KSTAR 장치의 SPI 입사에 대한 밀도진단 개선에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 KSTAR 공동실험 및 플라즈마연구사업 연구원 책임연구원 전준우, 이관철(플라즈마진단연구팀), 대학원생 이동근(KAIST) 연구내용 다채널 실시간 이색간섭계를 개발하여 플라즈마 밀도분포(profile) 측정 및 실시간 밀도 되먹임(feedback) 제어에 활용 1~2채널로 운영된 기존 이색간섭계를 최대 5채널, 상시 4채널로 확장함으로써 플라즈마 밀도분포를 측정. Saw-tooth, ELM 등 위치별로 다르게 발현되는 플라즈마의 불안정성이 실제 채널별로 구분되어 측정됨을 확인함. FPGA기반 완전디지털 위상비교기를 통해 플라즈마제어시스템(PCS)에 통합된 실시간 밀도측정 능력을 확보함. 이를 활용하여 실제 KSTAR 실험에서 고성능 H-mode를 포함한 실시간 밀도 되먹임제어를 성공적으로 달성 KSTAR 진공용기 내부 광학계를 업그레이드하여 전체 실험기간 동안 안정적으로 신뢰성 높은 데이터 제공 한국과학기술원(KAIST)와 공동연구를 통해 Single Crystal Dispersion Interferometer (SCDI)라는 새로운 형태의 분산 간섭계를 디자인 및 제작하고, 이를 통해 SPI로 인한 초고밀도의 급속밀도변화를 성공적으로 측정 기존의 분산 간섭계와 달리 비선형 크리스탈을 하나만 사용하여 광학계의 구성이 간편해지며 레이저 광원에서 나온 빔이 AOM 우회하지 않아 별도의 조정 없이 비선형 크리스탈에서 생성된 빔과 동일한 경로로 진행함. Shattered pellet을 주입했을 때 발생하는 급격한 밀도 변화에도 굴절의 영향을 덜 받도록 1064nm, 532nm의 파장을 이용하여 간섭계를 구성 시뮬레이션을 통해 해당 파장에서 굴절이 거의 일어나지 않는다는 것을 확인하였고, 또한 1064nm, 532nm 파장의 빔이 왕복 20m 이상 진행할 때 빔의 상태 변화를 확인 후 적절한 곡률거울을 선정하여 시스템을 구성 KSTAR 간섭계와 동일한 크기(왕복 20m 이상)로 벤치 테스트를 진행하여 성능을 검증한 후 KSTAR 주장치실에 설치 SPI 입사 조건 별 다양한 데이터를 측정 (단일입사, 이중입사, Ne 비율 변화 등) 향후 ITER에 설치될 SPI 시스템 설계를 위한 기초 정보를 제공할 예정이며, 그 외 성능 분석을 통해 추가 개선 사항을 파악하여, 2020년 연구에 활용 예정 주요성과 과학적 가치 다채널 이색간섭계를 통해 플라즈마 밀도 분포 및 위치별 섭동 현상 등을 빠른 시간으로 측정함으로써 기존의 플라즈마 수송 이론 및 불안정성 현상에 대한 이론들을 확인 및 재정립할 수 있는 데이터 획득 비선형 크리스탈을 하나만 사용하는 분산 간섭계 (Single Crystal Dispersioin Interferometer : SCD

KSTAR의 고자장 고성능 토카막 플라즈마 형성 및 안정적 운전 연구에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 KSTAR 공동실험 및 플라즈마연구사업 연구원 책임연구원 윤시우(KSTAR연구센터) 연구내용 Mega-ampere 급 ELMy H-mode 토카막 플라즈마를 KSTAR의 가용 조건 하에서 안정적으로 구현, 관련 고성능 실험에 활용할 baseline 조건을 구축 빠른 형상 제어 및 중간 H-mode 진입 전략을 통한 전류 상승 전략의 최적화, L-H 천이 조건 유지 방식 개선 및 경계 안전인자 마진 향상 주요성과 과학적 가치 KSTAR의 실험 요청이 다양해지고, ITER 의 완공이 다가옴에 따라 구성 가능한 