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토카막 정상화의 현황

전문가 제언: ○ 핵융합 플라즈마는 일반적으로 토카막(tokamak)이라고 하는 도넛 형태의 용기 내에서 생성시키며, 플라즈마 입자들이 토카막 용기 내의 작은 단면 안에서 회전하도록 한다. 고온에서 형성된 플라즈마가 자연스럽게 도넛 표면을 돌면서 핵융합반응이 일어나도록 하려면 플라즈마 입자가 도넛 형태에 갇혀 빠져나가지 않고 유동하도록 하는 것이 핵융합의 안정화에 대단히 중요하다.

○ 플라즈마 유동이 자연스럽지 못하면 원심력에 의해 플라즈마의 도넛 형태가 바깥쪽으로 밀리면서 안정성이 깨어지고 일정한 형태 내에 플라즈마를 밀폐하는데 실패하게 되어 핵융합 반응을 원만하게 진행시킬 수 없다. 원심력에 의해서 뿐만 아니라 고 에너지 플라즈마의 대전물질은 바깥쪽으로 분산하려는 성질이 있다. 그러므로 핵융합반응의 성공은 에너지 준위가 높고 원심력을 받는 플라즈마의 안정성 여부가 좌우한다고 할 수 있다.

○ 토카막형 정상상태의 핵융합로 연구를 위해 세계 각국은 크기가 다른 다양한 장치를 이용한 실험과 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 연구결과에 대한 성과자료가 점점 축적되어 다음 단계의 연구에 활용할 수 있도록 준비되고 있다. 토카막 정상화를 위한 실험에서는 자발전류와 고 밀폐 플라즈마 특히, 내부 수송 장벽을 동반한 것이 발견되어 선진 토카막의 운전이 제안되었다.

○ 본 자료에서는 토카막의 정상화 연구에서 중요한 고 자발전류 플라즈마의 개발과 유지, 고 밀폐 플라즈마와 MHD 불안정성의 제어, 플라즈마의 고 압력화에 대해 설명하고 있다. 그리고 열/입자 제어와 플라즈마-벽 상호작용에 대한 현상과 정상 핵융합로 실현을 위한 향후의 과제에 대하여도 설명하고 있다. 이러한 해설이 향후 핵융합로 연구에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

저자: IDE Shunsuke
자료유형: 학술정보