| 중국 차세대 "인공 태양" 최초 방전 달성 | ||
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  2020년 12월 4일 14시 02분, 차세대 "인공태양" 장치-중국 환류기(Circulator) 2호 M 장치(HL-2M)가 구축 완료되어 최초 방전을 달성했다. 이로써 중국은 대형 첨단 토카막 장치(Tokamak device)의 설계, 제조, 운행 기술을 보유함으로써 자체적인 핵융합로 설계 및 구축을 위한 견고한 기반을 마련했다. 핵융합의 원리는 수소 동위원소 중수소와 삼중수소 원자핵이 무한히 접근하여 핵융합 반응을 일으키면서 거대한 에너지를 방출하는 것이다. 원리는 간단해 보이지만 핵융합 반응을 지속적으로 제어하기는 하늘의 별따기이다. 제어 가능한 핵융합 반응을 달성하려면 세 가지 엄격한 조건을 충족시켜야 한다. 첫째, 연료가 섭씨 1억도 이상의 플라즈마로 전환될 수 있을 만큼 온도가 충분히 높아야 한다. 둘째, 밀도가 충분히 높아서 두 원자핵 사이의 충돌 가능성이 커야 한다. 셋째, 플라즈마는 제한된 공간에 충분히 오랫동안 갇혀 있어야 한다. 중국 환류기 2호 M 장치는 2009년에 중국원자력기구의 승인을 받아 중핵그룹(中核集團, CNNC) 핵공업서남물리연구원이 자체적으로 설계 제조한 중국 최대 규모, 최고 매개변수의 첨단 토카막 장치로 중국 차세대 첨단 자기밀폐 핵융합 실험 연구 장치이다. 플라즈마 부피는 기존 장치의 2배 이상이고, 플라즈마 전류 용량은 2.5메가암페어 이상이며 플라즈마 이온 온도는 1.5억 도에 달하여 고밀도, 높은 비압 및 높은 부트스트랩 전류 작동을 달성할 수 있다. 방전은 HL-2M 장치의 진공 챔버에 있는 가스를 플라즈마 상태로 만든다. 연구팀은 해당 장치에서 다양한 유형의 방전을 수행함으로써 최종적으로 충분한 플라즈마를 섭씨 1억 도 이상으로 가열할 계획이다. 태양핵의 온도는 섭씨 1,500만 도에서 섭씨 2,000만 도이다. 해당 장치의 방전 온도는 태양핵 온도의 거의 10배에 달한다. 플라즈마는 섭씨 1억 도 이상으로 가열될 때에만 제어 가능한 핵융합이 가능하다. 연구팀은 장치의 물리적 및 구조적 설계, 특수 재료 개발, 재료 연결과 핵심 소자 개발, 조립 및 집성 등 분야에서 여러 획기적인 성과를 거두었다. 또한 탈착식 코일 구조를 달성하고 작동 제어 수준이 향상되었으며 장치의 물리 실험 연구 능력이 향상되었다. 연구팀은 고니켈합금 쌍곡면 박벽 대형 진공 용기의 압축 성형 및 용접 변형 제어 등 핵심 기술을 잇따라 확보하고 세계 선진 수준의 특수형 구리합금 후판재 제조 및 성형 기술을 파악함으로써 고강도 팽창 볼트 소자의 국산화를 달성하였다. 또한, 세계 선진 수준의 중국 최초의 대형 수직축 펄스 발생기를 성공적으로 개발했으며 6상 고전류 펄스 발생기, 대관성 고속 회전자, 광대역 변화 제어 및 보호 시스템 등 기술 난제를 해결함으로써 자체 지식재산권을 보유한 혁신적인 성과를 창출했다. 중국이 원자력 개발에서 실행하고 있는 "고온 원자로-고속 원자로-핵융합로" 3개 단계적 전략에서 핵융합 에너지는 에너지 문제를 해결하기 위한 마지막 단계이다. 핵융합 에너지 개발은 중국의 에너지 전략 요구를 해결하는 방법일 뿐만 아니라 미래 에너지와 국가 경제의 지속 가능한 발전을 위한 중대한 전략적 중요성을 가지고 있다. 중국은 본세기 중반에 핵융합 에너지의 응용을 달성하는 것을 목표로 한다. HL-2M 장치는 중국이 핵융합 기술의 고품질 개발을 달성하는 중요한 기반이 되어 중국의 노심급 플라즈마 물리학 연구 및 관련 핵심 기술이 국제 선진 수준에 도달하도록 촉진하고 국제 사회와 손잡고 핵융합 에너지를 개발하기 위한 플랫폼이 될 전망이다. 향후, HL-2M 장치는 글로벌 핵융합 고급 인재를 유치하고 국제 수준의 핵융합 기술 리더 및 전문가 핵심 그룹을 양성하며 세계적인 영향력이 있는 획기적인 기술성과를 형성하여 핵융합 기술을 위한 중국의 지혜와 힘을 기여하는 것을 목표로 하고 있다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-12/07/content_459017.htm?div=-1 |
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