled and maintained at a proper level,

핵분열 반응을 적절한 수준으로 제어하고 유지해서,

and that reaction heats up water,

그 반응으로 물이 끓고,

the water turns to steam, steam turns the turbine,

물은 증기가 되어서, 증기가 터빈을 돌려

and you produce electricity from it.

전기를 만듭니다.

This is the same way we've been producing electricity,

전기를 만들어내는 방식도 똑같습니다.

the steam turbine idea, for 100 years,

증기로 터빈을 돌리는 발상인데 100년 동안 써왔습니다.

and nuclear was a really big advancement

핵은 물을 끓이는 방식에 있어서

in a way to heat the water,

아주 커다란 발전이었죠.

but you still boil water and that turns to steam and turns the turbine.

하지만 아직도 물을 끓여서, 증기로 바꾸고 터빈을 돌립니다.

And I thought, you know, is this the best way to do it?

그래서 저는 그 방법이 최선일까? 라고 생각했죠.

Is fission kind of played out,

핵분열은 이미 한물 지나간 것일까,

or is there something left to innovate here?

아니면 여기 뭔가 혁신의 여지가 있을까?

And I realized that I had hit upon something

저는 뭔가 중요한 것을 발견했다는 사실을 깨달았지요.

that I think has this huge potential to change the world.

저는 이것이 세상을 바꿀 수 있는 큰 잠재력이 있다고 생각합니다.

And this is what it is.

그것은 바로,

This is a small modular reactor.

소형 모듈 원전입니다.

So it's not as big as the reactor you see in the diagram here.

그래서 사실 여기 보시는 도표의 원자로만큼 크지도 않습니다.

This is between 50 and 100 megawatts.

50~100 메가와트 짜리입니다.

But that's a ton of power.

1 톤의 힘이죠.

That's between, say at an average use,

평균 사용량으로 생각하면

that's maybe 25,000 to 100,000 homes could run off that.

2만5천 - 10만 가구가 쓸 수 있습니다.

Now the really interesting thing about these reactors

이들 원자로가 정말 흥미로운 점은

is they're built in a factory.

공장에서 조립되었다는 거죠.

So they're modular reactors that are built

기본적으로 생산 라인에서 조립하는

essentially on an assembly line,

모듈 원전이기 때문에

and they're trucked anywhere in the world,

세계 어디로든 실어나를 수 있고

you plop them down, and they produce electricity.

그걸 내려놓으면 전기를 만들어냅니다.

This region right here is the reactor.

여기 보이는 곳이 원자로입니다.

And this is buried below ground, which is really important.

원자로는 땅속에 묻는데 이게 진짜 중요합니다.

For someone who's done a lot of counterterrorism work,

저는 테러 방지에 관해 많은 일을 한 사람으로서

I can't extol to you

핵 확산과 안전 문제에 관련하여

how great having something buried below the ground is

지하에 묻는 것이 매우 중요하다는 것을

for proliferation and security concerns.

확실히 말씀드릴 수 있습니다.

And inside this reactor is a molten salt,

이 원자로 안에는 용융 염이 있지요.

so anybody who's a fan of thorium,

토륨을 좋아하는 분이라면

they're going to be really excited about this,

이걸 듣고 아주 좋아하실 거에요.

because these reactors happen to be really good

이 원자로는 토륨 연료 주기, 우라늄-233 을

at breeding and burning the thorium fuel cycle,

증식시키고 연소시키는데

uranium-233.

탁월한 능력을 가지고 있으니까요.

But I'm not really concerned about the fuel.

하지만 저는 연료에 관해서 크게 걱정하지 않습니다.

You can run these off -- they're really hungry,

만들면 되니까요. -- 원자로는 배가 많이 고프거든요.

they really like down-blended weapons pits,

이것은 저농도의 노심 같아서

so that's highly enriched uranium and weapons-grade plutonium

고농축된 우라늄과 무기급의 플라토늄이

that's been down-blended.

저농축화되어 있습니다.

It's made into a grade where it's not usable for a nuclear weapon,

핵무기로 쓸 수 없는 등급으로 되어있죠.

but they love this stuff.

하지만 원자로는 이 물질을 좋아합니다.

And we have a lot of it sitting around,

이런 물질이 널려 있어서

because this is a big problem.

큰 문제가 되고 있습니다.

You know, in the Cold War, we built up this huge arsenal

냉전시대에 우리는 엄청난 양의

of nuclear weapons, and that was great,

핵무기를 만들었고 그땐 그것이 다행이었지만

and we don't need them anymore,

이제 더는 필요가 없습니다.

and what are we doing with all the waste, essentially?

