연구분야
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2022년
고성능 플라즈마(βN ≥ 3) 15초 유지 달성
- 고성능 플라즈마 (βN ≥ 3) 15초 유지 달성
- 언저리 불안정성 억제 (ELM Suppression) 상태 45초 유지
- KSTAR 새로운 초고온 핵융합 운전방식 ‘Fire 모드’ 네이처 논문 게재(‘22.9.8.일자)
고성능 플라즈마(βN ≥ 3) 15초 유지 달성
언저리 불안정성 억제 (ELM Suppression) 상태 45초 유지
H-모드와 FIRE 모드
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2021년
이온온도 1억도 30초 달성
- 이온온도 1억도 달성 및 30초 유지
- H-모드 유지시간 90초 달성
- 고성능 플라즈마 (βN ≥ 3) 10초 유지
캠페인별 이온온도 달성 시간 그래프
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2020년
이온온도 1억도 20초 달성
- 이온온도 1억도 20초 유지
- 고성능 플라즈마 (βN ≥ 3) 5초 유지
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2019년
이온온도 1억도 8초 달성
- 이온온도 1억도 8초간 유지
- 대칭형 산탄 입자 주입장치 SPI (shattered pellet injection) 설치 및 플라즈마 붕괴 완화 유용성 입증
대칭형 산탄 입자 주입장치(SPI) 설치
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2018년
이온온도 1억도 2초 달성
- 이온온도 1억도 2초 유지
- H-모드 유지시간 89초
- KSTAR 실험 2,0000회 달성
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2017년
KSTAR, ITER 초기 운전 조건[플라즈마의 모양, 성능, 유지시간, 경계면 불안정성(ELM) 제어]하에 세계 최장 플라즈마 경계영역 불안정성(ELM) 제어 달성
플라즈마 경계영역 불안정성(ELM) 최장시간(34초) / 고성능 플라즈마(H-Mode) 최장시간(73초) 유지- 플라즈마 경계영역 불안정성(ELM) 장시간 제어로 미래 핵융합로 운전에 필요한 핵심기술 기반 선점
- 고성능 플라즈마(H-mode) 운전 1분 이상 지속 및 KSTAR 장치 가동률 83.36% 달성
- KSTAR 연료공급시스템(Pellet)과 배기계통(In-vessel cryopump) 설치 및 시운전 완료
ELM 억제 안정화(ITER 운전조건) 및 장시간 제어 달성
고성능 플라즈마(H-Mode) 최장기록(73초) 달성
TER 운전 조건(q95~4)에서 G(0.4) 달성
(cf.ITER Iq=12MA에서 Q=10 달성에 해당) -
2016년
차세대 운전모드로서 내부수송장벽 (ITB : Internal Transport Barrier) 운전모드 초전도장치로서 최초 구현과 세계 최장 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 70초 안정적 유지
고성능 플라즈마 (H-mode) 대전류(1MA) 및 장시간(70초) 운전 달성- 기존 고성능 모드로 알려진 H-모드(초고온 고성능) 성능을 뛰어넘는 차세대 운전모드로서 내부수송장벽 (ITB : Internal Transport Barrier) 운전모드를 초전도장치로서는 최초 구현
- 고성능 플라즈마 (H-mode) 의 현안인 경계불안정성(ELM)의 메카니즘 규명 및 안정적인 억제기법 달성
- 기존 해외장치는 저출력의 고주파가열장치를 사용하였으나 KSTAR는 중성입자빔가열장치를 사용하여 고성능 플라즈마 장시간 운전의 어려움을 극복
고성능 핵융합 플라즈마 세계 최장기록(70초)달성
핵융합로용 차세대 운전모드인 ITB모드 운전성공
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2015년
경계면 불안정 현상(ELM) 및 NTM 제어와 세계 최장 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 55초 안정적 유지
고성능 모드독일의 W7X는 최초 플라즈마를 달성하였고, 중국의 EAST는 L-모드에서 102초 달성
- H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 55초 조기 달성하였으며 세계 최장 기록*(당초 목표 : 50초)
* 해외장치의 동일 조건 하에 고성능 모드 최대시간은 약 30초 (중국 EAST, 일본 JT-60U) - H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 55초 안정적 유지
- 초전도자석 전력소비 없이 외부 가열/전류구동장치를 이용한 100% 비유도성 전류구동(12초) 운전 달성(핵융합로 핵심기술)
* ELM(Edge Localized Mode, 경제면 불안정 현상) 제어란?
플라즈마 경제의 큰 압력 변화로 인해 플라즈마 밀폐 상태를 방해하는 불안정 현상으로 이 현상이 발생하면 핵융합 장치의 플라즈마 가둠 성능이 저하되기 때문에 핵융합 상용화를 위해 해결해야 하는 난제임
H-모드(초고온 고성능) 55초 실험 데이터
100% 비유도성 전류구동(12초) 달성
- H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 55초 조기 달성하였으며 세계 최장 기록*(당초 목표 : 50초)
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2014년
KSTAR 10,000샷 달성과 경계면 불안정 현상(ELM) 제어기술 확보 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 48초 안정적 유지
KSTAR 10,000샷 달성과 경계면 불안정 현상(ELM) 제어기술 확보 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 48초 안정적 유지KSTAR의 10,000번째 플라즈마 실험 달성은 성공적인 핵융합 플라즈마 실험이 수행되고 있음을 의미
중국의 EAST는 H-모드(초고온 고성능)에서 약 30초 유지- 장시간 고성능 운전연구 기반 확보
- 경계면 불안정 현상(ELM) 제어기술 확보
- ITER의 대표적 운전 시나리오인 H-모드(초고온 고성능)에 있어서 세계 최장의 유지시간인 48초 달성
* ELM(Edge Localized Mode, 경제면 불안정 현상) 제어란?
