연구성과
연구성과
2020년KSTAR연구센터 초고온 토카막 플라즈마의 발생 및 장시간 운전연구
| 연구성과 | 초고온 토카막 플라즈마의 발생 및 장시간 운전연구 | |
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| 연구원 | 윤시우 본부장 (KSTAR 연구본부) | |
| 연구개요 | 중수소와 삼중수소간의 연속적인 핵융합반응을 위한 조건 중 하나인, 1억도 이상의 이온온도를 가지는 토카막 플라즈마를 발생하고, 이를 오랜 시간 지속시킬 수 있는 토카막 플라즈마 운전시나리오 연구 | |
| 연구내용 | 장치내벽과 접촉하지 않은 채 유지되는 플라즈마 형상(Upper single-null diverted configuration)에서 일반적인 고성능 운전모드(H-mode) 진입을 억제, 최대 4 MW 정도의 중성입자빔 가열장치로, 1억도 이상의 이온온도를 가지는 토카막 플라즈마의 발생을 전하교환 분광기 진단장치를 이용하여 확인 자기유체역학적(MHD, magnetohydrodynamic) 불안정성을 피해갈 수 있는 운전 영역을 탐구하여, 기존의 지속시간보다 2배 이상 늘어난, 20초 동안 1억도 이상의 이온온도 유지하는 운전시나리오 실증 |
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| 주요성과 | 과학적 가치 이온온도 1억도 및 장시간 유지가 가능한 플라즈마를 만들 수 있고, 또 쉽게 재현이 가능한 운전시나리오를 확보하여, 고온 플라즈마 관련 연구를 일관성 있게 진행할 수 있는 토대 마련 H-mode로 불리는 일반적인 고성능 플라즈마와 다르게, 바깥 쪽 경계영역에서의 에너지 및 입자 수송 장벽을 가지고 있지 않으면서도 중심부에서 높은 이온온도를 보이는데, 이를 꾸준히 연구한다면, ITER와 같은 공학적 실증로를 대상으로 한 새로운 운전시나리오의 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대 기술적 가치 기존의 장치 내벽과 접촉상태인 플라즈마 형상에서 시도되던 방식이 아닌, 내벽 비접촉 플라즈마 형상에서 고온 플라즈마 발생 시나리오를 추가로 보유 전년도 연구 결과(지속시간 8초)보다 길어진 시간 동안 고온 플라즈마를 유지(20초), KSTAR 장치의 고온 핵융합 플라즈마 실험연구 및 실증로 관련 연구에 활용할 가능성 높임 사회적 가치 핵융합 플라즈마 연구의 괄목할만한 성과로 새로운 미래에너지에 대한 필요성 및 핵융합 발전 가능성에 대한 대국민 인식 제고 |
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| 기대효과 | 중수소와 삼중수소 간의 연속적인 핵융합반응에 필요한 높은 이온온도를 달성하여 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발의 성과와 기존 운전시나리오의 문제점 중 하나인 대면 물질 부하의 우려를 낮춘 새로운 운전 시나리오 연구 기대 국제 공동실험 장치로서 KSTAR의 위상을 높이고 ITER 및 DEMO 와 같은 실증로 연구에 활용할 가능성을 보임. 또한 고온 플라즈마 유지 시간을 지속해서 늘리는 노력을 통한 학술 커뮤니티의 성장 및 인적 교류 활성화에 도움 |
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| 관련이미지 |  2020년도 KSTAR에서 수행한 이온온도 1억도 달성 |
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 KSTAR에서 수행한 고온 플라즈마 연구 결과 (년도별 기록) |
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