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Jun 13, 2023

가로가 3피트에 불과한 소형 핵융합로가 거대한 이정표를 세웠습니다.

소형 핵융합로 내부의 이온은 너비가 거의 1미터(3피트 미만)입니다.

핵융합 에너지를 실용화하기 위한 기념비적인 단계에서 직경이 겨우 1미터(3피트 미만)인 소형 핵융합로 내부의 이온이 처음으로 섭씨 1억도(화씨 약 1억8천만도)라는 마법의 수치로 가열되었습니다. 현실.

영국의 토카막 에너지(Tokamak Energy Ltd), 미국의 프린스턴 오크리지 국립연구소(Princeton and Oak Ridge National Laboratory), 독일의 에너지 및 기후 연구소(Institute for Energy and Climate Research)의 연구원들은 구형 토카막(ST) 장치에서 기록을 달성했습니다. 도넛 모양의 경로 가열된 연료는 더 큰 원자로에 들어가고, 발전의 안정성과 실용성을 향상시키기 위해 플라즈마를 '심이 있는 사과 모양' 소용돌이에 가두어 둡니다.

핵융합은 우리 태양과 그와 같은 별의 핵심에서 기본적인 과정을 복제하여 작은 요소를 더 큰 요소로 융합하여 에너지를 짜냅니다. 만약 우리가 그것을 올바르게 할 수 있다면 – 그리고 그것은 상당히 큰 일입니다 – 비록 여전히 약간의 위험을 안고 있을 수 있지만 사실상 고갈되지 않는 에너지원을 의미할 수 있습니다.

별이 원소를 융합하고 에너지를 방출하기 위해 엄청난 양의 중력을 갖고 있는 곳에서는 우리는 열에 의존할 수밖에 없습니다. 실제로 태양의 핵보다 몇 배나 더 뜨거운 열입니다.

원자 성분 또는 이온을 최소 섭씨 1억도(기본적으로 1억도 켈빈 또는 에너지 측면에서 8.6킬로전자볼트 이상)까지 요리하는 것은 올바른 압력을 달성하는 데 중요합니다.

연구원들은 발표된 논문에서 "5keV(킬로전자볼트)를 초과하는 이온 온도는 이전에 어떤 ST에서도 도달한 적이 없으며 훨씬 더 많은 플라즈마 가열 전력을 갖춘 훨씬 더 큰 장치에서만 얻어졌습니다."라고 썼습니다.

이 경우에는 ST40이라는 구형 토카막이 사용되었습니다. 안전하게 작동하는 데 필요한 기계를 제외하면 원자로 자체의 너비는 0.8m에 불과하며 직경이 몇 미터까지 늘어날 수 있는 대형 토카막의 일부에 불과합니다.

더 큰 핵융합로에 비해 이러한 작은 장치는 제작 비용이 더 저렴하고 잠재적으로 더 효율적이고 안정적입니다. 기술을 상업적으로 실행 가능하게 만들려는 경우 모든 이점이 있습니다.

연구원들은 ST 자체의 사용, 가열 방식 및 전자 밀도 측면에서 플라즈마 준비 방식을 포함하여 새로운 온도 기록에 도달하기 위해 여러 가지 최적화 작업을 수행했습니다.

일부 기술은 1990년대 ST40보다 훨씬 큰 토카막 핵융합로에서 수행된 '슈퍼샷' 실험에서 차용되었습니다. 본질적으로 이 접근 방식에는 매우 짧은 시간에 많은 열이 가해지는 것이 포함되었습니다.

과학자들이 적용한 또 다른 최적화 비결은 플라즈마 내부의 음전하 전자보다 양전하 이온을 더 가열하는 것이었습니다. 핫이온 모드로 알려진 이 모드는 반응 횟수와 토카막 성능을 높이는 데 도움이 됩니다.

연구진은 “이러한 온도는 이온 온도가 전자의 온도를 일반적으로 2배 이상 초과하는 열이온 모드 시나리오에서 달성됐다”고 밝혔다.

이 획기적인 발전과 이와 유사한 다른 발전은 확실히 흥미롭지만, 핵융합은 아직 실제 전력 공급원으로 간주되기 전에 해결해야 할 여러 장애물이 있는 테스트 단계에 있습니다. 관련된 기술적 과제를 고려할 때 모든 사람이 핵융합 발전 생산이 궁극적으로 가능할 것이라고 믿는 것은 아닙니다.

이러한 과제는 여기에서도 강조됩니다. 최고 온도는 단 150밀리초 동안 도달했습니다. 연구실에서는 훌륭한 성과를 거두었지만 에너지 그리드에 실질적으로 기여할 시간은 많지 않았습니다.

그럼에도 불구하고 각각의 발견은 우리를 궁극적인 목표에 더 가까이 다가가게 해줍니다. 구형 토카막이 필요한 에너지와 경제 방정식이 결국 의미가 있게 되는 방식으로 핵융합 반응을 생성하는 가장 유망한 옵션 중 하나라는 점을 고려하면 이는 특히 주목할 만합니다.