핵융합으로 고에너지 중성자를 만들어 동위원소를 더 저렴하게 생산할 수 있는 가능성과 그 응용을 살펴봅니다.
이 에세이에 도움이 된 대화와 정보를 제공해 준 Marathon Fusion의 Kyle Schiller에게 감사드립니다. 모든 오류의 책임은 저에게 있습니다.
현대 문명의 상당 부분은 새로운 물질을 만들거나(산화철을 금속 철로 바꾸는 용광로처럼), 에너지를 생성하기 위한 화학 반응 위에 세워져 있다. 이전에 살펴보았듯이, 화학 반응은 원자가 가장 바깥쪽 전자를 붙들고 있는 방식을 재배열하여 작동한다. 예를 들어 나트륨 원자와 염소 원자를 결합하면, 나트륨의 최외각 전자는 이온 결합을 통해 염소의 전자 껍질로 들어가며, 흔한 식탁용 소금인 염화나트륨이 만들어진다.
이런 종류의 화학 반응에서는 원자와 화학 결합 형태로 그 주위를 도는 전자만 옮겨 다룬다. 원자 내부, 즉 원자의 양성자와 중성자를 담고 있는 원자핵은 변하지 않는다. 그러나 적절한 조건을 만들면 원자의 내부 역시 재배열할 수 있다. 원자력 발전소를 가동하는 반응인 핵분열에서는 원자핵이 쪼개지며 여러 새 원자가 만들어지고, 그 과정에서 막대한 에너지가 방출된다. 태양 내부에서 일어나는 핵융합 반응에서는 수소 원자가 융합하고, 각 원자의 원자핵이 합쳐져 헬륨을 형성한다. Large Hadron Collider 같은 입자 가속기에서는 전자기장을 이용해 하전 입자들을 서로 충돌하도록 가속하며, 과학자들은 충돌로 생기는 여러 파편을 연구한다.
원자핵의 양성자 또는 중성자 수를 바꾸면, 이 핵반응들은 기존 화학으로는 만들 수 없는 물질을 만들어 낼 수 있다. 원자의 중성자 수를 바꾸면 해당 원소의 새 동위원소, 즉 같은 화학 원소이지만 질량이 다른 원자 변종을 얻는다. 양성자 수를 바꾸면 완전히 다른 원소가 되며, 어쩌면 자연에 전혀 존재하지 않는 원소일 수도 있다.
일반적으로 이런 반응의 생성물(이하 간단히 “동위원소”라고 부르겠다)은 불안정하다. 이들은 결국 더 안정적인 다른 동위원소로 붕괴하면서 방사선을 방출하며, 이 방사선은 여러 용도로 활용할 수 있다. 예를 들어 탄소 연대 측정은 생물체가 원자핵에 중성자 여덟 개를 가진 탄소 동위원소인 탄소-14를 흡수하고, 이것이 궁극적으로 안정적인 질소-14로 예측 가능하게 붕괴한다는 사실에 의존한다(“14”는 양성자와 중성자의 합을 뜻한다. 탄소-14는 양성자 여섯 개와 중성자 여덟 개를, 질소-14는 양성자 일곱 개와 중성자 일곱 개를 갖는다). 또 다른 공정인 방사선 용접 검사는 이리듐-192와 셀레늄-75 등 여러 방사성 동위원소가 방출하는 감마선을 이용해 용접부를 검사한다. 연기 감지기는 인공 원소 아메리슘의 동위원소인 아메리슘-241에 의존한다. 소량의 아메리슘이 방출하는 방사선은 챔버를 가로질러 전류가 흐르게 하지만, 챔버 안으로 연기가 들어오면 전기 흐름이 끊어져 경보가 작동한다.
현재 동위원소의 활용은 이를 만들기 어렵고 비싸다는 사실에 제약받고 있다. 그램당 가격으로 보면 동위원소는 지구상에서 가장 비싼 물질들 가운데 하나다. 또한 이를 생산하는 공급망은 흔히 매우 취약하다. 의료 영상에 널리 쓰이는 방사성 동위원소인 테크네튬-99m1은 또 다른 방사성 동위원소인 몰리브데넘-99의 붕괴를 통해 생산된다. 몰리브데넘-99는 다시 전 세계 소수의 원자로에서만 생산되며, 2024년에는 이들 원자로 일부가 수리를 위해 가동을 멈추면서 전 세계적인 공급 부족이 발생했다. 동위원소를 더 쉽고 저렴하게 제조할 수 있다면 더 싼 의료 치료, 더 나은 원자력 에너지원, 어쩌면 유용한 새로운 재료까지 수많은 가능성이 열릴 수 있다.
