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에르고드 층을 가진 나선형 디버터 배치에서 언저리 수송 장벽의 형성

전문가 제언: ○ 수학 통계에서 사용되는 에르고드(ergodic) 상태는 상당한 기간이 경과한 후 하나의 체계가 최초의 상태와 거의 비슷한 상태로 돌아가는 조건 하에 있는 상태를 말한다. Boltzmann은 카오스 분자이론을 설명하면서 입자의 각 운동은 에르고드 성질을 가진다는 이른바 에르고드 가설을 제안했다.

○ 자유도가 적은 규칙적 운동은 위상공간에서 토러스(torus)와 같은 비교적 간단한 기하학적 구조의 궤도를 가지나 에르고드 성질을 가진 입자의 운동은 어떤 공간에 집중되지 않고, 전체를 자유롭게 이동하는 것으로 카오스가 가지는 성질 중에서 가장 중요한 성질 중 하나이다.

○ 핵융합반응을 위해서는 수백만℃ 이상의 고온이 필요하게 되는데, 이러한 고온상태를 플라즈마라 한다. 플라즈마는 기체 상태이지만 고온으로 인해 고로로 전리되어 있어 그 거동이 기체와는 완전히 다르기 때문에 고체 액체 기체와 더불어 제4 물질상태로 불리기도 한다.

○ 플라즈마는 전체적으로는 중성자이지만 양음의 이온이 혼재해 있어 자체적으로 만들어지는 전기 자기장과 외부장에 의해 특이한 거동을 하게 된다. 플라즈마를 가두어두기 위해 연구되는 방법으로 토카막(Tokamak)이 있는데 토카막은 도넛형의 강력한 자장을 인가하여 그 속에 플라즈마를 가두어 두게 된다.

○ DIII-D 토카막은 미국 캘리포니아 주에 있는 General Atomics의 토카막으로 환상형의 자기장으로 고온의 플라즈마를 가두어 두도록 설계되어 있다.

○ 이러한 토카막 속에서 핵융합을 실현하기 위한 연구는 오랫동안 전 세계적으로 계속되어 왔으나 아직까지 성공하지 못 하고 있다. 그러나 이를 이용한 발전이 성공할 경우 에너지문제를 단숨에 해결될 수 있을 것이다. 그러므로 향후 이의 성공을 위한 연구가 지속될 것으로 예측하고, 그에 대한 발전을 기대하여 본다.

저자: TOI Kazuo
자료유형: 학술정보