한국의 여러 기관에 소속된 연구원 그룹이 에너지원으로서 핵융합 개발의 새로운 이정표에 도달했습니다. 그들은 1억 켈빈의 온도를 생성하고 20초 동안 지속되는 반응을 달성했습니다. 네이처 저널에 게재된 논문에서 이 그룹은 향후 몇 년 동안의 작업과 계획에 대해 설명합니다.
지난 몇 년 동안 과학자들은 열을 생성하여 전기로 변환하는 수단으로 발전소 내부에서 지속 가능한 핵융합 반응을 생성하려고 노력해 왔습니다.
상당한 진전에도 불구하고 주요 목표는 아직 달성되지 않았습니다. 이 문제를 연구하는 과학자들은 핵융합 반응을 제어하는 데 어려움을 겪었습니다. 약간의 편차는 반응 진행을 방해하는 불안정으로 이어집니다.
가장 큰 문제는 수백만도 단위로 측정되는 열 방출과 관련이 있습니다. 물론 어떤 물질도 그렇게 뜨거운 플라즈마를 유지할 수 없기 때문에 자석의 도움으로 공중에 뜨게 됩니다.
두 가지 접근 방식이 개발되었습니다. 하나는 에지 장벽이라고 하며, 플라즈마가 빠져나가는 것을 방지하는 방식으로 플라즈마를 형성합니다. 다른 접근 방식은 내부 수송 장벽이라고 하며, 새로운 연구가 진행되고 있는 한국초전도 토카막 연구단의 과학자들이 사용하는 방식입니다. 플라즈마 중심 근처에 고압 영역을 만들어 제어하는 방식으로 작동합니다.
연구원들은 내부 수송 장벽을 사용하는 것이 다른 접근 방식보다 훨씬 더 밀도가 높은 플라즈마를 생성하기 때문에 이를 사용하기로 결정했다는 점에 주목했습니다.
코어 플라즈마의 난류를 안정화시키는 다수의 고속 이온으로 플라즈마 에지 불안정성 또는 불순물 축적 없이 최대 20초 동안 1억 켈빈의 온도에서 플라즈마를 생성합니다. 적당한 전력 소비와 결합된 낮은 플라즈마 밀도는 높은 비율의 고속 이온을 유지함으로써 이 체제를 확립하는 열쇠입니다. 이 모드는 고장이 거의 없고 정교한 제어 없이도 안정적으로 유지될 수 있으므로 상용 핵융합로의 유망한 경로를 나타냅니다.
과학자들은 밀도가 높을수록 코어 근처에서 더 높은 온도를 생성하기가 더 쉽다고 말합니다. 또한 플라즈마 가장자리 근처의 온도가 낮아져 플라즈마를 포함하는 데 사용되는 장비에 가해지는 스트레스가 줄어듭니다.
시설의 최신 테스트에서 과학자 팀은 최대 1억 켈빈의 열을 생성하고 20초 동안 핵융합 반응을 유지할 수 있었습니다.
다른 팀도 비슷한 온도를 생성하거나 비슷한 시간 동안 반응을 유지했지만, 두 팀이 단일 반응으로 달성한 것은 이번이 처음이다.
미래에 과학자들은 예를 들어 챔버 벽의 탄소 요소와 같은 일부 구성 요소를 텅스텐으로 만든 새 구성 요소로 교체하는 등 지난 몇 년간의 연구에서 배운 것을 사용하도록 장비를 업그레이드할 계획입니다.
팀의 기사는 네이처 저널에 게재되었습니다.
2022-09-08 17:41:12
작가: Vitalii Babkin