최근 네이처 커뮤니케이션물리학 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면 원자로에서 오랫동안 지속된 중성자의 클러스터링 효과가 처음으로 입증되어 원자로 안전을 개선하고, 보다 정확한 시뮬레이션을 돌릴 수 있게 됐다.

로스앨러모스 첨단 핵기술 그룹의 엔지니어는 중성자 충돌 현상은 이론적으로만 입증되었지 실제로 입증된 적은 없다고 전했다. 따라서 이번 연구결과는 중성자 핵분열과 더 많은 중성자 생성에 따라 비대칭 에너지가 생성되는 결과를 초래한다는 것을 보여준다.

특히 원자로가 처음 가동되기 시작할 때 이러한 클러스터링 변동을 이해하는 것은 안전과 시뮬레이션 정확성에 중요하다. 해당 연구는 프랑스의 방사선방호 및 원자력안전연구소(IRSN)와 원자력위원회(CEA)의 협력으로 이루어졌다.

연구에 따르면 원자로에서 각각의 중성자는 더 많은 중성자를 생성하기 위해 죽거나 핵분열할 확률이 50%정도 된다. 원자로의 중성자는 체계가 무너지더라도 다음 세대에서 완전히 소멸하여 더 많은 중성자를 생성할 수 있는 것이다. 이 개념은 생물학이나 역학과 같은 다른 과학 분야에서도 폭넓게 연구되어 왔으며, 연구팀은 이번 연구를 통해 사실 여부를 분석할 수 있게 되었다.

연구에 참여했던 연구자는 이같은 이론이 가리키는 현상이 나타나려면 중성자 집단이 미임계 상태가 돼 모든 중성자를 잃을 가능성이 있어야 하고, 이를 위한 연구 시스템을 갖춰야 한다고 주장했다. 이에 연구팀은 자발적 핵분열의 균형이 중성자 집단을 완전히 소멸시키지 못했고 중성자를 군집화함으로서 생성되는 에너지 폭발을 줄이는 경항이 있다는 것을 밝혔다.

전 세계적으로 대체 에너지 모색이 한창인 가운데 원자로 개발을 통한 에너지 개발 연구가 이번 연구 발표에 힘입어 박차를 가하고 있다.


최유정 글로벌이코노믹 기자 ahjw25@g-enews.com