플라즈마 경제의 큰 압력 변화로 인해 플라즈마 밀폐 상태를 방해하는 불안정 현상으로 이 현상이 발생하면 핵융합 장치의 플라즈마 가둠 성능이 저하되기 때문에 핵융합 상용화를 위해 해결해야 하는 난제임
H-모드(초고온 고성능) 48초 실험 데이터
경계면 불안정 현상(ELM) 억제 5초 달성 결과 데이터
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2013년
ECH 가열장치를 사용한 플라즈마 내부 불순물 제거 실험 성공 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 20초 안정적 유지
ECH 가열장치를 사용한 플라즈마 내부 불순물 제거 실험 성공 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마의 20초 안정적 유지불순물 제거기술은 장시간 운전이 요구되는 ITER 장치 및 핵융합발전소 등에 반드시 필요한 기술
- ECH 가열장치를 사용하여 KSTAR 플라즈마 내부 불순물 제거기술 확보 및 실험 성공
- H-모드(초고온 고성능) 플라즈마를 20초까지 안정적으로 유지
KSTAR 플라즈마 내부불순물 제거실험 데이터
H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 20초 유지 그래프
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2012년
실시간 플라즈마 형상 제어 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 17초 유지
실시간 플라즈마 형상 제어 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 17초 유지일본 및 미국은 H-모드(초고온 고성능)에서 약 10초 수준 유지하였으며, 중국의 EAST는 약 6초 유지
- 초전도자석을 이용한 실시간 플라즈마 형상제어 기술 적용
- 5천만도의 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마를 17초까지 안정적으로 유지
실시간 플라즈마 형상제어
H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 17초 유지 그래프
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2011년
H-모드 ELM(경계면 불안정현상) 제어 세계 최초 달성 및 H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 5.2초 연장·유지
H-모드(초고온 고성능) ELM(경계면 불안정현상) 제어 및 H-모드 플라즈마 5.2초 연장·유지핵융합 선진국에서 해결하지 못한 과학적 난제 해결 가능성 제시
- H-모드(초고온 고성능) 최대5.2초까지 연장·유지
- H-모드(초고온 고성능) 고유의 플라즈마 불안정성인 ELM(경계면 불안정현상)을 n=1 타입 공명자기섭동(RMP)을 이용해 세계 최초로 완벽한 억제에 성공
* ELM(Edge Localized Mode, 경제면 불안정 현상) 제어란?
플라즈마 경제의 큰 압력 변화로 인해 플라즈마 밀폐 상태를 방해하는 불안정 현상으로 이 현상이 발생하면 핵융합 장치의 플라즈마 가둠 성능이 저하되기 때문에 핵융합 상용화를 위해 해결해야 하는 난제임
실시간 플라즈마 형상제어
H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 17초 유지 그래프
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2010년
초전도 핵융합장치에서의 H-모드(초고온 고성능) 세계 최초 달성
초전도 핵융합장치에서의 H-모드(초고온 고성능) 세계 최초 달성프랑스의 경우 20여 년간 H-모드(초고온 고성능) 달성을 위해 노력하였으나 끝내 달성하지 못함
- 고성능 플라즈마 제어기술을 적용한 D형 플라즈마 제어 달성
- 초전도 핵융합장치로서는 세계 최초로 고성능 플라즈마 밀폐 상태인 H-모드 달성
H-모드(초고온 고성능) 플라즈마 현상
KSTAR H-모드(초고온 고성능) 발생 진단데이터
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2009년
당초 실험 목표 플라즈마 전류 320kA 및 유지시간 3.6초 달성
실험 목표 플라즈마 전류 320kA(목표 300kA) 및 유지시간 3.6초(목표 2.0초) 달성타 기관 핵융합연구장치 운전 능력 참고치 : 중국 EAST는 최대전류 15kA 운전, 프랑스 Tore Supra는 1.4kA 운전
- 플라즈마 전류 320kA, 플라즈마 유지시간 3.6초(flattop 1.4초)를 달성하여 핵융합공동 연구를 위한 KSTAR 본격 가동을 성공적으로 수행
KSTAR 플라즈마 전류 320kA 및 유지시간 3.6초 달성 그래프
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2008년
KSTAR 최초 플라즈마 목표 달성
KSTAR 최초 플라즈마 목표 달성세계 최초로 단 한 번에 종합 시운전 완료
본격적인 핵융합 플라즈마 연구추진 기반 마련- 초전도 핵융합 장치를 이용하여 본격적인 핵융합 플라즈마 연구를 추진할 수 있는 기반 마련
- 플라즈마 전류 : 133k A, 865ms 달성 (목표 : 100k A, 100ms)
- 장치의 안정적 운전 및 단번에 목표달성
- KSTAR 고유 시나리오 개발 및 저전압 방전연구
KSTAR 플라즈마 shot no. 1216 / KSTAR 최초 플라즈마 전류(133kA, 865ms 달성) 그래프

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