미 국방부, 원격지 기지 전력 공급 위해 소형 원자로 개발 계획

미 국방부 관계자들은 최근 국방부가 C-17 수송기가 엄중한 장소로 날아가 군사 기지에 전력을 공급할 수 있는 핵 마이크로 원자로를 건설할 것이라고 발표했다.

미 국방부 전략 능력국(Strategic Capabilities Office)은 13일 발표한 성명에서 "프로젝트 펠레(Project Pele)"에 대한 환경 영향 보고서 작업에 따른 건설 및 테스트 결정을 발표했다.

이 프로젝트의 프로그램 관리자인 Dr. Jeff Waksman은 사무실에서 앞으로 몇 주 안에 버지니아주 린치버그에 있는 BWXT Advanced Technologies, LLC와 메릴랜드주 그린벨트에 있는 X-energy, LLC가 제출한 두 가지 설계 중 하나를 선택할 것으로 예상한다고 말했다. 

그러나 많은 핵 과학자들과 감시자들은 그러한 장치의 필요성에 대해 의문을 제기해 왔다. 최근 몇 년 동안, 그들은 원자로나 연료가 공격 중에 손상되거나, 도난당하거나, 치명적인 고장을 경험할 경우 잠재적 오염에 대한 통렬한 보고서, 논평 및 분석을 발표했다.

앨런 쿠퍼먼 교수는 밀리터리 타임즈와의 인터뷰에서 "내 걱정은 완화되지 않았을 뿐 아니라 실제로도 커졌다"고 말했다.

적어도 2010년 이후로 개념의 제도판 단계는 시작과 발작에 따라 진행되었지만, 실제 최종 설계와 "벤딩 메탈" 단계는 아직 시작되지 않았다.

정부 문서에 따르면, 육군은 원래 2020년 3월에 3개 회사에 4,000만 달러의 계약금을 지급했다.

2020 회계연도에 미 국방부는 이 프로젝트에 6,300만 달러를 예산으로 책정했고, 이어서 2021 회계연도에 7,000만 달러를 추가로 책정했다. 펠레 프로젝트 보고서는 4세대 원자로가 이 기술을 상업적으로 채택하기 위한 "패스파인더"라고 환영하고 있다.

"펠레"라는 별칭은 유명한 브라질 축구선수가 아니라 불과 화산의 여신이자 하와이 제도의 신화적 창조자인 하와이 신 펠레를 가리키는 말이다. 하지만 물론, 이 프로젝트에는 '지속적인 효과를 위한 휴대용 에너지'라는 약어가 있어야 한다.

이 계획은 3-4개의 20피트 컨테이너에 들어갈 수 있는 40톤 원자로를 요구하고, 일단 설치되면, 연료를 재보급하기 전에 최대 3년 동안 1~5 메가 와트의 전력을 공급한다.

웍스먼은 박사는 이 마이크로 원자로는 궁극적으로 아이다호 국립 연구소의 프로그램에서 사용되고 있는 새로운 종류의 핵 연료에 합류할 것이다. 테스트와 실험은 2024년에 이루어질 것이며, 2025년까지는 시연이 예상된다고 말했다.

박사는 "발전된 원자력 발전은 국방부와 상업 부문 모두에서 미국에 전략적인 판도를 바꿀 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. "이것이 채택되려면, 먼저 실제 작동 조건에서 성공적으로 입증되어야 한다."

하지만 쿠퍼만 교수는 걱정거리가 있다. 그는 오스틴의 핵확산 방지 프로젝트에서 텍사스 대학의 코디네이터이며, 21페이지에 달하는 국방부의 프로그램에 대한 보고서를 작성했다.

염려하는 과학자 연합(Union of Concerned Scientists)의 원자력 안전 프로젝트 회원들은 또한 2019년 아미 타임즈에 이러한 설계 개념에 대한 육군의 자체 보고가 그러한 미세 반응기가 "직접 운동학적 공격에서 살아남을 것으로 기대되지 않을 것"을 보여준 것에 대해 큰 우려를 가지고 있다고 말했다.

웍스먼은 박사는 이번 주 아미타임스에 이 같은 우려에 대해 "마이크로 리액터는 엄격한 위치에 사용될 것"이라며 "이들 중 일부는 2018년 육군 G-4 보고서인 '지상운전을 위한 이동식 원전 사용에 관한 연구'에서 확인됐다"고 두가지 답변을 했다. 

그것들은 포트 그릴리, 알래스카, 라제스 필드, 아조레스와 같은 장소들을 포함한다.