우리는 모두 인류가 알고 있는 모든 화학 원소를 나열한 주기율표에 익숙하다.
주기율표의 각 원소에는 원자번호가 있으며, 이는 원자핵 속 양성자의 수다. 원자핵에 양성자가 하나 있는 수소의 원자번호 1에서부터, 원자핵에 양성자가 118개 있는 인공 원소 오가네손의 원자번호 118까지 이어진다. 원소를 그 원소로 만드는 것은 원자 속 양성자 수다. 탄소는 언제나 양성자 여섯 개를 갖는데, 원자핵에 양성자가 여섯 개 있다는 것이 그 원자를 탄소로 만들기 때문이다.
그러나 원자핵에는 중성자도 있으며, 중성자 수는 달라질 수 있다. 예를 들어 지구상의 탄소 대부분은 양성자 여섯 개와 중성자 여섯 개를 가진 탄소-12다. 하지만 탄소의 약 1%는 중성자가 일곱 개인 탄소-13이다. 헬륨의 가장 흔한 동위원소는 중성자 두 개를 지닌 헬륨-4지만, 중성자가 하나뿐인 헬륨-3도 있다. 지구 해양의 물 분자 대부분은 중성자가 없는 수소(수소-1)로 이루어져 있지만, 물 분자 3200개 중 약 하나에는 중성자 하나를 가진 수소, 즉 중수소가 들어 있다(중수소로 이루어진 물은 때때로 “중수”라고 불린다).
아래에 보인 핵종 도표를 이용하면 동위원소를 시각화할 수 있다. 가로축은 원자핵의 중성자 수이고, 세로축은 양성자 수다.
핵종 도표, 링크 참조.
대부분의 원소에는 여러 동위원소가 있으며, 그중 대다수는 불안정하다는 것을 알 수 있다. 위 도표에서 검은색 동위원소만 안정적이고, 나머지는 모두 결국 붕괴한다. 위 도표의 빨간색 동위원소는 “베타 플러스” 붕괴 또는 전자 포획으로 붕괴하여 양성자를 중성자로 바꾼다. 청록색 동위원소는 “베타 마이너스” 붕괴로 붕괴하여 중성자를 양성자로 바꾼다. 노란색 동위원소는 알파 입자(양성자 두 개와 중성자 두 개)를 방출하는 “알파” 붕괴를 한다. 동위원소가 다른 동위원소로 붕괴하는 속도는 보통 “반감기”, 즉 시료의 절반이 방사성 붕괴하는 데 걸리는 시간으로 설명된다. 반감기는 수소-5의 극히 작은 1초 미만의 일부에서 우라늄-235의 수억 년까지 크게 달라질 수 있다.
안정적이거나 환경에서 발견될 수 있을 만큼 천천히 붕괴하는 동위원소는 때로 다른 동위원소에서 분리해 얻을 수 있다. 하지만 동위원소들은 화학적으로 동일한 경향이 있고, 대부분의 분리 방법은 원자 무게의 미세한 차이에 의존해야 하므로 이는 흔히 어렵다. 예를 들어 맨해튼 계획의 어려움 상당 부분은 핵분열을 일으킬 특정 우라늄 동위원소인 우라늄-235를 충분한 농도로 만드는 데 있었다. 우라늄-235는 천연 우라늄의 약 0.72%만 차지하며, 축구공 크기의 덩어리 하나를 생산하려면 작은 도시 크기의 처리 시설이 필요했다.
그러나 많은 동위원소는 자연에서 전혀 찾을 수 없다. 의료 영상에 사용하는 테크네튬-99m이나 몰리브데넘-99, 용접 검사에 쓰는 셀레늄-75에는 천연 공급원이 없다. 따라서 특정 동위원소를 제조할 수 있는 능력은 유용하다.
어떻게 할 수 있을까?
