대한민국: 새로운 텅스텐 다이버터 덕분에 KSTAR 핵융합로는 섭씨 1억도의 온도를 48초 동안 유지하는 데 성공했습니다.
한국의 KSTAR 핵융합로. 사진: KFE
한국핵융합연구소(KFE)의 한국형 초전도 토카막 핵융합로(KSTAR)가 사상 처음으로 섭씨 1억도의 온도를 달성했습니다. 이 성과는 2023년 12월부터 2024년 2월까지 진행된 시험 가동 중에 이루어졌으며, KSTAR 프로젝트에 새로운 기록을 세웠습니다.
KSTAR 원자로는 섭씨 1억도의 온도를 48초 동안 성공적으로 유지했습니다. 참고로 태양 핵의 온도는 섭씨 1500만도입니다. 더욱이, 이 원자로는 고온 한계 모드(H 모드)를 100초 이상 유지했습니다. H 모드는 안정적인 플라즈마 상태를 유지하는 자기 결합 핵융합의 고급 작동 모드입니다.
핵융합 반응은 별에서 빛과 열이 발생하는 과정을 모방한 것입니다. 이 과정은 수소 핵과 다른 가벼운 원소들이 융합하여 막대한 양의 에너지를 방출하는 것을 포함합니다. 전문가들은 핵융합 발전소를 이용하여 탄소 배출이 없는 무한한 에너지원을 만들 수 있기를 기대하고 있습니다.
한국 국가 과학 기술연구원(NST)에 따르면, 가장 효율적인 핵융합 반응을 위해 고온 고밀도 플라즈마를 장기간 유지할 수 있는 기술 개발이 매우 중요합니다. NST는 이러한 주요 성과의 핵심이 텅스텐 다이버터에 있다고 밝혔습니다. 텅스텐 다이버터는 자기 핵융합 장치의 진공조 바닥에 위치한 핵심 부품으로, 높은 표면 열 부하를 견디면서 배기가스와 불순물을 원자로 밖으로 배출하는 데 중요한 역할을 합니다.
KSTAR 팀은 전도성 소자에 탄소 대신 텅스텐을 사용하기 시작했습니다. 텅스텐은 금속 중 융점이 가장 높습니다. KSTAR가 H 모드를 더 오랫동안 유지할 수 있었던 것은 이러한 업그레이드 덕분입니다. NST는 "기존의 탄소 전도성 소자와 비교했을 때, 새로운 텅스텐 전도성 소자는 유사한 열 부하 조건에서 표면 온도가 25%만 상승합니다. 이는 장시간 고에너지 열 운전에 상당한 이점을 제공합니다."라고 설명했습니다.
텅스텐 도관의 성공은 국제 열핵융합 실험로(ITER) 프로젝트에 귀중한 데이터를 제공할 수 있습니다. ITER는 한국, 중국, 미국, 유럽연합(EU) 국가, 러시아 등 수십 개국이 참여하여 프랑스에서 개발 중인 215억 달러 규모의 국제 핵융합 초대형 프로젝트입니다. ITER는 2025년에 최초로 플라즈마 상태에 도달하고 2035년에 가동을 시작할 것으로 예상됩니다. 텅스텐은 이 원자로의 도관에 사용될 예정입니다.
Thu Thao ( Interesting Engineering 에 따르면)
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