그 폐기물을 결국 어떻게 해야 합니까?

What are we doing with all the pits of those nuclear weapons?

핵무기에서 나온 노심들을 어떻게 해야 합니까?

Well, we're securing them, and it would be great

자, 핵폐기물을 안전하게 확보해서

if we could burn them, eat them up,

태워서 없애버린다면 좋겠죠.

and this reactor loves this stuff.

이 원자로는 이런 것들을 좋아합니다.

So it's a molten salt reactor. It has a core,

이것은 용융 염 원자로입니다. 중심부가 있고

and it has a heat exchanger from the hot salt,

방사능이 있는 뜨거운 소금에서

the radioactive salt, to a cold salt which isn't radioactive.

방사능이 없는 차가운 소금까지 열 교환기가 연결되어 있습니다.

It's still thermally hot but it's not radioactive.

열이 많이 나지만 방사능은 없습니다.

And then that's a heat exchanger

그 다음에는 열 교환기 덕분에

to what makes this design really, really interesting,

이 설계가 정말 정말 흥미로와지는데요.

and that's a heat exchanger to a gas.

저것은 가스로 연결된 열 교환기 입니다.

So going back to what I was saying before about all power

제가 앞서 얘기했던 전기를 만드는

being produced -- well, other than photovoltaic --

얘기로 돌아가죠. -- 광발전이 아니라 --

being produced by this boiling of steam and turning a turbine,

물을 끓여 증기로 만들고 터빈을 돌려 전기를 만드는 방법은

that's actually not that efficient, and in fact,

그다지 효율적이지 않습니다.

in a nuclear power plant like this,

사실 이와 같은 원자력 발전은

it's only roughly 30 to 35 percent efficient.

대충 30 - 35 % 의 효율이 있습니다.

That's how much thermal energy the reactor's putting out

원자로가 내놓는 열 에너지의 비율을

to how much electricity it's producing.

원자로가 만들어 내는 전기량에 비교한 거죠.

And the reason the efficiencies are so low is these reactors

효율이 낮은 까닭은 이들 원자로가

operate at pretty low temperature.

아주 낮은 온도에서 가동되기 때문입니다.

They operate anywhere from, you know,

원자로는 대략

maybe 200 to 300 degrees Celsius.

섭씨 200 - 300 도에서 가동합니다.

And these reactors run at 600 to 700 degrees Celsius,

반면에 이들 원자로는 섭씨 600~700 도에서 가동되는데

which means the higher the temperature you go to,

더 높은 온도로 갈수록

thermodynamics tells you that you will have higher efficiencies.

열역학에 따라 더 높은 효율을 갖습니다.

And this reactor doesn't use water. It uses gas,

그리고 이 원자로는 물이 아니라 기체를 쓰죠.

so supercritical CO2 or helium,

초임계 이산화탄소나 헬륨이

and that goes into a turbine,

터빈으로 들어가고

and this is called the Brayton cycle.

이것을 브레이튼 주기라고 합니다.

This is the thermodynamic cycle that produces electricity,

전기를 만들어내는 열역학 주기이고

and this makes this almost 50 percent efficient,

거의 50 %의 효율을 낼 수 있습니다.

between 45 and 50 percent efficiency.

45 ~50 %정도의 효율이죠.

And I'm really excited about this,

저는 이 원자로가 매우 흥미로운데요

because it's a very compact core.

중심부가 아주 작기 때문입니다.

Molten salt reactors are very compact by nature,

용융 염 원자로는 원래 작은데

but what's also great is you get a lot more electricity out

또 놀라운 것은 분열하는 우라늄 양에 비해

for how much uranium you're fissioning,

훨씬 더 많은 전기를 만들어냅니다.

not to mention the fact that these burn up.

우라늄을 태울 뿐만 아니라

Their burn-up is much higher.

태우는 양이 더 많습니다.

So for a given amount of fuel you put in the reactor,

원자로에서 소비하는 연료 양에 비해

a lot more of it's being used.

사용되는 부분이 훨씬 더 많다는 거죠.

And the problem with a traditional nuclear power plant like this

기존 원자력 발전소가 가진 문제는

is, you've got these rods that are clad in zirconium,

지르코늄에 싸인 연료봉인데

and inside them are uranium dioxide fuel pellets.

그 안에는 이산화 우라늄 연료 알갱이가 있습니다.

