한국의 '인공태양'으로의 새로운 업그레이드로 핵융합 돌파구가 될 수 있다

한국의 '인공태양' 기계에는 섭씨 1억도(화씨 1억8천만도)의 고온 플라즈마를 더 오랜 시간 동안 생성할 수 있는 일부 장비가 장착되어 있다.

한국초전도토카막고도연구(KSTAR)는 대한민국 대전에 위치한 실험 시설입니다. 그 임무는 지속적인 핵융합, 태양과 다른 별 내부의 강력한 연소 과정을 수행하는 데 필요한 엄청나게 뜨거운 조건을 제공하는 것입니다.

KSTAR 장치는 양이온과 자유롭게 움직이는 전자로 만들어진 뜨겁고 충전된 가스인 플라즈마를 사용하고 제어할 수 있는 대형 도넛 모양의 반응기인 토카막을 사용하여 이러한 초고온을 “요리”합니다.

인공태양은 2018년 처음으로 섭씨 1억도에 도달했는데, 지속시간은 1.5초에 불과했다. 2019년에는 8초로, 2020년에는 20초로 늘어났습니다. 최신 기록2022년 달성, 섭씨 1억도를 30초 동안 유지할 수 있습니다.

최근 이 장치에는 놀라운 온도를 훨씬 더 오랫동안 유지할 수 있는 새로운 업그레이드가 탑재되었습니다. 전반적으로 탄소 전환기는 더 높은 융점과 기타 바람직한 특성을 지닌 텅스텐 소재로 대체되었습니다.

새로운 텅스텐 전환기 환경을 사용한 테스트는 2024년 2월까지 계속됩니다. 이 새로운 장비의 도움으로 팀은 이제 2026년 말까지 300초 도달을 목표로 하고 있습니다.

핵융합은 두 개의 가벼운 핵이 결합하여 무거운 핵을 형성하는 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것입니다. 이론적으로 막대한 양의 에너지를 포착하여 무제한의 전기를 생산할 수 있습니다.

이것이 우리 태양계에서 가장 큰 핵융합 장치인 태양의 핵심 과정입니다. 그러나 별의 핵과 달리 지구상의 플라즈마는 중력에 의해 압축되지 않기 때문에 핵융합을 달성하려면 훨씬 더 높은 온도가 필요합니다.

이 높은 온도는 원자에 상호 전기적 반발력을 극복할 수 있는 충분한 에너지를 제공하는 데 필요합니다. 플라즈마도 강한 자기장 때문에 존재해야 합니다. 상상할 수 있듯이, 지속적인 기간 동안 이러한 조건을 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

그러나 이것이 핵융합을 마스터하려는 세계의 과학자들을 막지는 못했습니다. 프랑스에서는 엔지니어와 과학자 팀이 현재 국제열핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITR)를 구성하여 세계 최대 규모의 핵융합 실험을 진행하고 있습니다. KSTAR의 최근 업그레이드는 핵융합에 대한 지식을 더욱 발전시킬 것이며 결국 ITER 실험에 사용될 것입니다.

유석재 원장은 “KSTAR에서는 ITER에서 선정된 텅스텐 소재로 다이버터를 구현했다”며 “KSTAR 실험을 통해 ITER에 필요한 데이터를 확보하는데 최선을 다하겠다”고 말했다. 한국핵융합에너지연구원 A 보고서.