가열 파워와 기본 컨트롤만으로 구현 가능한 Mega-Ampere 급 (Ip > 0.8MA) H-mode 플라즈마 레퍼런스의 재정립이 절실하였으며, 가능한 최대 Ip를 예측할 필요가 발생 Mega-Ampere 급 (Ip > 0.8 MA) ELMy H-mode 토카막 플라즈마를 안정적으로 구현하여 실험에 활용하기 위한 노력은 2011년도부터 진행 기존의 최대 결과는 2016년도에 달성한 1MA 20초 (shot number #17288) 이며, 가용한 거의 모든 파워 투입 [중성빔 4.5 MW + ECH 0.8 MW] 에도 불구하고 k~1.65, βρ~0.8, 수준의 H-mode 로는 상대적으로 낮은 파라미터와 경계안전마진 (q95~3.4) 의 낮음으로 인해, rotating RMP까지 동원해 ELM 의 특성을 변경해야 하여 기본 실험 활용에는 제약이 있었음. 상술한 목표를 위해, 2019년 여름 시점에서 어느 정도 실증된 여러 제어 기술의 장단점과 융합 가능성을 검토하여 다음과 같은 전략을 도출함 플라즈마의 상하 대칭성 제어 개선, L-H 천이에 필요한 문턱(threshold) 파워 절감 이른 H-mode 천이 유도로 loop voltage 및 bootstrap 전류량 최대화, PF의 폴로이달 자속 사용량 절감 전류 상승 구간에서의 불안정성 (beta limit 혹은 q95 <3 ) 발생 가능성 최소화 높은 전류에서의 수직 불안정성 제어 강화 KSTAR 설계치 최대 토로이달 자장 (3.4-3.5T)을 사용한 경계안전인자 (q95) 최대 마진 확보 특히, 마지막에 언급한 최대 토로이달 자장 하에서의 경계안전인자 마진 확보의 경우 KSTAR 설계 성능의 완전한 입증을 위해 필수적으로서, 2005년까지의 설계 시 언급된 가열 파워량 (~28 MW) 이 확보될 경우 목표 성능 중 하나인 3.5테슬러 / 2.0 MA 가 실질적으로 가능한 것인지 예측할 수 있는 중요 척도 당해연도에 달성된 실험 조건 (중성빔 파워 = 5.1 MW, k~1.8, βρ~1.1, q95~6, Ip=1.0 MA) 하에서 경계안전인자

철분 함량 0.2% 이내 고순도 규사 분리를 위한 퀜치에 강한 저온 초전도마그네트 기반 규사 분리 장치 원천기술 개발에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지 입니다. 세부과제명 KSTAR 장치운영 및 성능향상 사업 연구원 책임연구원 이현정(KSTAR 운전팀) 연구내용 규사 내 철분 분리 장치 개발 규사 자기분리용 상온 구경 250mm 이상의 3T급 초전도 자석 설계·제작 초전도 코일의 전자장 및 구조 설계 유리 제조에 사용되는 규사 내 철분함량이 0.2%이내인 철분 분리장치 개발 자기필터 이송부 설계·제작 - 초전도 자석과 자기필터 이송부가 연계된 규사 자기분리 시험 스프링 서포트가 적용된 5K 이하 운전 전도냉각형 극저온 냉각장치 설계·제작 스프링 서포트의 구조(탄성)해석 및 형상 설계 스프링 제작 및 조립 극저온 냉각장치의 사양 결정 극저온 장치의 열·구조 해석 및 상세 설계 극저온 시스템 제작 극저온 장치조립 및 성능평가 주요성과 기술적 가치 국내에는 초전도 자석을 이용한 철편 분리기가 상용화된 제품은 없으며, 기존 기술은 상전도 자석를 이용하여 철편을 걸러내는 기술로 3회에 거쳐 걸러내는 방식을 사용할 경우 최대 0.4%까지 분리 할 수 있지만 초전도 자석을 이용한 경우 0.2% 까지 분리 가능함. 초전도 자석 분리 시스템 개발을 위하여 KSTAR에서 발명된 coinical spring supprot에 관한 특허 기술을 이전 받아 시스템의 안정성을 높일 수 있음. 