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미시적 난류에 대한 시뮬레이션

전문가 제언: ○ 핵융합장치에서 자장 가두기 플라스마 내의 유체의 거동은 일반적으로 난류수송이며, 이 난류수송은 장치의 가두기 성능을 좌우하고, 핵융합의 실현을 위해 중요하며, 수송기구의 이해와 수송현상의 예측과 그 제어는 핵융합연구의 중심과제라고 말하고 있다. 이러한 수송기구의 이해와 예측은 기본방정식에 의거한 해석적 연구에 추가하여, 대규모의 컴퓨터에 의한 시뮬레이션이 유력한 수단이 되고 있다.

○ 최근에는 컴퓨터에 의한 계산기술과 플라스마모델의 발전에 따라 난류수송에서의 밀도, 온도, 유동장, 전자장 등을 수치 시뮬레이션에 의해 계산할 수 있게 되었으며 이를 위한 전산 코드가 미국을 위시한 각국에서 개발되어 연구에 이용되고 있다. 여기서는 이러한 전산코드 간의 계산결과의 일치, 또는 불일치를 지적하였으나 이보다는 실제 수행한 실험결과와의 일치, 불인치가 중요하다고 생각된다. 실험결과는 시뮬레이션에 의한 계산결과를 실증하는 것이기 때문이다.

○ 미시적 난류는 거시적 장치 사이즈에 비해 매우 작은 공간 스케일을 갖는 유동구조를 다루어 플라스마 내 유동을 시뮬레이션 하는 것으로 종래의 거시적 스케일에서는 자기 유체역학 등의 유체 모델을 사용하여 유체 난류를 해석해왔다. 여기서 제안한 미시적 난류 시뮬레이션에서는 입자 운동론적 효과를 고려한 유체모델로 확장하여 난류특성을 보다 정밀하게 계산하는 것으로 생각된다. 그러나 미시적 난류 시뮬레이션에서는 세밀한 공간분해능으로 장시간에 걸쳐 계산해야 하기 때문에 막대한 계산기 자원과 시간이 필요하게 되며 따라서 실제 핵융합장치의 설계 측면에서는 종래의 방법과의 득실을 검토해 볼 필요가 있다고 본다.

저자: Tomohiko WATANABE, Hideo SUGAMA
자료유형: 학술정보