태양을 만드는 사람들

들어가며
프롤로그
솟아오른 또 하나의 태양
1부 별이 빛나는 이유
한 물리학자의 부고 | 두 얼굴의 뮌헨 | 별이 간직한 비밀 | 우리는 태양을 무엇이라고 생각했을까
아인슈타인의 E = mc2 | 질량은 어떻게 에너지로 바뀌는가 | 태양의 심장을 갖고 싶다 | 쿨롱 반발력을 넘어서려면 | 밝혀진 별의 비밀 | 태양과 별의 운명 | 페르미가 알아낸 E = mc2의 암시
핵분열 현상의 발견 | 핵분열의 두뇌는 미국으로 | 화성인이 시작한 원자폭탄 | 죽음의 태양 | 파괴를 넘어 홍익으로 | 저무는 거인들의 시대 | 인공 핵융합의 꿈
2부 토카막의 탄생
지구에 태양을 만들다 | 소련의 비밀연구소
첫 번째 문제: 태양을 만들 연료를 찾아라 | 태양의 핵융합 반응을 이용한다고 | 다양한 핵융합 반응 | 수소를 이용한 핵융합 | 중수소-삼중수소 반응을 이용한 핵융합 | 더욱 청정한 핵융합 연료를 찾아서
두 번째 문제: 태양을 어떻게 가둘 것인가 | 다르지만 서로 같은 문제 | 물질의 첫 번째 상태, 플라즈마 | 태양이 우주 공간에 뭉쳐 있는 이유 | 플라즈마 입자를 길들이는 몇 가지 방법 | 최초의 핵융합
가둬 놓을 수만 있다면 | 레이저로 만든 태양 | 전기장으로 가둔 태양 | 번개가 준 선물 | 시작도 끝도 없는 도넛 | 오로라를 만들어 보자 | 페르미는 알고 있었다 | 사각 지대에 빠지다 | 미국에서 온 소식
원인은 불안정성 | 사라진 평형 | 휴가를 떠나자 꼬인 밧줄이 보였다 | 영국을 방문한 소련 원자폭탄의 아버지 | 마법의 튜브
마침내 탐과 사하로프가 | 마법의 끝 | 스위스에 걸린 슬로건 | 주목받지 못한 탄생 | 정체된 태양 | 다시 한번 재 보자 | 태양의 패턴 | 누가 감히 토카막에 견줄 것인가 | 토카막 열병
3부 인공 태양으로 가는 길
꿈은 여기까지인가 | 독일에서 나온 돌파구 | H-모드의 발견 | H-모드는 어떻게 얻어졌을까 | H-모드는 어떻게 생겨나는 것일까 | 맥주통이 열렸다
1억 도를 향하여 | 진격의 거대 장치들 | 발상의 전환과 토카막 업그레이드 | 유럽연합과 미국의 총성 없는 전쟁 | 핵융합 에너지 시대로 가는 지름길 - ITER
4부 핵융합 발전이 가능하려면
핵융합로에서 전기를 꺼내는 방법 | 블랭킷은 핵융합 공학의 꽃 | 핵융합로의 조건
아직 풀지 못한 문제들 | 플라즈마의 불안정성 제어 | 경계면 불안정성 | 플라즈마 붕괴 | 고성능 플라즈마의 장시간 운전 기술 | 핵융합 극한 재료
5부 우리나라의 핵융합
핵융합 상용화를 향한 세계 각국의 발걸음
우리나라 핵융합 연구의 발자취
- SNUT-79와 핵융합 연구의 태동 | - KT-1, 핵융합 에너지 개발의 토대 | - 카이스트-토카막
- 한빛 자기 거울 장치 | - 우리나라 최초의 구형 토카막, VEST
- 한국의 별, KSTAR
초전도 토카막의 등장과 핵융합 세계 질서의 재편 | 한국의 ITER 가입 | 핵융합 상용화를 향한 우리나라의 발걸음
에필로그
이 책에 나오는 주요 인물들
참고문헌 찾아보기

이런 문제에 당면했을 때에는, '왜 그럴까?'라는 과학자의 이론이나 수학자의 계산보다 '어떻게 문제를 해결하지?'라는 공학적 접근이 필요했던 것이다. 아니면 예술가의 육감이라던지.
"혹시 모스크바 전력 기술 연구소에서 발전소 설계와 건설에 경험이 많은 나탄 야블린스키는 어떨까요?"
아르치모비치는 야블린스키에게 장치의 제작을 맡겼다. 야블린스키는 우리와 밀접하게 교류하며 장치 설계를 시작했다. 골로빈과 야블린스키는 토러스 축 방향의 자기장 세기가 둘레 방향의 자기장보다 크도록 설계의 방향을 잡았다. 이렇게 1958년에 첫 번째 토카막 장치가 완성되었다. 이름은 T-1이었다.

ZETA의 존재와 중성자 검출 소식이 조금씩 언론에 새어 나가기 시작했다. 공식적인 대응이 필요했다.1958년 1월 25일, 소너맨은 《네이처》에 ZETA의 실험 결과를 발표했다. 검출된 중성자에 대해서는 매우 조심스럽게 접근했다. ZETA의 실험 결과에 언론은 대대적인 관심을 보였고, 하웰을 이끌던 콕크로프트가 기자 회견을 열었다. 그러나 그는 회견 도중 기자들의 유도 질문에 휘말려 ZETA에서 검출된 중성자가 핵융합에서 얻어진 것임을 확신한다는 부주의한 발언을 하고 말았다.이 소식은 곧 우리에게도 전해졌다. 아르치모비치를 비롯한 우리는 ZETA의 결과에 의문을 품었다. 5000만 도에서 핵융합 반응을 일으키는 것은 쉽지 않기 때문이었다. 미국의 스피처 또한 같은 의 견이었다. (……) 이 사건을 계기로 안타깝게도 ZETA 에 대한 지원은 중단되고 말았다.

1957년 7월 29일에 IAEA가 결성되었고, 이듬 해인 1958년 9월 1일부터 13일까지 스위스 제네바에서 제2회 원자력 에너지의 평화적인 이용을 위한 UN 국제 학회가 열렸다. 여기에는 핵융합이 학회의 주요 의제 중 하나로 채택되었다. ZETA 결과가 《네이처》에 발표되고 얼마 지나지 않아서였다.
(……) 아르치모비치는 소련 과학 아카데미의 대표로 나와 발표를 진행했다. (……) 두 번째로는 토러스 장치를 소개했다. 안정적인 플라즈마를 얻기 위해서는 토러스의 축 방향 자기장이 둘레 방향 자기장보다 커야 한다는 것을 이론적으로 보였고, 0.2밀리미터 두께의 스테인리스강으로 만든 '실험 장치(Experimental Arrangement)'로 이를 검증했다고 덧붙였다. 이 장치의 토러스 평균 지름은 1.25미터, 토러스 단면 지름은 0.5미터였다. 플라즈마 전류는 40만 암페어였고, 축 방향 자기장은 1.2테슬라였다. 전자의 온도는 아직 15만에서 25만 도에 불과했다. 아르치모비치는 온도가 높지 않은 원인을 플라즈마의 불안정성과 플라즈마를 가두고 있는 벽에서 나온 불순물에서 찾았다. 이 '실험 장치'가 바로 토카막이었다.