고온 플라즈마 밀폐장치에서의 헬륨 플라즈마와 금속표면과의 상호작용(Helium Plasma-Metallic Surface Interaction in High Temperature Plasma Confinement Devices)

전문가 제언

□ 수소를 이용하는 핵융합에너지는 그 자원의 무한성 때문에 꿈의 에너지원이라 불리고 있지만, 한편으로 지구온난화 문제가 시대의 화두가 되고 있는 21세기에는 온실가스를 방출하지 않는 청정한 에너지자원이라는 점에서도 조속한 실용화가 요망되고 있다.

□ 현재의 핵융합 기술은 들어간 에너지보다 나오는 에너지가 많은 즉, 임계(breakeven) 조건은 달성하였지만, 플라즈마에 추가적인 에너지공급 없이 연쇄반응을 지속할 수 있는 점화(ignition) 조건에는 도달하지 못하고 있으며, 이후에도 발전용 핵융합로 설계, 경제성 달성 등의 공학적인 실증단계가 남아 있기 때문에 핵융합은 세계적으로 2050년까지 실현한다는 장기적인 목표가 설정되어 있다.

□ 핵융합로의 실현에는 재료개발이 또 하나의 관건이 되고 있는데, 특히 고온 및 고에너지 입자가 조사(照射)되는 환경에 장기간 노출되는 내벽재료 개발은 가장 중요한 과제 중의 하나이다. 내벽재료로는 텅스텐이나 베릴륨이 고려되고 있으며, 고에너지 헬륨입자의 일부가 이들 재료의 격자결함과 강한 상호작용을 일으키고 헬륨기포를 형성하면서 재료에 손상을 발생시키는 현상은 재료개발에 큰 문제가 되고 있다.

□ 고온 플라즈마 밀폐장치를 이용한 플라즈마-표면 상호작용(PSI, Plasma Surface Interaction)은 활발하게 연구되고 있지만, 실험장치의 플라즈마 방전시간이 짧고 수소 플라즈마를 이용한 실험이 대부분이어서 헬륨 플라즈마 PSI 연구가 미흡한 실정이다. 이 자료는 장시간의 헬륨 플라즈마방전이 가능한 일본 Kyusyu대학의 초전도 토로이달자장실험장치 TRIAM-1M과 핵융합과학연구소의 LHD(Large Helical Device)를 사용하여 헬륨 PSI를 연구한 결과를 기술하고 있다.

□ 우리나라도 초전도 토카막 핵융합연구장치(K-STAR)를 건설하고 있고 국제핵융합실험장치(ITER) 건설에도 참여하며 핵융합 선진국으로 도약하고 있어 이 자료의 내용은 도움이 되며, 특히 헬륨 플라즈마 글로우방전 세정은 내벽재료의 손상이 크고 진공특성 제어에 나쁘기 때문에 네온과 수소를 병용한 세정으로 전환한 연구결과는 참고할만하다.

저자

YOSHIDA Naoaki

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2005

권(호)

81(1)

잡지명

Journal of plasma and fusion research(N073)

과학기술
표준분류

재료

페이지

31~35

분석자

김*철

분석물

• 고온 플라즈마 밀폐장치에서의 헬륨 플라즈마와 금속표면과의 상호작용.pdf [186,452 byte]

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