경제적 가치 KIRD의 중소기업지원 프로그램 중 하나인 패밀리 교육프로그램을 수행하면서 중소 기업인 ㈜한미테크윈과 연구소가 협업하여 산업통상 자원부의 R&amp;D 재발견 프로젝트에 선정 되었으며, 제품 개발을 수행함 으로써 순도 높은 제품 제조가 가능함에 따라 관련 시장 진입 시 지식 기반사회에 적합한 고부가가치의 첨단기술 산업으로 진입이 가능함. 사회적 가치 해당 분야 중소기업에서 저온 초전도 자석을 제작하기 위해 전기, 전자, 기계, 통신, SW 등의 설계 인력과 가공 및 조립 인력 등을 포함하여 약 20명 이상의 고용 창출이 기대됨. 기대효과 기술적 측면 최근 주목받고 있는 초전도 자석이 영구자석으로 이루어진 “magnet seperator”분야 사업에 접목된다면 그 파급효과는 매우 클 것이며, 자석 응용기기 설비의 개발 능력에 따라 그 응용분야는 무궁무진함. 산업용 초전도 자석에 관한 연구가 거의 전무한 국내외 실정을 고려할 때, 진동에 강한 저온 초전도 자석 기술의 독자 개발을 통해 기술자립도 확보 및 국제적 기술 우위를 확보 할 수 있음. 경제적 및 사회적 측면 규사 내 철판 분리 장치 및 산업용 초전도 자석의 국산화를 통하여 순도 가 상대적으로 떨어지는 국내산 원석들은 주로 칼라유리나 불투명 유리 등에 적용되고 있

텅스텐 모노블럭 디버터 목업 제작 및 10MW/M2 고열부하 시험 달성에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 ITER 디버터 대면재 기술개발 연구원 연구책임자 홍석호, 김경민, 김형찬, 방은남(DEMO기술연구부) 연구내용 ITER 디버터 대면재 핵심기술 개발 텅스텐 디버터 적용을 위한 모노블럭형 W/OFC/CuCrZr 구조의 브레이징 및 HRP 접합 PFC 제작 기술 개발 UT를 기반으로한 비파괴 검사법 개발 및 적용을 통한 PFC 모듈에 대한 평가 브레이징 및 HRP 접합법으로 제작된 PFC 모듈에 대한 성능 검증을 위한 고열 부하 및 피로 시험 (10 MW/m2, 5,000 cycles) 달성 주요성과 과학적 가치 텅스텐 디버터 브레이징 및 HRP 접합 PFC 모듈에 대한 고열속 피로 시험 및 대면재 분석 기술적 가치 텅스텐 디버터 적용을 위한 브레이징 및 HRP 접합 PFC 제작 기술 확보 제작 기술 개발을 통한 특허 2건 출원 경제적 가치 텅스텐 디버터 제작 및 성능 검사를 위한 국내 제작기술 확보 및 산업경쟁력 마련 사회적 가치 텅스텐 디버터 제작 및 대면재 분석 관련 한중 워크샵 및 ITER DSOL 워크샵 개최 인프라 가치 핵융합 실증로 건설에 필요한 핵심 부품 제작 및 시험을 위한 국내 제반 기술 구축 기대효과 기술적 측면 ITER급 텅스텐 디버터 기술은 핵융합로 건설을 위한 핵심기술로, 향후 DEMO용 디버터 개발의 기술기반 마련 경제적 및 사회적 측면 핵융합로 건설을 위한 국내 기술 확보 및 제반 설비 마련을 통한 핵융합 에너지에 대한 사회적 수용성 확보 관련이미지 PFC 모듈에 대한 UT 검사 기술 구축 텅스텐 모노블럭형 W/OFC/CuCrZr HRP 접합 PFC 제작 PFC 모듈에 대한 고열 및 피로 시험 10MW/m2, 5,000 cycle 달성