Well, uranium dioxide's a ceramic,

자, 이산화 우라늄은 세라믹이고

and ceramic doesn't like releasing what's inside of it.

세라믹은 그 안에 들어있는 물질을 내놓으려고 하지 않습니다.

So you have what's called the xenon pit,

그래서 제논 피트(구멍)가 있습니다.

and so some of these fission products love neutrons.

핵분열 생성물의 일부는 중성자를 좋아하죠.

They love the neutrons that are going on

중성자를 좋아해서

and helping this reaction take place.

이런 반응이 일어나는 것을 도와줍니다.

And they eat them up, which means that, combined with

중성자를 흡수해버리는 데다

the fact that the cladding doesn't last very long,

피복재가 오래가지 못하기 때문에

you can only run one of these reactors

이 원자로는 연료를 재주입하지 않고

for roughly, say, 18 months without refueling it.

대략 18개월 동안 밖에 가동할 수 없습니다.

So these reactors run for 30 years without refueling,

그래서 연료를 재주입하지 않고 30년 동안 가동하는 이 원자로가

which is, in my opinion, very, very amazing,

제 생각에는 아주 아주 놀라운 건데요.

because it means it's a sealed system.

그 말은 밀봉된 체계라는 뜻이죠.

No refueling means you can seal them up

연료를 재주입하지 않는다는 말은 밀봉할 수 있고

and they're not going to be a proliferation risk,

핵물질이 확산될 위험도 없고

and they're not going to have

원자로 중심부에서

either nuclear material or radiological material

핵 물질이나 방사능 물질이

proliferated from their cores.

확산되지 않습니다.

But let's go back to safety, because everybody

하지만 안전성 문제로 돌아가죠. 왜냐하면 모두들

after Fukushima had to reassess the safety of nuclear,

후쿠시마 사태 이후로 원자력의 안전성을 재평가해야 했으니까요.

and one of the things when I set out to design a power reactor

제가 원자로를 설계할 때 고려했던 점은

was it had to be passively and intrinsically safe,

소극적이고 본질적으로 안전해야 한다는 것이었죠.

and I'm really excited about this reactor

저는 두 가지 필수적인 이유때문에

for essentially two reasons.

이 원자로에 대해 아주 흥분했습니다.

One, it doesn't operate at high pressure.

하나는 고압에서 가동되지 않는다는 거죠.

So traditional reactors like a pressurized water reactor

그래서 가압수형 원자로나 비등수 원자로와 같은

or boiling water reactor, they're very, very hot water

기존 원자로는 아주 높은 압력에서

at very high pressures, and this means, essentially,

정말 뜨거운 물을 담고 있죠. 이 말은 본질적으로

in the event of an accident, if you had any kind of breach

사고가 났을 때, 스테인레스 스틸 압력 용기에

of this stainless steel pressure vessel,

문제가 생기면

the coolant would leave the core.

원자로 중심부에서 냉각수가 빠져나갈 거라는 뜻입니다.

These reactors operate at essentially atmospheric pressure,

반면, 이들 원자로는 기본적으로 대기압에서 작동하니까

so there's no inclination for the fission products

사고가 났을 때 핵분열 반응물이

to leave the reactor in the event of an accident.

원자로를 빠져나가려고 하지 않습니다.

Also, they operate at high temperatures,

또한 높은 온도에서 가동하고

and the fuel is molten, so they can't melt down,

연료는 이미 용융된 상태라 녹을 수 없습니다.

but in the event that the reactor ever went out of tolerances,

하지만 원자로가 한계를 넘어섰다거나

or you lost off-site power in the case

후쿠시마의 경우처럼

of something like Fukushima, there's a dump tank.

외부 전원이 끊긴다면, 수거용 탱크가 있습니다.

Because your fuel is liquid, and it's combined with your coolant,

연료가 액체이고 냉각수와 함께 섞이게 되므로

you could actually just drain the core

중심부에서 액체를 빼내서

into what's called a sub-critical setting,

임계 미만의 상태로 둘 수 있습니다.

basically a tank underneath the reactor

기본적으로 원자로 아래에 있는 탱크에

that has some neutrons absorbers.

중성자 흡수제가 있습니다.

And this is really important, because the reaction stops.

이게 정말 중요합니다. 반응이 멈추니까요.

In this kind of reactor, you can't do that.

이런 원자로에서는 그렇게 할 수 없습니다.

