국가핵융합연구소(소장 유석재)가 핵융합로 손상을 막는 '플라즈마 붕괴 완화 기술'을 세계 최초로 실험 검증했다.
핵융합연은 KSTAR연구센터가 국제핵융합실험로(ITER)에서 계획하는 '플라즈마 붕괴 완화 기술' 효과를 KSTAR 장치에 설치한 대칭형 산탄 입자 주입장치(SPI) 2기로 검증했다고 28일 밝혔다.
플라즈마 붕괴 완화 기술은 핵융합로 운영 중 이상 발생 시 초고온 플라즈마 에너지를 짧은 순간에 안전하게 해소, 장치 손상을 막는 기술이다. 핵융합 상용화 핵심 과제이자 난제다. 이 때문에 플라즈마에 인위적으로 불순물을 주입해 분출 에너지가 한 곳으로 집중되는 것을 막고, 고르게 분산시키는 기술 개발이 진행되고 있다.
ITER 장치에서는 미세한 얼음 입자를 고속으로 주입하는 SPI 장치 수십 기를 동시에 사용해 플라즈마 에너지를 분산하는 방식을 활용할 계획이다. 하지만 효과가 검증되지 못한 상태였다.
KSTAR 연구진은 지난해 미국 오크리지 국립연구소와 협력해 대칭형 SPI 장치 2기를 KSTAR 장치에 설치했다.
실험 결과 1대 SPI 장치보다 복수 장치를 사용하는 경우 효과적이고, 에너지를 균일하게 분산할 수 있는 것으로 나타났다. 붕괴 완화 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 붕괴 완화 단계에서 전자 밀도가 기존 대비 2배 가까이 높아지면서, 장치를 손상시키는 폭주 전자 발생을 차단하는 효과를 얻을 수 있었다.
KSTAR 연구센터는 내년까지 다양한 플라즈마 붕괴 상황 대응기술을 개발할 예정이다. ITER 국제기구 연구사업 수주로 개발한 4종류의 붕괴 완화 진단장치로 관련 실험 데이터를 확보하고, ITER 플라즈마 붕괴 완화 기술 검증을 수행하게 된다.
유석재 소장은 “KSTAR의 뛰어난 장치 특성과 연구역량으로 핵융합 난제 해결 선도연구 성과를 얻었다”며 “ITER의 성공을 위한 사전 연구뿐 아니라 핵융합실증로 개발을 위한 핵심기술 확보를 위해 도전 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