높은 수준에서 보면 동위원소 생성은 원자 내부를 재배열하는 일이다. 어떤 경우에는 자연 방사성 붕괴가 이를 수행한다. 예를 들어 연기 감지기에 쓰이는 아메리슘-241은 대부분 붕괴하는 플루토늄-241에서 나온다. 하지만 우리가 관심 있는 대부분의 동위원소에서는 자연 메커니즘에 의존할 수 없다. 대신 서로 다른 종류의 입자로 원자핵을 폭격하여 의도적으로 원자핵을 재배열해야 한다. 원자핵에 충돌시키는 입자의 종류, 그 입자의 에너지, 표적 원자의 성질에 따라 서로 다른 반응을 만들 수 있다. 이런 반응은 일반적으로 다음 형식으로 기술된다: target(input particle, released particle)product. 따라서 1917년 Rutherford가 질소 원자에 알파 입자를 충돌시켜 산소와 수소 원자핵(양성자)을 만들었을 때, 그 반응은 N-14(alpha,p)O-17이었다. 아래 그림은 여러 반응 유형과 그것들이 원자를 핵종 도표의 다른 위치로 옮기는 방식을 보여 준다.
Opus 5.5 제공
입자로 원자를 충돌시키는 방법에는 몇 가지가 있다. 하나는 발명으로 Nobel Prize를 받게 된 Ernest Lawrence가 1929년에 발명한 사이클로트론 같은 입자 가속기를 사용하는 것이다. 사이클로트론은 강력한 전자기장으로 하전 입자를 나선형 경로를 따라 가속한다. Lawrence는 27인치 입자 가속기로 헬륨 원자핵을 빛의 속도의 약 1%까지 가속할 수 있었다.
Lawrence가 사이클로트론을 만든 뒤 얼마 지나지 않아, 이 장치는 여러 동위원소 생산에 쓰이기 시작했다. 자연 발생 라듐은 이미 방사선 암 치료에 사용되고 있었고, Lawrence는 방사성 인-32처럼 사이클로트론으로 만든 동위원소를 의료 및 연구 목적으로 활용할 가능성을 조사할 인력을 고용했다. 안정적인 인-31보다 중성자가 하나 더 많은 인-32는 유망한 연구용 동위원소였다. 생물체가 자연스럽게 인을 흡수하고 축적하기 때문에, 그 인이 방사성이면 여러 대사 경로를 관찰하고 고도로 표적화된 방사선 치료도 가능해질 수 있었다. Lawrence는 실험적 암 치료와 생물학 연구를 위한 인-32 수요가 “거의 끝이 없었다”는 사실을 빠르게 알게 되었고, 1939년까지 12명의 암 환자가 사이클로트론에서 생산된 인-32로 치료받았다.
오늘날에도 입자 가속기는 동위원소 생산에 사용된다. 예를 들어 GE Healthcare는 여러 의료용 사이클로트론을 판매한다. GE PETtrace 800은 수소 또는 중수소 원자핵 빔(양성자 또는 양성자와 중성자의 결합)을 이용해 산소-15, 질소-13, 플루오린-18 같은 동위원소를 만들고, 이들은 이후 의료 영상에 사용된다.
입자 가속기의 단점은 대량의 물질을 효율적으로 생산하기 어렵다는 점이다. 의료용 가속기는 수백만 달러대 초반의 비용이 들고(이를 수용할 시설에는 수백만 달러가 추가로 든다), 매시간 먼지 알갱이 크기의 극히 작은 물질만 생산할 수 있다.
이는 주로 입자 가속기의 작동 방식 때문이다. 입자 가속기는 전자기장으로 입자를 가속하므로 전자, 양성자, 또는 양전하를 띤 원자핵 같은 하전 입자에만 작동한다. 전자는 강한 핵력을 느끼지 않기 때문에 핵반응을 일으키게 하기가 어려운 듯하다. 따라서 전자 가속기는 주로 전자를 다른 표적에 쏘아 감마선 방출을 유도하며, 이 빔 대부분은 열이 된다. 양성자나 알파 입자는 양전하를 띠므로 표적의 양전하 원자핵에 반발하고, 이 역시 전환 효율을 낮추며 처리해야 할 많은 열을 만든다. PETTrace 800이 플루오린-18을 만들기 위해 양성자를 사용할 때(산소-18을 투입물로 사용한다), 양성자 약 800개 중 하나만 산소 원자핵에 들어간다.
