구형 토카막으로 현실적인 핵융합 원자로 설계가 가능할 것인가 - 원자로 개념연구(Can We Obtain the Realistic Power Reactor in the ST Approach : Feasible Approach to the Power Reactor Concept)

전문가 제언

□ 기후변화나 환경문제 등이 세계적 관심사로 떠오르면서 태양열, 풍력, 바이오매스, 수력 등의 재생 가능한 에너지원 개발에 관심이 모아지고 있다. 원자력도 온실가스 배출량을 대규모로 감축할 수 있는 유력한 에너지원이며, 특히 핵융합에너지는 그 무한한 잠재성 때문에 인류의 미래 에너지원으로서 크게 기대되고 있다.

□ 핵융합을 위해서는 수소 플라즈마 온도를 1억도 이상으로 높이고, 열핵반응이 가능한 수준으로 플라즈마 밀도를 응축해야 하며, 연쇄반응을 위한 밀폐 공간을 만들어야 한다. 고온 플라즈마 밀폐방법으로는 중력, 자기장, 관성력 등의 여러 방법이 있으나, 지금으로서는 자기장을 이용하는 방법 특히, 토카막(Tokamak)이 가장 주목받고 있다.

□ 토카막은 러시아어로 토로이달(toroidal) 자장용기라는 뜻을 함축하고 있다. 1970년대부터 이러한 개념을 이용한 연구가 크게 진전되어 일본(JT-60U), 유럽연합(JET), 독일(ASDEX-U), 미국(DIII-D) 등이 중대형 토카막 실험시설을 건설하였다. 국제적으로도 500MW급 국제핵융합실험로(ITER)의 설계를 완료하고, 현재 유럽연합, 일본, 러시아, 중국, 미국, 한국의 6개국이 참여하여 ITER 건설을 위한 부지를 협의하고 있다.

□ 여기서는 중량 출력밀도를 중심으로, 초전도 토로이달 코일을 사용한 가로세로비(aspect ratio)가 작은 토카막(Tokamak) 원자로의 최적화평가와 핵융합원자로의 개념을 연구하고 있다. 상전도 코일 원자로는 코일로의 에너지손실이 커서 경제성 확보가 어렵지만, 초전도 코일 원자로는 두꺼운 차폐체 때문에 다소간 가로세로비가 커져도 소형 고성능화가 가능함을 강조하고 있다. 이 자료는 핵융합원자로의 개념구축 과정과 초전도/상전도 비교분석에 참고할 수 있는 좋은 자료라고 사료된다.

□ 우리나라도 1970년대부터 여러 기관에서 핵융합연구를 착수하였으나 국가차원의 연구는 1995년의 핵융합연구개발 기본계획이 확정되면서부터이며, 다소 늦은 출발에도 불구하고 지금은 기초과학지원연구원의 주도로 차세대 초전도 토카막 핵융합 연구장치(KSTAR) 프로젝트를 수행하며 핵융합 선진국으로의 도약을 준비하고 있다.

저자

NISHIO Satoshi

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2004

권(호)

80(11)

잡지명

Journal of plasma and fusion research(N073)

과학기술
표준분류

에너지

페이지

944~948

분석자

김*철

분석물

• 구형 토카막으로 현실적인 핵융합 원자로 설계가 가능할 것인가.pdf [214,760 byte]

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