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2008년~2014년핵융합 노심 고효율 플라즈마 장시간 운전기술

(고효율 플라즈마 장시간 운전기술) KSTAR 장시간 고성능 플라즈마 운전제어 기술 개발에 대한 기술적 의미 및 연구내용, 주요 성과, 기대효과, 파급효과, 관련그림 입니다.
2014 (고효율 플라즈마 장시간 운전기술) KSTAR 장시간 고성능 플라즈마 운전제어 기술 개발
1.기술적 의미 및 연구내용
  • 초전도토카막 핵융합로용의 고효율 고성능 운전 모드 개발 본격화
    - 정밀 자기장 측정, 잔류 자기장 및 자장 오차를 분석․보정을 통한 플라즈마 전류 및 위치를 정확하게 예측하고 제어하는 운전기술 개발
    - 초전도의 공학적 한계와 한정된 제어 환경에서 외부 가열전류구동장치를 이용한 고성능(저장에너지～400kJ 수준)의 장시간 운전 세계최초로 시현
    ※ 1.5MW 중성빔입사기(국가 R&D 100선 선정) 활용한 2010년 H-모드* 고성능 진입에 성공한 후, 초전도 코일 제어 시스템과 외부 가열전류구동장치의 성능향상을 통하여 고성능 H-모드에서 플라즈마 제어기술의 고도화와 45초의 장시간 운전에 성공
    * H-모드(High-confinement Mode) : 토카막형 핵융합장치를 운전할 때 특정 조건 하에서 플라즈마를 가두는 성능이 약 2배로 증가하는 현상으로, 초전도 핵융합장치 중에서는 KSTAR가 '10년 최초로 H-모드를 달성. H-모드는 핵융합 장치의 우수한 운전 성능을 대표하는 것으로 ITER 장치 역시 H-모드를 기본 운전 모드로 계획하고 있음
  • 초전도 토카막으로 H-모드 장시간 운전이 가능해짐에 따라 새로운 물리연구를 통한 ITER 현안 해결과 핵융합실증에 대한 선도 역할 기대
    - 미국(PPPL, MIT, GA), 일본(JAEA)과 플라즈마 제어기술, 가열전류구동장치 핵심장비 등에 대한 공동개발 및 향후 성능수준과 운전시간 영역 확장을 위한 공동연구 추진
    ※ 해외 상전도토카막장치들의 H-모드 유지는 약 10초 이하이며, 한국과 더불어 초전도토카막장치를 보유하고 있는 중국(EAST)의 경우 플라즈마 전류가 KSTAR 보다 낮은 수준(0.3 MA)에서 운전하고 있음
2. 주요 성과 - KSTAR에서 최대 45초의 플라즈마 장시간 H-mode 유지기술 개발 - 해외 대형 상전도 토카막에서 불가능한 운전 영역으로, 비슷한 초전도 장치인 중국 EAST의 장시간 운전성능보다 우수
3. 기대효과 및 파급효과 KSTAR를 통해 핵융합 난제 중 하나인 고효율 플라즈마 장시간 운전기술 개발(KSTAR를 통해 300초 운전달성)에 성공함으로써 세계 핵융합 연구 선도 기대
4.관련그림 플라즈마 전류(0.6MA)에서의 저장에너지 수준(약 0.4MJ)의 고성능 모드에서 45초의 안정적 운전 결과 사진
< 플라즈마 전류(0.6MA)에서의 저장에너지 수준(약 0.4MJ)의 고성능 모드에서 45초의 안정적 운전 결과 >		 고성능 H-모드에서의 장시간 운전을 위한 디버터 열속 분산 제어 결과 사진
<고성능 H-모드에서의 장시간 운전을 위한 디버터 열속 분산 제어 결과>

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