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2008년~2014년핵융합 노심 핵융합 플라즈마 불안정성 제어기술

(핵융합 플라즈마 불안정성 제어기술) 삼차원 자기장을 이용한 핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상 완벽 억제 성공에 대한 기술적 의미 및 연구내용, 주요 성과, 기대효과, 파급효과, 관련그림 입니다.
2012 (핵융합 플라즈마 불안정성 제어기술) 삼차원 자기장을 이용한 핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상 완벽 억제 성공
1.기술적 의미 및 연구내용
  • 핵융합에너지 개발의 핵심난제로 꼽히는‘핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상’을 세계최초로 n=1 형식 삼차원 자기장을 활용하여 완벽히 억제하는 기술 확보
    - TER와 DEMO 등을 고려한 핵융합 연구에 있어서 핵심이슈로 꼽히는 ELM⁕ 현상을 원천적으로 억제할 수 있는 기술로, 차세대 핵융합 연구에 핵심적인 기여로 평가
    * ‘경계면 불안정 현상(Edge Localized Mode [ELM])’ : KSTAR와 같은 토카막형 핵융합 장치를 이용한 실험 과정에서 고온 플라즈마 경계의 큰 압력 변화로 인해 발생하는 불안정 (instability) 현상의 하나로, 발생 시 열손실과 장치 내벽에 손상을 주어 ITER 장치를 비롯한 핵융합로의 안정적 운전을 위해 반드시 해결해야 하는 난제로 꼽힘
    ※ 물리분야 세계적 권위지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)를 통해 최초 발표 후, 미국 및 일본 등 유수의 국제물리학회에서 발표되고 논의, IAEA 학회에 매회 초청강연을 수행
  • 기존에 알려진 바와 상이한 물리기작들을 관찰하고 발견함으로 인해, ELM 물리현상에 대한 이해와 이를 제어하기 위한 연구분야의 패러다임 혁신을 초래
    - 기존에 불가능․부적절하다고 여겨진 n=1 형식의 삼차원 자기장을 이용하여, ELM현상을 약화시키는 정도를 넘어 완벽히 억제할 수 있음을 증명하여, 관련 연구분야에 새로운 동기부여 제공
    - KSTAR에서 최근 n=2 형식이나 n=1과 n=2의 혼합형식의 삼차원 자기장을 적용하는 등 다양한 방식으로 기술의 신뢰성이 검증되어, 그 물리기작에 대한 연구 역시 3차원 ECEI 기술과 같은 다양한 진단기술 및 플라즈마 성능향상을 통해 활발히 진행 중임
    ※ 국제전문가그룹 회의인 ITPA에서 핵심리더로서의 역할을 수행하고 있으며, 이를 통해 미국 DIII-D나, 독일 ASDEX-U, 영국 MAST, EU의 JET 등과 긴밀히 국제공동 연구를 진행
2. 주요 성과 - 삼차원 자기장을 이용한 핵융합 플라즈마 경계면 불안정 현상 완벽 억제 성공
- 핵융합 연구에 있어서 핵심이슈로 꼽히는 ELM 현상의 원천적 억제 기술 개발
- Physical Review Letters 논문게재
3. 기대효과 및 파급효과 핵융합 플라즈마 불안전성제어기술 확보를 통해 ITER 및 핵융합 상용로 등 차세대 핵융합 연구에 핵심적 기여 기대
3.관련그림 n=2 형식의 삼차원 자기장을 이용한 ELM 현상 완벽 억제 실험 사진
 삼차원 자기장을 이용한 ELM 현상 억제 실험에서의 플라즈마 경계영역의 천이현상 사진
<삼차원 자기장을 이용한 ELM 현상 억제 실험에서의 플라즈마 경계영역의 천이현상>

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담당부서 연구관리팀
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