동역학적 시뮬레이션을 이용한 플라즈마 회전이 띠유동 발생에 미치는 영향 연구에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 고성능 핵융합 시뮬레이션 연구 연구원 선임연구원 이수민(선행물리연구부) 연구내용 실제 토카막 구조에서 초기 평형상태의 유동 기울기를 증가시키며 플라즈마 난류의 동역학 시뮬레이션을 수행함. 유동 기울기에 따른 띠유동의 세기와 구조 및 플라즈마 밀도, 속도, 온도의 섭동 크기를 관찰함. 띠유동의 발생 현상을 분극 전하 수송 이론에 기반하여 해석함. 이를 위하여 분극 전하의 선속과 시간에 따른 변화를 기술하는 유체방정식들을 동역학 방정식으로부터 유도함. 분극 전하 선속으로 띠유동 구조를 설명할 수 있음을 증명 수 테라바이트에 달하는 3차원 난류 데이터를 이용하여 다양한 플라즈마 표류 운동이 분극 전하 밀도의 시간 변화에 기여하는 정도를 분해하고 (그림 2), 이에 따라 유도하는 띠유동의 크기를 정량적으로 계산함. 플라즈마 회전 유무에 따른 결과를 비교함. 정지한 플라즈마에서는 평행 압축 효과와 불균일한 자기장에 의한 표류 효과가 분극 전하 수송을 반대 방향으로 유도하여, 두 효과가 상쇄됨을 발견 플라즈마 회전이 증가할수록 평행 압축 효과가 불균일한 자기장에 의한 표류 효과보다 커지고, 그 결과 띠유동이 증가함을 발견 주요성과 과학적 가치 미세 난류로부터 자기 조직적으로 발생하는 거시적 구조의 유동은 자연에 편재하는 현상임. 목성의 대적점과 구름띠, 지구 대기의 제트기류 등이 잘 알려진 예시임. 지구 과학 분야에서 사용되는 연구 방법론을 확장하여 토카막 핵융합 장치에서의 띠유동 현상 연구에 적용함. 본 연구 결과는 서로 다른 분야의 현상들을 동일한 기본 원리로 이해할 수 있음을 보여주는 예시임. 토카막 핵융합 장치에서의 띠유동 발생을 설명하는 여러 이론 중 분극 전하 수송에 기반한 이론은 고유한 장점이 있음. 이 이론에서는 띠유동 발생을 플라즈마의 시간에 따른 변화와 연관 지어 설명할 수 있음. 본 연구에서 분극 전하 수송 이론을 적용하여 실제 토카막 구조에서 처음으로 띠유동 발생 기작을 정량적으로 분석함. 이러한 차별성을 인정 받아 Nucler Fusion 지에 Letter 형식으로 출판됨. 참조: Sumin Yi et al, “Role of parallel compression in potential vorticity mixing and zonal flow generation: a gyrok inetic simulation study,” Nucl. Fusion 59, 044002 (2019) 본 연구에서 개발된 방법론은 다양한 플라즈마 조건으로 확장 가능함. 핵융합 플라즈마에서의 띠유동 현상을 이해하는 데 중요한 도구가 될 것으로 기대됨. 회전하는 플라즈마의 감금 성능 향상의 기반 기작을 이해함으로써 고성능 핵융합

핵융합(원자력) 규제환경 및 인허가 체계 분석에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 핵융합 실증 플랜트 설계개념 및 기반기술연구사업 연구원 책임연구원 홍석호 박수현, 책임기술원 홍권희, 선임연구원 김범석(DEMO기술연구부) 연구내용 ITER, BA DEMO 안전연구 분석 및 한국형 실증로 안전 개념 개발 국내외 원자력/핵융합 관련 인허가 및 규제체계 분석 원자력 관련 표준/코드 체계 분석 계통 구성요소 기본 요구조건 분석 LOCA 등 열수력사고 해석기법 확보 및 분석 주요성과 과학적 가치 핵융합로 건설 및 운영에 있어 발생하는 방사선 및 방사성 폐기물에 관한 정량적 분석 기술적 가치 핵융합로 건설에 있어 안전 해석을 고려한 주장치의 구체적 설계 요건, code &amp; standard 마련 핵융합로 운영에 있어 안전 규제 및 인허가 체계 확립 경제적 가치 핵융합로 안전 규제 및 인허가 체계를 마련함으로써 건설 및 유지 비용 절감을 위한 기술 확립 사회적 가치 핵융합 에너지에 대한 사회적 수용성을 확보할 수 있는 기반 데이터 마련 인프라 가치 핵융합 실증로 건설 및 운영을 통한 핵융합 에너지 상용화 기대효과 기술적 측면 핵융합 에너지 상용화를 위한 핵융합 실증로 건설의 안전 규제 체계 정립 경제적 및 사회적 측면 핵융합로 건설 및 유지 비용 절감 및 핵융합 에너지에 대한 사회적 수용성 확보를 위한 체계 마련 관련이미지 DEMO 공학시스템 연구/개발을 위한 국내 법령/ 규제 환경 체계 분석 DEMO 에너지원항(방사화) 분석 및 국내 규제 관리/ 처분기준 비교평가