The fuel, like I said, is ceramic inside zirconium fuel rods,

제가 말씀드렸듯이 연료는 지르코늄 연료봉안에는 세라믹이 있고

and in the event of an accident in one of these type of reactors,

이런 형태의 원자로에서 사고가 나면

Fukushima and Three Mile Island --

후쿠시마와 쓰리마일 섬의 경우처럼 --

looking back at Three Mile Island, we didn't really see this for a while —

쓰리마일 섬을 돌이켜보면, 한동안 이런 문제를 보지 못했죠.

but these zirconium claddings on these fuel rods,

하지만 연료봉을 감싸고 있는 지르코늄이

what happens is, when they see high pressure water,

고압 증기와 만나고

steam, in an oxidizing environment,

그게 산화 환경에서 일어나면,

they'll actually produce hydrogen,

수소를 만들어내고,

and that hydrogen has this explosive capability

그 수소는 폭발적인 잠재력으로

to release fission products.

핵분열 물질을 밖으로 내놓을 수 있습니다.

So the core of this reactor, since it's not under pressure

그래서 원자로의 중심이 압력을 가한 상태에 있지 않고

and it doesn't have this chemical reactivity,

화학적 반응성을 갖지 않기 때문에

means that there's no inclination for the fission products

그말은 핵분열 물질이 원자로로부터

to leave this reactor.

방출될 가능성이 별로 없다는 뜻입니다.

So even in the event of an accident,

설령 사고가 나서

yeah, the reactor may be toast, which is, you know,

원자로가 타버리면

sorry for the power company,

전력 회사한테는 안된 일이지만,

but we're not going to contaminate large quantities of land.

넓은 땅을 오염시키지는 않을 겁니다.

So I really think that in the, say,

그래서 제가 생각하기에는

20 years it's going to take us to get fusion

20년 안으로 핵융합을

and make fusion a reality,

현실로 만들어서,

this could be the source of energy

이것이 에너지원이 되어

that provides carbon-free electricity.

무탄소 전기를 만들 것으로 봅니다.

Carbon-free electricity.

탄소를 배출하지 않는 전기.

And it's an amazing technology because

놀라운 기술이죠.

not only does it combat climate change,

기후 변화와 싸울 수 있을 뿐만 아니라

but it's an innovation.

기술 혁신도 되니까요.

It's a way to bring power to the developing world,

개발도상국에 전력을 공급할 수도 있습니다.

because it's produced in a factory and it's cheap.

공장에서 생산하고 값이 싸니까요.

You can put them anywhere in the world you want to.

세계 어디든 설치할 수 있습니다.

And maybe something else.

다른 것도 할 수 있어요.

As a kid, I was obsessed with space.

어렸을 때부터 저는 우주에 관심이 많았습니다.

Well, I was obsessed with nuclear science too, to a point,

원자력 과학에도 어느 정도 관심이 많았죠.

but before that I was obsessed with space,

하지만 우주에 관심을 가지기 전에는

and I was really excited about, you know,

우주인이 되고 싶었고

being an astronaut and designing rockets,

로켓트를 설계하고 싶었습니다.

which was something that was always exciting to me.

저한테는 그게 늘 굉장히 재미있는 일이었죠.

But I think I get to come back to this,

아까 이야기로 다시 돌아와서

because imagine having a compact reactor in a rocket

50~100 메가와트를 생산하는

that produces 50 to 100 megawatts.

소형 원자로를 로켓트에 설치한다고 상상해보세요.

That is the rocket designer's dream.

그건 로켓 설계자의 꿈입니다.

That's someone who is designing a habitat on another planet's dream.

다른 행성에 거주지를 만들려고 하는 사람의 꿈입니다.

Not only do you have 50 to 100 megawatts

여러분을 다른 행성으로 데려갈 수 있는

to power whatever you want to provide propulsion to get you there,

50~100 메가와트의 전력을 가질 뿐만 아니라

but you have power once you get there.

도착한 뒤에도 전력이 남아있죠.

You know, rocket designers who use solar panels

로켓트 설계자들은 태양 전지판이나

or fuel cells, I mean a few watts or kilowatts --

연료 전지를 써서 몇 와트나 몇 킬로와트를 냅니다. --

wow, that's a lot of power.

와, 어마어마한 전력이죠.

I mean, now we're talking about 100 megawatts.

우리는 이제 100 메가와트를 얘기하고 있어요.

That's a ton of power.

1톤의 힘이죠.

That could power a Martian community.

화성 거주지에 전력을 공급할 수 있습니다.

That could power a rocket there.

화성에 있는 로켓트에 전력을 공급할 수 있죠.

