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토카막 플라스마의 전류분포 제어

전문가 제언: ○ 핵융합발전의 실용화 장치로서 가장 가능성이 높은 것은 자기장 밀폐방식의 토카막(Tokamak) 장치인 것으로 평가받고 있다. 최근에 우리나라에서 건설을 완료하여 내년부터 운전을 시작할 KSTAR나 국제협력으로 건설이 시작되고 있는 ITER도 토카막 핵융합 장치이다.

○ 토카막 장치는 1965년 러시아의 아치모비치(Acimovic)가 발표한 후 세계적으로 그 성능의 우수성을 인정받아 대부분의 실험용 핵융합로는 이 방법을 채택하고 있다.

– 이 방법의 원리는 플라스마와 자기장과의 상호작용을 이용한 것으로서 플라스마 구성 이온과 전자는 자기력선 상에서 서로 반대 방향으로 나선형(helical) 운동을 하며 진행하기 때문에 자석의 위치 구성을 도넛 형태로 배열하면 자력선의 진행 경로가 가두어지게 되어 그 주위를 회전 운동하는 플라스마가 형성된다.

– 이 플라스마를 여러 가지 종류의 가열장치를 이용하여 가열하고 불안정성을 제어하면 핵융합 반응이 발생할 수 있는 환경을 만들 수 있다.

○ 토카막의 주요장치 구성은 플라스마를 발생시키고 가두는 진공용기, 플라스마를 제어하는 토로이달(Toroidal) 자석, 플라스마 진공 내에서 안정적인 상태를 유지하도록 제어하기 위한 폴로이달(Poloidal) 자석으로 구성되어 있다.

○ 토카막 장치에서는 평형을 유지시키기 위하여 플라스마 전류가 필요하며 이 전류가 형성하는 전류분포는 가두기나 안정성에 커다란 영향을 미치기 때문에 이 전류분포를 제어하는 것이 대단히 중요한 과제이다.

– 이 자료는 토카막 장치에 대한 전류분포 제어연구의 현황과 그 문제점을 기술하고 있다. 국내에서도 KSTAR이 건설 완료되는 등으로 핵융합 연구의 가속화가 기대되고 있는데 이 자료도 향후 발전을 위한 참고자료로 활용할 수 있을 것이다.

저자: SUZUKI Takahiro
자료유형: 학술정보