3차원 자기장이 핵융합 플라즈마 성능을 바꾸는 원리 규명에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 고성능 핵융합 시뮬레이션 연구 연구원 책임연구원 김주형 (선행물리연구부) 연구내용 슈퍼컴퓨터를 이용해 3차원 외부 자장 섭동이 가해진 핵융합 플라즈마 언저리 붕괴를 유체 모델로 시뮬레이션함. 핵융합 플라즈마 언저리에서 발생하는 풍선형 불안정성의 성질이 3차원 자장 섭동으로 어떻게 변화하는지 분석함. 이중스펙트럼(bispectrum) 분석을 통하여 외부 자장 섭동 인가시 비선형 작용에 의하여 인접 토로이달 모드간 광범위한 상호연관성(correlation) 형성을 확인함. n=2 외부 자장 섭동이 비선형 작용을 통해서 강한 선형 불안정성을 지닌 토로이달 모드에서 그 이외 토로이달 모드로 에너지를 전달하는 매개 역할을 담당함. 따라서 비선형 에너지 전달 작용에 변화가 발생하며 난류 요동 특성이 변화함. 특히, 확증된 낮은 토로이달 모드(n=10) 풍선 모드는 풍선 모드 통해서 낮은 토로이달 모드(n=10) 찢김모드를 생성하여, 이는 RMP 비인가시와 다른 스토캐스틱 자기장 스펙트럼을 가짐. 3차원 자장 섭동으로 인한 내부 자기장 섭동 특성의 변화는 플라즈마 언저리 붕괴 및 압력 평형 분포 변화 현상을 규명하기 위한 단초를 제공함. 주요성과 과학적 가치 3차원 자장 섭동이 핵융합 플라즈마의 언저리 불안정성 사이의 상호작용을 촉진하여 새로운 비선형 불안정성을 만듦을 발견함. 이로 인해 언저리에서의 전체 자장 구조가 갖는 무작위성(stochasticity) 이 크게 증가하고 핵융합 플라즈마 압력의 평형 분포가 조절됨을 발견 기술적 가치 언저리 자장 구조의 변화는 뒤따르는 연구를 통해 전자 에너지 변화 등 진단 가능한 현상이 보일 수 있음. 이는 제어 기술에 기여할 수 있음. 기대효과 기술적 측면 핵융합 플라즈마 유지를 위해 중요한 토카막 언저리에서 일어나는 현상을 이해하고, 토카막 언저리를 제어하기 위한 3차원 자장 섭동 기술 개발에 기여함. 관련이미지 <img src="/thumbnails/editorImage/images/000007/20200709085200716_R9R0M2E5.jpg" title="" alt="모드간 이중스펙트럼 (좌) 자장 섭동 비인가시 (우) 자장 섭동 인가시 관련 이미지" style="vertical-align: baseline; border: 0px solid rgb(0, 0, 0); height: 250px;"> 모드간 이중스펙트럼 (좌) 자장 섭동 비인가시 (우) 자장 섭동 인가시 <img src="/thumbnails/editorImage/images/000007/20200709085209738_HAELYVEU.jpg" title="" alt="자장 섭동

