핵융합 장치 KSTAR와 ITER 비교

목차

핵융합 장치 KSTAR와 ITER
KSTAR와 ITER 비교

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핵융합 장치 KSTAR와 ITER

KSTAR 과 ITER 는 모두 핵융합 에너지 실현을 위한 중요한 연구 시설입니다. 핵융합 에너지는 태양과 별에서 일어나는 에너지 생산 방식으로, 엄청난 양의 에너지를 안전하고 지속 가능하게 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

 

KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)

KSTAR은 2008년에 운영을 시작한 한국의 초전도 토카막 실험 장치입니다. 주요 목표는 고성능 플라즈마 운영과 장시간 플라즈마 유지를 통해 핵융합 에너지 실현 가능성을 입증하는 것입니다. KSTAR는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 작은 크기: ITER보다 훨씬 작은 크기로 제작되어 비용을 절감하고 건설 기간을 단축했습니다.
• 높은 성능: ITER보다 높은 이온 온도와 에너지 confinement factor를 달성했습니다.
• 장시간 플라즈마 유지: 최대 48초 동안 플라즈마를 유지하는 데 성공했습니다.

초전도 핵융합 연구장치(KSTAR)

 

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

ITER은 국제 협력으로 건설되는 세계 최대 규모의 초전도 토카막 실험 장치입니다. 주요 목표는 핵융합 반응에서 에너지 증폭률 (Q) 10 이상 달성과 장시간 (300~500초) 플라즈마 연소를 통해 핵융합 에너지의 실용성을 입증하는 것입니다. ITER는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 거대한 크기: KSTAR보다 훨씬 큰 크기로 제작되어 더 많은 에너지를 생산할 수 있도록 설계되었습니다.
• 복잡한 기술: 초전도 기술, 진공 기술, 플라즈마 제어 기술 등 첨단 기술이 적용되었습니다.
• 국제 협력: 7개국 (유럽연합, 중국, 인도, 일본, 한국, 러시아, 미국)이 참여하여 건설되고 운영되고 있습니다.

국제 핵융합 실험로 (ITER) 장치 모형

 

KSTAR와 ITER 비교 (출처: 한국핵융합에너지연구원)

구분	KSTAR	ITER	비고
주반경(m)	1.8	6.2	KSTAR Aspect Ratio : 3.6 ITER Aspect Ratio : 3.1
부반경(m)	0.5	2.0
주자기장 강도(Tesla)	3.5	5.3	중심축에서의 자장의 세기
플라즈마 전류(MA)	2.0	15.0
총 가열 능력(MW)	30(40)	73(110)
평균이온온도(keV	7	12	핵융합력의 효율지표, 경제성과 직결되며 연속운전에 중요
최대밀도 (kg/m3)	25	12
가둠 시간(초)	0.22	3.7
압력효율계수	5	2	높은 열속, 중성자속 환경에서의 소재 개발 필요
가둠향상비(H98)	1.5	1.5	극저온(-270℃) 냉각능력
자체 전류비(fBS)	0.9	0.5
초전도 재료	Nb3Sn / NbTi	Nb3Sn / NbTi
최고 자기장 강도(Tesla)	7.8	13.5
일차벽 재료	CFC	Be, W	부피 약 25배
냉각 장치 용량(kW)	9	110
연료	수소, 중수소	중수소, 삼중수소
Fusion Power(MW)	(10)	500 이상
증폭율(Q)	> 0.35	> 10
크기(m)	8.6(H) 8.8(D)	24(H) 28(D)
플라즈마 지속시간(초)	300	400
초전도자석 중량(톤)	270	10,135

 

 

 

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핵융합 에너지에 대해 관심있는 분은 아래 링크를 참고하시기 바랍니다. 

 

핵융합 에너지를 얻기 위한 3가지 조건

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