둘째, 웍스먼은 박사는 "고온 가스 원자로"인 신형 원자로와 고분자 저농축 우라늄 3구조 등방성 연료로 알려진 연료 공급원 모두 구세대 원자로와 연료보다 더 많은 안전 조치를 제공한다고 말했다.

박사는 이 디자인에는 현재 기밀로 분류된 보호 기능도 내장돼 있다고 말했다. 게다가, 지휘관들은 방호벽이나 원자로를 지하에 묻음으로써 보호를 강화할 수 있다고 그는 말했다.

그는 "이것은 매우 탄력적이다,"라고 말했다.

연료 유형은 또 다른 보호층을 제공합니다.

웍스먼은 "우라늄은 지름 1mm 미만의 수백만 개의 작은 조약돌에 담겨 있다"고 말했다. "각 연료 펠릿은 그 자체의 장벽입니다."

그러나 쿠퍼맨과 캘리포니아 버클리 대학의 핵공학 박사 후보인 제이크 헤클라와 같은 비평가들은 캡슐화에 의존하는 것은 위험하다고 말했다.

쿠퍼먼 교수는 연료 알갱이가 먼 거리에 흩어져 있을 수 있다고 말했다. "펠릿은 기지 주변을 날아다니고 방사능은 피복재 바깥으로 스며든다."

그는 핵물질을 포함하는 "최후의 방어선"으로서 캡슐화 또는 피복재에 의존하는 것은 "잠재적인 사고로 인한 결과의 현실"을 무시했다고 말했다.

2018년 보고서에 따르면, 육군 G-4 연구를 이끈 초기 기반 중 하나는 전진 작전 기지에서 그러한 마이크로 원자로를 사용하는 것이었다. 이라크와 아프가니스탄에서 작전 중 군이 목격했던 연료 소모와 잦은 보급선 공격을 줄일 수 있다는 아이디어였다.

웍스먼은 "현재 펠레 마이크로 원자로 한 대가 연간 최대 100만 갤런의 디젤 연료를 절약할 수 있을 것으로 추정된다"고 말했다.

그러나  웍스먼 박사는 개발 중인 마이크로원자로의 계획은 전술적 환경에서 사용하기 위한 것으로 간주하지 않는다고 덧붙였다.

과거 보고서와 현재 계획의 불일치에 대해 압박받았을 때, 전략 능력실 대변인은 티모시 고먼 중령은 "어떤 새로운 시스템이든 목표로 삼아야 할 것은 '낮은 곳의 과일(*따기 쉬운 것)'이다."라고 말했다.

"해군에게 있어 원자력의 가장 낮은 열매가 잠수함이다. 고먼은 e메일에서 "육지에 기반을 둔 원자로의 경우 전술적 지대에서 이동하는 것은 과실이 낮지 않기 때문에 이들 원자로의 조기 적용으로 볼 수 없다"고 말했다.

쿠퍼만과 헤클라는 그것이 미래 버전의 마이크로 원자로가 최전방 근처에 배치되지 않는다는 것을 의미하지는 않는다고 지적하며, 이로 인해 적들의 직접적인 공격 목표가 될 것이라고 말했다.

쿠퍼만은 "이런 종류의 원자로는 그런 종류의 공격을 위한 좌식 오리"라고 말했다.

그러나 쿠퍼만은 전방 작전 기지에서 비전술적이고 엄격한 지역으로의 적용 변경에서 또 다른 문제를 보고 있다.

쿠퍼만은 "이동식 원자로의 전체 목적은 전쟁 지역에 신속하게 배치하는 것"이라고 말했다. "원격 기지는 오래 지속되고 있다. 그들은 원자로가 필요 없는 원격 기지에 모바일로 배포할 수 있도록 비싸고 튼튼한 원자로를 만들고 있다."

고먼 중령은 이 프로그램이 섬 위치를 위한 원자력 발전을 추구하며, 엄밀히 말하면, 마이크로 리액터는 "이동식"이라기보다는 "이동식"이라고 밝혔다. 펠레 프로토타입의 빠른 설정 옵션은 현재의 대형 디젤 발전기를 능가할 것이다. 이 발전기는 설치하는데 2주나 걸릴 수 있다.

고먼 중령은 이메일 답변에서 "이동 가능한 전력의 이점은 필요한 곳으로 빠르게 이동하며, 안정적인 인프라 없이 엄격한 위치에서 전력을 설정할 수 있다는 것입니다"라고 말했다.

헤클라는는 또한 이동 용도가 혼란스럽다는 것을 알았다.

