한국의 인공태양 KSTAR, 1억도 30초 운전 성공

김정환 기자 | 기사입력 2021/11/22 [10:49]

한국의 인공태양 KSTAR, 1억도 30초 운전 성공

김정환 기자 | 입력 : 2021/11/22 [10:49]
▲ kstar 사진     © 핵융합에너지연구원 제공


한국의 인공태양 KSTAR가 이온온도 1억도 초고온 플라즈마를 30초간 유지하는 데 성공하며 초고온 플라즈마 장시간 운전 기록을 경신했다.

 

한국핵융합에너지연구원(원장 유석재, 이하 핵융합(연)) KSTAR 연구본부는 2021년 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마 운전을 30초간 유지하는 데 성공했다고 22일 밝혔다. 
 
핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시키는 것으로 탄소를 발생시키지 않는 청정한 에너지로 주목받고 있다. 초고온·고밀도의 환경에서 자연스럽게 핵융합 반응이 일어나는 태양과 달리 지구에서는 핵융합 장치에 연료를 넣고 이온과 전자가 분리되어 있는 플라즈마 상태를 만든 뒤 1억도 이상의 초고온으로 가열·유지해야 한다.

 

KSTAR는 우리 기술로 완성한 초전도핵융합연구장치로 2008년부터 핵융합에너지 실현의 핵심인 초고온 플라즈마의 장시간 유지를 위한 기술 확보를 위해 연구를 수행하고 있다.

 

2018년 핵융합 플라즈마 이온온도 1억도 도달 성공 이후 매년 유지시간을 연장해왔으며 지난 2020년에는 20초 연속 운전에 성공하며 세계 핵융합 장치 중 최장 기록을 달성한 바 있다. 더불어 올해 실험을 통해 10초간 추가 연장에 성공하며 세계적 수준의 연구 성과를 이어가게 되었다. 
 
이번 성과는 KSTAR 가열 성능의 향상 및 최적 자기장 조건 확보를 통한 플라즈마 제어 기술이 개선되면서 핵융합로 운전을 위한 차세대 운전 모드인 내부수송장벽(ITB:Internal Transport Barrier) 모드3)의 안정성이 향상된 결과이다.

 

KSTAR는 앞으로도 운전시간 연장을 위하여 전원장치의 개선 및 내벽온도 상승을 억제할 텅스텐 디버터4) 설치를 계획하고 있으며, 보다 높은 ITB 모드의 안정성 유지를 위한 실시간 피드백제어 기술 확보 등 관련 연구를 통해 2026년 1억도 초고온 플라즈마 유지 300초를 달성한다는 계획이다.

 

핵융합(연) 유석재 원장은 “지난해 독립연구기관으로 새로운 출발을 알리며 더욱 안정적인 연구 환경 속에서 핵융합에너지 실현을 위한 도전적인 연구를 이어갈 수 있었다”며, “핵융합 핵심기술의 적기 확보를 통해 우리나라가 진정한 에너지 강국이 될 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

 

*아래는 위 기사를 구글 번역기로 번역한 영문 기사의 [전문]이다. [Below is the [full text] of an English article translated from the above article with Google Translate.

                                                                 Reporter  Jeong-Hwan KIM

 

[Korea's artificial sun KSTAR succeeds in driving 100 million degrees for 30 seconds]

 

 Korea's artificial sun KSTAR succeeded in maintaining ultra-high-temperature plasma with an ion temperature of 100 million degrees for 30 seconds, breaking the record of long-time operation of ultra-high-temperature plasma.

 The Korea Fusion Energy Research Institute (President Yoo Seok-jae, hereafter referred to as fusion research institute) announced on the 22nd that it had succeeded in maintaining the ultra-high temperature plasma operation of 100 million degrees Celsius for 30 seconds, the key condition for nuclear fusion, in the 2021 KSTAR plasma test.
 Nuclear fusion energy generates energy through nuclear fusion reaction, the principle of solar energy, and is attracting attention as a clean energy that does not generate carbon. Unlike the sun, where nuclear fusion reactions occur naturally in an ultra-high temperature and high-density environment, on Earth, fuel must be put into the fusion device to create a plasma state in which ions and electrons are separated, and then heated and maintained at an ultra-high temperature of 100 million degrees or more.

 KSTAR is a superconducting fusion research device completed with our technology, and has been conducting research to secure technology for long-term maintenance of ultra-high-temperature plasma, which is the core of nuclear fusion energy, since 2008.

 Since the success of reaching 100 million degrees in fusion plasma ion temperature in 2018, the maintenance time has been extended every year. In addition, through this year's experiment, it succeeded in extending it for 10 seconds, continuing the world-class research achievements.
 This achievement is the result of improved stability of Internal Transport Barrier (ITB: Internal Transport Barrier) mode 3), the next-generation operation mode for fusion reactor operation, as the plasma control technology is improved by improving KSTAR heating performance and securing optimal magnetic field conditions.

 In the future, KSTAR plans to improve the power supply and install a tungsten diverter4) to suppress the rise in inner wall temperature to extend the operating time. The plan is to achieve 300 seconds of maintaining ultra-high temperature plasma at 100 million degrees per year.

 “Last year, we announced a new start as an independent research institute and were able to continue our challenging research for realization of nuclear fusion energy in a more stable research environment,” said Yoo Seok-jae, president of the Nuclear Fusion Research Institute. We will do our best to become an energy powerhouse.”

 
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