필요한 입자 충돌을 만드는 또 다른 방법은 중성자에 맞은 불안정한 원자핵이 갈라지는 핵분열을 이용하는 것이다. 이를 활용하는 방법은 몇 가지가 있다. 하나는 핵분열이 자연스럽게 만들어 내는 생성물을 단순히 수확하는 것이다. 예를 들어 몰리브데넘-99는 우라늄-235와 플루토늄-239의 분열 과정에서 자연적으로 만들어진다. 스트론튬-90 역시 핵분열의 부산물이며, 때때로 사용 후 핵연료에서 추출된다.
핵분열을 입자원으로 사용할 수도 있다. 우라늄-235의 분열은 중성자를 방출하며, 이 중성자로 여러 표적을 폭격해 동위원소를 생산할 수 있다. 널리 쓰이는 방사선원인 코발트-60은 예를 들어 코발트-59를 분열 원자로에 넣어 일부 원자가 중성자 포획으로 중성자를 흡수하게 함으로써 만들어진다.
방사성 동위원소의 원천으로 핵분열을 이용하는 일은 최초의 원자로가 만들어진 직후부터 시작됐다. Atomic Energy Commission가 최초의 원자력 발전소를 건설하기 훨씬 전부터, 이 기관은 의료 및 과학 연구용 원자로 생산 동위원소를 전국과 전 세계로 배송하고 있었다. 최초의 미국 민간 발전소인 Shippingport가 가동을 시작하기 1년 이상 전인 1956년에는 AEC에서 연간 50,000건의 동위원소 구매가 이루어졌다.
Life Atomic 제공.
그러나 핵분열을 동위원소원으로 쓰는 데도 단점이 있다. 우선 분열 원자로는 엄격한 규제를 받으며, 건설하기 어렵고 비용도 많이 든다. 또 분열 원자로가 생산하는 중성자 대부분은 특별히 고에너지가 아니며, 발전용 원자로에서는 원자에 충돌해 연쇄반응을 이어 갈 확률을 높이기 위해 대체로 의도적으로 감속된다. 평균적인 분열 중성자는 약 1.5–2 million electron volts (MeV)에서 생성되어 빛의 속도의 약 6.5%로 움직이지만, 발전용 원자로에서는 감속재를 이용해 약 0.025 electron volts까지 감속된다. 감속이 없더라도 대부분의 분열 중성자는 에너지가 상대적으로 낮기 때문에 많은 핵반응 속도가 느리고, 다른 반응들은 도달할 수 없다.
동위원소를 효율적으로 만들려면 훨씬 더 높은 에너지에서 많은 중성자를 생성할 방법이 필요하다. 그러면 입자 가속기 사용의 비효율을 피하면서도 여러 종류의 핵반응이 가능해질 것이다.
이를 위한 한 가지 방법은 핵_융합_이다. 핵융합 발전소 건설의 어려움에 관해서는 많은 이야기가 있었지만, 핵융합은 언제나 효율의 문제였다. 즉 반응에 투입하는 에너지보다 더 많은 에너지를 얻는 문제다. 애초에 핵융합 반응을 만드는 일은 결코 문제가 아니었으며, 핵융합 반응은 1930년대부터 실험실에서 만들어졌다. 그리고 이 핵융합 반응은 신뢰성 있게 고에너지 중성자를 생산한다. 핵분열도 고에너지 중성자를 만들 수 있지만, 그중 10 MeV를 넘는 것은 약 0.1%에 불과하다. 반면 수소-2(중수소)와 수소-3(삼중수소)를 융합할 때 만들어지는 중성자는 14 MeV 이상이다. 역사적으로 핵융합은 동위원소 생산에 사용되지 않았지만, 오늘날 여러 스타트업과 기관이 이 아이디어를 추진하고 있다. SHINE Technologies는 입자 가속기, 핵분열 반응, 핵융합 반응이 필요한 복잡한 공정을 통해 Mo-99를 만들 시설인 Chrysalis를 현재 건설하고 있다. 이탈리아의 SORGENTINA-RF program도 마찬가지로 핵융합에서 생성된 중성자를 사용해 Mo-99를 만들고자 한다. Marathon Fusion은 암 치료용 터븀-149와 악티늄-225 등 여러 동위원소를 핵융합 중성자로 만들고자 하며, 뉴질랜드 핵융합 스타트업 OpenStar도 그러하다.
