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핵융합로의 연료보급과 열·입자제어

전문가 제언: ○ 최근의 핵융합 연구는 상전도 토카막 연구에서 선진 플라스마(advance plasma) 연구로 발전하여 집중적인 연구가 수행되고 있다. 미국의 D111 -D, 독일의 ASDEX-U가 H모드에 이어 AT모드를 선보이자 일본의 JT-60U에서도 AT모드를 개발하였다. 그러나 AT모드 실험은 장시간 유지가 어렵고 짧은 순간에 실험이 종료되는 기술적인 한계가 있다.

○ 현재까지의 핵융합장치에서는 구리자석을 사용하는 장치의 경우에 플라스마가 짧게 끝나는 결과를 보이고 있으며 기존의 L모드에서 H모드, AT 모드 그리고 Hybrid 모드로 발전하고 있는 상태이다. 최근에 이러한 실험을 수행한 핵융합 장치로는 D111-D, ASDEX-U, JT-60U 등이 있으며 굵고 짧은 실험결과를 나타내었다.

○ 한편 Tore-Supra, LHD, HT-7, TRIAM-IM은 초전도 장치로서 소위 가늘고 긴 실험결과를 보이는데 플라스마가 길게 유지됨으로써 기술적으로 상당히 발전하였으나 플라스마의 형상과 수치가 상대적으로 낮았다.

○ 따라서 앞으로 핵융합연구 장치에서의 연구개발은 H모드의 초전도 핵융합장치로서 성능향상, 플라스마 운전 장시간유지, 경제성을 위한 AT 모드, Hybrid 모드를 달성하고 장치의 안정화로의 모드 변환 자유도를 확보하며 재료에 대한 기반기술의 축적이 반드시 이루어져야 한다.

○ 본 자료에서는 노심 플라스마의 정상화를 위한 효율적 연료보급과 열 및 입자의 순환을 위한 제어 방법에 대해 설명하고 있다. 또한 안정된 열 수지와 입자의 물질수지를 위한 방법으로서 펠릿 입사를 제안하고, 이에 따른 플라스마 특성에 미치는 영향을 토카막 장치와 나선형 장치에 대해서 설명하고 있다.

○ 향후 우리나라의 핵융합발전에 대한 연구가 일정단계에 도달한 후에는 정상상태와 안정화 유지를 위한 참고자료로서 이 자료가 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

저자: TAKENAGA Hidenobu, MORISAKI Tomohiro
자료유형: 학술정보