증식블랑켓 삼중수소 증식재 페블베드의 열물성 DB 구축에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 ITER 테스트 블랑켓 모듈(TBM) 설계 및 기술개발 연구원 책임연구원 박이현(시스템기술부) 연구내용 레이저 플래시법을 이용한 페블베드 샘플의 열물성 측정시스템 구축 일반적으로 재료의 열전도도의 측정에는 비교적 간단한 방법이며 결과의 재현성이 뛰어난 레이저 플래시법이 널리 활용되고 있음. 그러나 레이저 플래시법은 고체의 벌크형 샘플에 대해서만 적용이 가능한 방법이므로 삼중수소 증식재 페블베드의 열전도도를 측정하기 위해서는 별도의 측정기술 개발이 요구됨. 본 연구에서는 페블베드 형태 샘플의 열확산도를 레이저 플래시법으로 측정하기 위해 특수 홀더를 설계하고 제작하였으며, 표준시험편 등을 이용하여 홀더에 대한 검증을 수행하였음. 또한, 페블홀더는 고순도의 흑연과 석영 재질로 구성되어 있으므로 상온에서뿐만 아니라 고온에서의 페블베드에 대한 열물성 측정도 가능하도록 개발되었음. 삼중수소 증식재 페블베드의 열물성 측정기술 확립 및 DB 구축 재료의 열전도도는 밀도, 비열 및 열확산도의 측정으로부터 구할 수 있으며, 각 물성의 정확한 측정이 반드시 필요하지만 페블베드 형태의 샘플에 대한 측정기준은 확립되어 있지 않음. 삼중수소 증식재 페블베드의 미세구조 관찰을 통한 기공의 크기 등을 측정한 후 이 결과를 이용하여 헬륨 피크노미터 측정값을 교정하여 정확한 기공율과 밀도를 측정할 수 있는 기술을 확립하였음. 시차주사열량계를 이용하여 재료의 비열을 측정할 때 샘플의 화학적 반응이 발생하는 온도를 명확히 판단하여 재료의 변형이 없는 영역에서의 정확한 비열을 측정하는 기준을 마련함. 자체 개발 및 검증된 페블홀더를 활용하여 레이저 플래시법을 이용해 삼중수소 증식재 페블베드의 열확산도를 상온에서부터 고온까지 측정한 후, 측정된 샘플을 분석하여 페블베드의 소결 및 크립 현상이 일어나지 않는 범위에서 정확히 측정된 700 oC 까지의 결과를 활용하여 삼중수소 증식재 페블베드의 유효열전도도 DB를 구축함. 이렇게 구축된 삼중수소 증식재 페블베드의 유효열전도도를 증식 블랑켓의 설계 및 성능해석, 안전해석 등에 필요한 파라미터로 제공함. 기존의 페블베드 열전도도 측정에 사용된 방법은 약 500 mL이상의 페블이 필요하여 비교적 고가인 삼중수소 증식재 페블베드의 물성측정에는 한계가 있음. 또한, 기존의 측정시스템은 복잡한 구조로 되어 있으며 측정 준비를 위한 단계가 복잡하여 측정결과에 대한 불확실성이 높을뿐더러 측정의 재현성을 나타내기가 어려운 방법임. 본 연구에서는 특수 개발 및 검증된 페블홀더를 활용하여 벌크재료의 열전도도 측정에 범용적으로 활용되는 레이저 플래시 장비를 활용하여 삼중수소 증식재 페블베드의 열전도도 데이터를 확보하는데 성공하였음. 특히, 본 연구에

블랑켓 차폐블록 개발·제작에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업(블랑켓 차폐블록 개발·제작) 연구원 책임연구원 김사웅(ITER 사업단) 연구내용 블랑켓 차폐블록 개발·제작을 통한 국제공동개발사업에 성공적인 조달완료 블랑켓 차폐블록 설계 및 제작 능력 확보 제작성 검토 및 기술·품질 공정 관리/감독 조달자격검증을 위한 차폐블록 선행생산품 제작 및 시험 완료 본제품 제작 및 우수한 품질의 적기조달 완료 주요성과 기술적 가치 ITER In-vessel Components의 조달에 있어 필수적으로 요구되는 Factory Acceptance Test 중의 주요 항목인 고온헬륨누설시험(Hot Helium Leak Test)을 성공적으로 완료하여, HHLT 관련 ISO 국제표준화를 추진을 논의 중 차폐블록 선행생산품 제작 완료로 국내기술의 조달자격검증 완료 (ITER 국제기구 승인완료) 경제적 가치 국제공동개발사업의 국내 중소기업체 수주로 제조분야의 경쟁력 창출 조달완료를 위한 주요 마일스톤 달성으로 적정 Credit 획득(0.6 kIUA) * 