고에너지 중성자를 생성하는 능력 외에도, 핵융합은 적어도 일부 동위원소 및 반응에서 동위원소 제조 비용을 극적으로 낮출 잠재력이 있다. 입자 가속기는 가동에 많은 에너지가 든다. GE의 PETtrace는 가동 중 약 75 kW를 소비하는데, 이는 전자레인지 75대를 동시에 켠 것과 대략 비슷하며, 무엇이든 생산할 수 있는 비용의 하한을 형성한다. 75 kW에서 플루오린-18 1그램을 생산하려면 약 0.7 terawatt-hours가 필요하며, 이는 미국 전체 전력 생산량의 약 1.5시간분이다.
의료용 동위원소 생산에서는 투여량이 미시적이므로 에너지 비용은 실제로 그다지 중요하지 않다(플루오린-18 600,000회분을 합친 무게는 소금 한 알갱이와 비슷하다). 그러나 그램, 파운드, 톤 단위의 대량 동위원소를 생산하려 한다면 이는 결국 제약 요인이 될 것이다. 또한 입자 가속기는 본질적으로 동위원소만 생산한다. 동위원소 가격은 시설 건설과 운영 비용을 회수할 수 있을 만큼 높아야 한다. 그러나 핵융합에서는 동위원소 생산 반응이 에너지도 함께 생산할 수 있다. 따라서 올바른 반응을 이용한다면 그 에너지 판매 수익으로 시설과 운영 비용의 일부를 충당할 수 있다.2 적절한 에너지 생산 핵융합 반응을 적절히 배치하면 동위원소를 훨씬 더 저렴하게 생산할 수 있을 법하다.
동위원소를 훨씬 더 싸게 생산할 수 있다면 무엇이 가능해질까? 주요 관심 분야는 몇 가지다.
의학
가장 비싼 동위원소가 일부 포함된 가장 큰 동위원소 시장 가운데 하나는 의료 분야다. 의료 영상용 동위원소에서는 환자에게 극소량의 방사성 물질을 투여하며, 이 물질은 신체에 흡수되어 일반적으로 특정 세포나 물질에 통합된다. 예를 들어 플루오린-18은 신체가 포도당인 것처럼 흡수하는 FDG라는 포도당 유사 분자에 결합한다. 동위원소가 방출하는 방사선을 추적하면 신체의 특정 부위나 생물학적 과정을 관찰할 수 있다.
의료용 동위원소는 방사선 치료에도 쓰인다. 일부 원소는 신체의 특정 부위에 자연스럽게 모이며, 방사성 동위원소를 이용해 표적 치료를 제공할 수 있다. 예를 들어 요오드는 갑상샘에 자연스럽게 모이고, 방사성 요오드-131은 갑상샘암 치료에 사용할 수 있다. 악티늄-225 같은 다른 동위원소는 조직 내에서 극히 짧은 거리만 이동하는 알파 입자를 방출하며, 이 역시 매우 표적화된 방사선 치료에 유용하다. 이런 동위원소를 더 잘 제조하는 공정은 기존 의료용 동위원소를 더 저렴하고 안정적으로 만들 수 있게 할 잠재력이 있다. 예를 들어 악티늄-225는 암 치료에 유망할 수 있는 동위원소지만, 현재 공급량은 너무 제한적이어서 이를 이용해 치료할 수 있는 환자는 연간 소수에 불과하다. 더 나은 공정은 완전히 새로운 의료용 동위원소의 생산도 가능하게 할 수 있다.
원자력 발전 투입물
분열 원자로와 핵융합로 모두 운전의 여러 부분에서 동위원소에 의존한다. 핵융합에서는 핵융합 주기 안에서 귀중한 삼중수소를 만드는 반응에 전체 리튬의 약 7%를 차지하는 리튬 동위원소 리튬-6가 필요하다. 이는 현재 값비싼 리튬 농축 공정을 통해 생산해야 하며, 이 공정은 현재 러시아와 중국에서만) 이루어진다. 마찬가지로 기존 분열 원자로에는 같은 공정으로 생산되는 극도로 순수한 리튬-7이 필요하다. 리튬-6가 너무 많이 든 천연 리튬은 중성자를 지나치게 많이 흡수하기 때문이다. TerraPower의 용융염 원자로 같은 새로 제안된 일부 분열 원자로는 또 다른 동위원소인 염소-37을 필요로 한다. 이 동위원소는 현재 그램 단위로만 생산되지만 톤 단위로 필요하다. 따라서 이런 동위원소를 신뢰성 있게 저렴하게 공급할 수 있다면 잠재적으로 매우 가치가 클 수 있다(다만 제가 이해하기로는 이들은 안정적이고 분리 공정으로 생산할 수 있으므로 의료용 동위원소보다 훨씬 가치가 낮다. 따라서 가까운 시일 내에 핵융합으로 생산되는 모습은 보기 어려울 듯하다).
