초고온 플라스마 장시간 운전 위한 텅스텐 디버터 설치 완료 "2026년까지 1억도 초고온 플라스마 300초 운전 목표"
한국의 인공태양 KSTAR가 1억도 초고온 플라스마 장시간 운전 기술을 확보하기 위한 장치 업그레이드를 마치고, 새로운 환경에서 실험을 시작한다. 한국핵융합에너지연구원은 한국형 초전도 핵융합연구장치 KSTAR 핵심 장치 중 하나인 디버터를 텅스텐 소재로 새로 개발, 설치를 마치고 이를 활용한 첫 번째 플라스마 실험을 시작한다고 13일 밝혔다.
디버터는 핵융합로 내부에서 발생하는 플라스마의 강한 열속(단위 면적·시간당 들어오는 열에너지 양)이 집중되는 진공 용기 하단에 있는 플라스마 대면 장치다.
플라스마 열속이 직접 진공 용기에 닿지 않도록 방패 역할을 해 진공 용기를 보호하는 동시에 핵융합 과정에서 발생한 각종 불순물을 배출하는 통로로 고성능의 플라스마가 오래 유지될 수 있도록 돕는다. 기존 KSTAR에는 탄소 소재 디버터가 있지만, 가열 장치 성능향상과 1억도 이상 초고온 플라스마 운전 시간 증가 등으로 열속 한계치를 넘어섰다.
텅스텐은 높은 녹는 점과 저항성, 낮은 방사화 등의 특성을 지닌 소재로 기존 탄소 디버터의 단점인 불순물 생성 및 냉각 어려움 등을 보완할 수 있다.
열속 한계치(성능)도 10MW/㎡로 탄소 디버터보다 2배 이상 향상됐다. 텅스텐 디버터 환경에서 이뤄지는 KSTAR의 첫 플라스마 실험은 오는 21일부터 내년 2월 말까지 진행된다.
핵융합연은 텅스텐 디버터 환경에서 정상적인 장치 운전을 검증하고, 이를 바탕으로 KSTAR가 기존에 달성한 1억도 이상 초고온 고성능 플라스마 운전 역량을 재현할 계획이다.
KSTAR는 이온온도 1억도 이상의 초고온 고성능 플라스마 30초 운전에 성공, 세계 최장 기록을 보유하고 있다. 2026년까지 300초 운전 달성에 도전한다.
유석재 핵융합연 원장은 "국제핵융합실험로(ITER)와 가장 유사한 장치로 손꼽히는 KSTAR가 ITER와 동일한 텅스텐 소재 디버터 환경을 갖추게 된 만큼, 향후 ITER의 플라스마 실험 성공 가능성을 예측할 수 있는 KSTAR의 이번 플라스마 실험에 전 세계의 관심이 집중되고 있다"고 말했다.