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연구분야

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KSTAR 장치와 ITER 장치 사양비교

차세대초전도핵융합연구장치(KSTAR) 장치 이미지

차세대초전도핵융합연구장치(KSTAR) 장치

국제핵융합실험로(ITER) 장치모형 이미지

국제핵융합실험로(ITER) 장치모형

KSTAR 장치와
ITER 장치 사양비교

KSTAR 장치와 ITER 장치 사양비교 의 구분, KSTAR, ITER, 비고 에 관한 테이블 입니다.
구분 KSTAR ITER 비고
주반경(m) 1.8 6.2
  • ITER Aspact Ratio: 3.1
  • KSTAR Aspact Ratio: 3.6
부반경(m) 0.5 2.0 중심축에서의 자장의 세기
주자기장 강도(Tesla) 3.5 5.3
플라즈마 전류(MA) 2.0 15.0
총 가열 능력(MW) 30(40) 73(110)
  • 동시에 얻어진 세 변수의 곱이 핵융합로의 성능지표로 핵융합발전 상용화를 위해서는 200 이상 필요

    * ( )성능개선 후 총 가열능력

평균이온온도(keV) 7 12
  • 핵융합로의 효율지표로서 경제성과 직결되며 연속운전에 중요
최대 밀도(1019m-3) 25 12
가둠시간(초) 0.22 3.7
압력효율계수(βN) 5 2.0 높은 열속, 중성자속 환경에서의 소재 개발 필요
가둠향상비(H98) 1.5 1.5 극저온(-270℃) 냉각능력
자체 전류비(fBS) 0.9 0.5 D(중수소), T(삼중수소)
초전도 재료 Nb₃Sn / NbTi Nb₃Sn / NbTi
최고 자기장 강도(Tesla) 7.8 13.5
일차벽 재료 CFC Be, W 부피 약 25배
냉각 장치 용량(kW) 9 110
연 료 H, D D, T
Fusion Power(MW) (10) 500이상
증폭율(Q) 〉0.35 〉10
크기(m) 8.6(H)
8.8(D)
24(H)
28(D)
플라즈마 지속시간(초) 300 400
초전도자석 중량(톤) 270 10,135

KSTAR와 ITER는 모두 DEMO(핵융합 전력생산 실증로)와 상용로 개발을 위한 필수 경로

  • KSTAR는 핵융합기술자립의 요람입니다.
    • 우리나라는 KSTAR를 통해 초전도 토카막 운전기술, 고성능(1억도 이상, βN > 3) 장시간(300초) 플라즈마 제어기술, 실증로 선행 기술 등 핵융합 핵심 기반기술을 확보를 목표로 하고 있습니다.
    • 또한 KSTAR를 활용한 국내외 공동연구 및 핵융합 인력양성 등을 통해 국내 핵융합 연구 역량을 강화하고 있습니다.
  • ITER 참여로 핵융합 선도국과 동등한 기술확보가 가능합니다.
    • ITER는 핵융합 에너지의 대량생산 가능성을 실증하기 위해 주요 7개국이 공동으로 대형 초전도 핵융합 실험로를 건설·운영하는 사업으로 에너지 증폭률(투입대비 산출) 10 이상, 연소시간 300~500초 이상 달성을 목표로 합니다.
    • ITER는 플라즈마 물리 등 기반기술이 확보된 것을 전제로 핵융합 에너지의 공학적 실증이 주목적이기 때문에 ITER 운전단계에 필수 요소기술 검증을 위해서는 KSTAR라는 핵융합 연구장치는 필수적입니다.
  • KSTAR 운영과 ITER참여로 확보된 기술과 핵융합 연료시스템이라는 공백기술 개발을 통해 DEMO의 설계, 건설 및 운영이 이루어지므로 이를 통해 2050년 핵융합 전력 생산실증 이라는 목표를 달성할 수 있습니다.

KSTAR 운영 및 ITER 참여로 확보가능한 주요기술 비교

KSTAR 운영

  • 초전도 핵융합장치 제작 원천기술
    • 초전도자석
    • 진공용기 및 플라즈마 진단장치
    • 대용량 전원장치 등
  • 초전도 핵융합장치 운영 원천기술
    • 플라즈마 가열 및 진단기술
    • 고성능(초고온, 고밀도) 플라즈마 발생 및 장시간 운전 제어기술
    • 노심 재료개발 기초 연구

ITER 참여

  • 핵융합로 설계기반 기술
    • 노심 해석 및 제어
    • 블랑켓, 삼중수소 연료계통 등 설계
    • 초대형 진공용기 등 설계
    • 산업표준 및 규격 정립 등
  • 초전도 핵융합장치 운영 원천기술
    • 주요기기 제작 및 조립 기술
    • 건설 및 운영 인허가 등

우리나라 핵융합에너지 발전단계

  • 1단계 기초연구 (정부투자)

    2000~30년대
    KSTAR
    • 고성능, 고효율 장시간 운전연구
    • 핵융합 제어기술 연구
    • 핵융합반응 최적화
    • ITER 운전기술 최적화
    • 실증로 운전 시니라오 개발
  • 2단계 기초연구 · 신에너지개발 (정부투자)

    2020~40년대
    ITER 및핵융합 연료시스템
    • DT 반응 핵융합연구
    • 연료 및 재료 연구
    • 로공학 연구
    • 증식블랑켓, 디버터, 연료주기
      기술 등 연구
  • 3단계 신에너지개발 (정부 및 민간분야 투자)

    2030~50년대
    DEMO
    • 실질적 발전 실현
    • 시스템 최적화
    • 경제성 구현
  • 4단계 신에너지개발 (민간분야투자)

    2050년대 이후 상용화
    • 상용핵융합발전소 건설·운영
    • 대용량 전기 생산·송전
담당부서 홍보협력팀
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