헤클라는 "정말 할 말을 잃었다. "나는 지난 몇 년 동안 이 미세 원자로들에 대한 많은 정당성을 들었다"고 말했다.

소규모 원자로는 육군에서 반세기로 거슬러 올라가는 역사를 가지고 있지만, 결과는 엇갈린다. 그 원자로들은 훨씬 더 오래된 설계 유형이었다.

보다 최근에, 마이크로 원자로의 개념과 디자인이 10년 이상 펜타곤의 홀을 떠돌고 있다.

냉전 시대의 육군 원자력 프로그램은 1954년부터 1977년까지 운영되었고, 8개의 소형 원자로를 건설했다. 그 원자로들은 1 메가와트에서 10 메가와트의 전력을 생산했다.

8개의 원자로 중 5개는 다음과 같이 사용되었다.

- PM-1 원자로는 1962년부터 1968년까지 와이오밍 선댄스에서 사용되었다.
- PM-2A는 1961년부터 1964년까지 그린란드의 캠프 센추리에서 사용되었다.
- PM-3A는 1962년부터 1972년까지 남극의 맥머도 기지에서 사용되었다.
- ML-1은 1962년부터 1966년까지 개발 테스트에 사용되었다.
- MH-1A는 1965년부터 1977년까지 파나마 운하 지대에서 사용되었다.

1961년 아이다호 국립 원자로 시험소의 SL-1 원자로의 노심 용융과 폭발로 3명의 운전자가 사망하면서 8개의 설계 중 하나에서 큰 실패가 일어났다. 이 시험소는 현재 아이다호 국립 연구소로 알려져 있으며, 새로운 프로젝트 펠레 마이크로 원자로의 시험장으로 계획되어 있다.

보도에 따르면, 세 개의 원자로가 남극, 그린란드, 알래스카에 배치되었지만, "신뢰할 수 없고 운영하는데 비용이 많이 든다"고 증명되었다.

웍스만은 오래된 디자인이 문제가 있었다는 것을 인정했다.

"확실히, 그들은 매우 안전하지 않았습니다,"라고 그는 말했다.

그러나 그는 특히 분쟁지역을 통해 장기적이고 취약한 공급선을 제거함으로써 얻을 수 있는 이득은 이 사업의 중요성을 더하고 있다고 말했다.

2018년 육군 G-4 보고서는 마이크로 원자로를 설치할 수 있는 위치 또는 템플릿으로 다음과 같은 위치를 열거했다.

- 그린란드 툴레
- 콰잘린 환초
- 쿠바 관타나모 만
- 디에고 가르시아
- 괌
- 어센션 섬
- 푸에르토리코 부카난 요새
- 아프가니스탄 바그람 공군기지
- 쿠뭬이트 캠프 부에링
- 알래스카 포트 그릴리
- 아조레스 제도 라제스 필드

더 최근에, 국방고등연구계획국(DARPA)은 2010년에 산업계에 마이크로 원자로에 대한 정보를 요청했다. 이 기관은 프로그램 컨셉을 개발하기 위해 2012 회계연도에 1,000만 달러를 예산으로 책정했으며, 이 프로그램을 만들기 위해 6년 동안 1억 5천만 달러를 지출할 것을 제안했다.

그 당시 자금 부족이 그 프로그램을 죽였다.

그러나 의회 문서에 따르면, 2014년 의회는 전진 또는 원격 운영 기지를 가동하는 "소형 모듈식 원자로"에 대한 보고서를 위한 연간 예산 패키지에 법안에 포함시켰다.

국방과학위원회가 작성한 2016년 보고서는 원자로가 제공할 수 있는 전력 요건을 제시했다. 그리고 2018년 육군 G-4 보고서는 이 기술을 추구하기 위해 과학 위원회의 권고를 채택했다.

비평가들은 앞으로 몇 달 안에 설계를 선택하고 2년 안에 시험용 마이크로 원자로와 연료를 제자리에 두어야 하는 현재의 일정이 너무 빠르다고 말했다.

헤클라씨는 "이 같은 일정은 새로운 원자로 설계에 들어가는 일부 부품의 개발 일정보다 짧다"고 말했다.

그러나 웍스만은 1970년대 이후 미국에서 건설된 최초의 육상형 원자로는 성공하기에 충분한 기술, 지원, 연구를 갖추고 있다고 말했다. 그는 이 시제품은 또한 향후 소형 원자로의 개발과 실전 배치 시간과 비용을 줄이는 데 도움이 될 것이라고 덧붙였다.