원자력 배터리
여전히 다소 충분히 탐구되지 않은 수많은 원자력 기술 가운데 하나는 원자력 배터리다. 이는 소량의 방사성 물질을 사용해 전류를 생성하는 배터리다. 이런 배터리는 수십 년간 심박조율기에 사용되었고 우주선에 전력을 공급하는 데도 쓰이지만, 더 나은 배터리용 동위원소를 제조할 수 있게 된다면 해저 케이블 감시를 위해 영구적으로 잠수 상태를 유지할 수 있는 해저 드론 같은 다른 많은 용도를 찾을 수 있을 것이다.
재료
경우에 따라 핵화학 공정은 다른 방법으로는 얻기 어렵거나 비싼 “일반적인” 재료를 만들 수 있게 해 줄 수 있다. Marathon Fusion은 수은을 투입물로 사용해 금을 만들 수 있는 핵융합 중성자 구동 반응으로 지난해와 지난주에 큰 주목을 받았다.
저렴한 핵화학은 “동위원소적으로 순수한” 재료를 더 효율적으로 만드는 길도 열 수 있다. 자연에서 발견되는 대부분의 원소에는 여러 안정 동위원소가 있으므로, 이를 포함하는 광물이나 재료에는 서로 다른 동위원소가 섞여 있다. 예를 들어 강철은 철의 여러 안정 동위원소(철-54, 56, 57, 58)와 탄소의 안정 동위원소(탄소-12와 13)가 섞인 물질이다. 그러나 동위원소를 아주 저렴하게 만들 수 있다면, 실리콘-28만 포함한 반도체처럼 하나의 원소 동위원소만으로 재료를 더 쉽게 만들 수 있을지도 모른다.
어떤 경우에는 이런 동위원소적으로 순수한 재료가 흥미롭거나 유용한 물성을 가질 수 있다. 예를 들어 동위원소적으로 순수한 다이아몬드는 일반 다이아몬드보다 열전도율이 훨씬 높으며, 다른 많은 동위원소적으로 순수한 재료도 그런 듯하다. 또한 양자역학적 성질이 다르기 때문에, 동위원소적으로 순수한 실리콘은 양자 컴퓨터 제작에 유용하다.
역사적으로 동위원소적으로 순수한 재료를 생산하는 일은 너무 어려워서, 이 재료들에 관해서는 아직도 알려지지 않은 것이 많다. 동위원소 제조 비용을 낮추면 이 연구 분야가 활짝 열릴 수 있다.
많은 기술에서 그 영향의 크기는 얼마나 저렴해질 수 있느냐의 함수다. 태양광 발전은 수십 년간 학습 곡선을 따라 비용이 하락하기 전에는 틈새 발전 기술이었다. 철강은 Henry Bessemer 등이 저렴하게 생산하는 방법을 찾아내기 전에는 제한된 방식으로 쓰이는 비싼 재료였다. Ford의 Model T가 세상을 바꾼 것은 최초의 자동차여서가 아니라 Ford가 이를 매우 싸게 제조할 수 있었기 때문이다. 그러므로 기존의 어떤 물건을 훨씬 더 싸게 생산할 잠재력을 제시하는 기술은 언제나 내게 흥미롭고, 동위원소 분야에서 이것이 어떻게 발전할지 주목할 것이다.
테크네튬-99m은 “준안정” 상태, 즉 들뜬 상태에 있는 테크네튬으로, 결국 일반 테크네튬-99로 붕괴하면서 감마선을 방출한다.
구체적으로 대부분의 핵융합은 D-T 핵융합이라 불리는 중수소와 삼중수소를 투입물로 사용한다. 중수소는 매우 흔하지만 삼중수소는 희귀하고 비싸다. 그러나 핵융합 반응에 단계를 하나 추가하여 삼중수소도 생성하게 하면, 외부 공급원의 필요를 줄이거나 없앨 수 있다.