1 kIUA(kilo ITER Unit of Accounts) = 1.69012 MEuro 사회적 가치 국내 산업체의 정밀기계 가공 기술 및 인적자원 확보 인프라 가치 세계 수준의 고성능 HHLT Facility의 확보 기대효과 기술적 측면 차폐블록의 제작/검사기술개발 및 제작기술 확보를 통해 한국형 핵융합 실증로의 설계와 제작에 직접 활용될 것으로 기대 경제적 및 사회적 측면 차폐블록 조달을 통하여 확보된 핵심기술을 국내 산업체에 파급하여 산업체의 국제경쟁력 상승 및 고부가가치 창출 핵융합 기초연구를 통하여 핵융합로 개발을 위한 전문인력 양성 관련이미지 제작 완료 (좌) Rear side, (우) Front side 차폐블록 제작공정 FAT Facility 및 수압/고온헬륨누설 검사

진공용기 열차폐체 초도품 출하에 대한 세부과제명, 연구원, 연구내용, 주요성과, 기대효과, 관련이미지입니다. 세부과제명 ITER 열차폐체 개발·제작 연구원 책임연구원 허남일, 선임연구원 허준영 이용희, 선임기술원 강경오 박원우 최황근(열차폐체기술팀) 연구내용 ITER 열차폐체는 4.5K의 극저온에서 운전되는 초전도 자석 구조물로의 복사, 전도 등의 열전달을 최소화하기 위한 시스템임. Stainless Steel 304LN을 사용하여 제작되며 양면에 두께 5μm 이상, 방사율(Emissivity) 0.05 이하의 값을 갖는 은도금(Silver Coating) 처리함. 냉각은 inlet 온도가 80K인 가압 헬륨가스에 의한 Active Cooling 방식을 취하고 있으며 정상 운전 상태에서 열차폐체의 표면은 80～100K가 유지됨. ITER 열차폐체를 기능에 따라 분류하면 진공용기 열차폐체(VVTS)와 저온용기 열차폐체(CTS)로 구분되며, 2019년에 VVTS 첫번째 40도 섹터 제작 및 IO 현지로 운송이 완료되었음. VVTS 40도 섹터는 토카막의 VV(진공용기) 섹터와 TFC(토로이달필드 초전도자석)과 부조립이 이루어짐. VVTS 제작에서 가장 중요한 기술적 요건은 열차폐체 판넬 표면에 용접되는 냉각 튜브의 헬륨누설 건전성 확인, 볼트로 상호 조립되는 31개의 부분품의 제작 정밀도 및 가조립 확인, 은도금 품질 확인임. 주요성과 과학적 가치 열차폐체는 국제핵융합실험로 (ITER)의 핵심부품 중 하나이며 설계부터 제작까지 한국이 직접 수행하고 관련 기술을 개발하였음. 열차폐체는 제한된 공간에서 요구되는 품질 기준을 만족하고 최대의 열차폐 성능을 내도록 설계되었으며, 이번에 제작이 완료된 진공용기열차폐체 섹터 초도품 제작을 통해 관련 기술이 검증되었고, 향후 핵융합 상용로 개발시 또는 유사 장치의 열차폐체 개발에 적용이 가능함. 기술적 가치 열차폐체 초도품 제작을 통해 개발된 주요 기술은 거대구조물의 정밀제작 및 조립성 확인, 헬륨누설방지를 위한 품질관리, 복사열전달 차폐를 위한 은도금 적용등 3분야임. 열차폐체는 복잡한 토카막 조립특성을 고려하여 다양한 형상을 갖는 여러개의 판넬이 볼트로 연결 조립되는 구조이며, 각 판넬은 세심한 용접변형 관리와 정밀기계가공 후 최종 가조립을 통해 조립성을 검증하였음. 열차폐체는 80K의 헬륨기체를 이용한 냉각이 판넬 표면에 직접 용접된 냉각 파이프를 통해 이루어지며, 이 파이프의 가압 및 헬륨누설 검사, 내시경을 이용한 내부 표면 검사 등을 통해 제품의 품질을 보증하였음. 열차폐체의 복사열전달 차폐 성능을 극대화하기 위해 판넬 표면에 은도금 처리를 하고 있으며, 대형 구조물의 은도금 기술은 세계적으로 개발되지 않은 기술로서 초도품의 은도금을 통해 개발된 기술이 목표로한 열차폐 성능에 충분히 기여할 것으로 판단됨. 기대효과