And so I hope that

그래서 저는

maybe I'll have an opportunity to kind of explore

핵에 관한 열정을 탐구함과 동시에

my rocketry passion at the same time that I explore my nuclear passion.

로켓에 관한 열정도 함께 탐구할 기회를 가지면 좋겠습니다.

And people say, "Oh, well, you've launched this thing,

사람들이 얘기하죠. "오, 이런 것을 발사하다니,

and it's radioactive, into space, and what about accidents?"

방사능을 갖고 있는데 우주로 내보내면 사고가 났을 때 어떻게 할거야?"

But we launch plutonium batteries all the time.

하지만 우리는 플루토늄 전지를 늘 발사합니다.

Everybody was really excited about Curiosity,

모두가 화성 탐사선 "호기심(Curiosity)"호에 흥분했었죠.

and that had this big plutonium battery on board

"호기심"호는 커다란 플루토늄 전지를 갖고 있는데

that has plutonium-238,

그 안에 플루토늄-238 이 들어있고

which actually has a higher specific activity

저농축 우라늄 연료를 쓰는 이들 용융 염 원자로보다

than the low-enriched uranium fuel of these molten salt reactors,

더 높은 비방사능을 갖고 있습니다.

which means that the effects would be negligible,

그말은 방사능의 영향이 무시할 정도라는 뜻입니다.

because you launch it cold,

발사할 때는 차갑게 하고

and when it gets into space is where you actually activate this reactor.

우주로 들어섰을 때 원자로를 실제로 가동시키니까요.

So I'm really excited.

그래서 저는 아주 신납니다.

I think that I've designed this reactor here

제가 설계한 이 원자로가

that can be an innovative source of energy,

혁신적인 에너지 자원이 될 수 있고,

provide power for all kinds of neat scientific applications,

여러 가지 과학적 장비에 전력을 공급할 수 있다고 생각합니다.

and I'm really prepared to do this.

저는 정말 이일을 할 준비가 되었습니다.

I graduated high school in May, and --

저는 5월에 고등학교를 졸업했는데

(Laughter) (Applause) —

(웃음) (손뼉)

I graduated high school in May,

5월에 고등학교를 졸업했고

and I decided that I was going to start up a company

제가 개발한 이 기술을 상업화하는

to commercialize these technologies that I've developed,

회사를 만들려고 합니다.

these revolutionary detectors for scanning cargo containers

화물 컨테이너를 스캔하는 혁신적인 감지기와

and these systems to produce medical isotopes,

의료용 동위 원소를 만들어내는 시스템,

but I want to do this, and I've slowly been building up

하지만 저는 이걸 하고 싶어요.

a team of some of the most incredible people

함께 일한 적이 있는 뛰어난 능력을 가진 사람들과

I've ever had the chance to work with,

천천히 팀을 꾸리고 있습니다.

and I'm really prepared to make this a reality.

이것을 현실로 만들 준비가 되었습니다.

And I think, I think, that looking at the technology,

제가 생각하기에 이 기술을 보면

this will be cheaper than or the same price as natural gas,

앞으로 천연 가스보다 싸거나 비슷한 값이 될 테고

and you don't have to refuel it for 30 years,

30년 동안 연료를 재주입하지 않아도 됩니다.

which is an advantage for the developing world.

개발도상국한테는 이점이죠.

And I'll just say one more maybe philosophical thing

철학적인 이야기 하나만 하고 끝내겠습니다.

to end with, which is weird for a scientist.

과학자로서는 좀 이상한 얘기일테지요.

But I think there's something really poetic

우리가 별까지 가는데 핵을 쓰는 것은

about using nuclear power to propel us to the stars,

정말 시적인 부분이 있습니다.

because the stars are giant fusion reactors.

별이야말로 거대한 핵융합 원자로이니까요.

They're giant nuclear cauldrons in the sky.

별은 하늘에 있는 거대한 핵 가마솥입니다.

The energy that I'm able to talk to you today,

제가 오늘 여러분 앞에서 이야기를 할 수 있게 해준 에너지는

while it was converted to chemical energy in my food,

제 음식 속에서 화학적 에너지로 바뀌었지만

originally came from a nuclear reaction,

원래는 핵반응에서 나왔습니다.

and so there's something poetic about, in my opinion,

그래서 핵분열을 완벽히 해서

perfecting nuclear fission

미래의 혁신적인 에너지 원으로 쓰는 것은

and using it as a future source of innovative energy.

상당히 시적이라고 생각합니다.

So thank you guys.

고맙습니다. 여러분.

(Applause)

(손뼉)