너비가 1미터 미만인 아기 핵융합로의 온도가 1억°C에 달함

Jun 02, 2023

폭이 1미터(3피트) 미만인 원자로에서는 태양 중심보다 7배 더 높은 온도가 달성되었습니다. 구형 토카막 ST40 내부의 이온은 섭씨 1억도 이상으로 치솟아 이런 종류의 원자로 기록을 경신했습니다.

이전에는 훨씬 더 많은 전력이 필요한 훨씬 더 큰 원자로에서만 섭씨 1억도(화씨 약 1억 8천만도)에 도달했습니다. 이는 ST40과 같은 보다 컴팩트한 원자로에서 핵융합에 적합한 조건을 생성할 수 있으며 작동하는 데 더 적은 에너지가 필요하다는 점을 입증한 중대한 성과입니다.

"국립 연구소에서는 최소 15배 이상 큰 기존 토카막에서 플라즈마 온도가 1억도 이상이라고 보고한 반면, Tokamak Energy의 이정표는 소형 구형 토카막에서 5년 만에 달성되었습니다."라고 Tokamak Energy의 Stuart White가 IFLScience에 말했습니다. "구형 토카막은 기존 토카막에 비해 더 높은 효율성은 물론 더 낮은 자본 투자, 운영 비용 및 더 작은 설치 공간으로 핵융합 능력을 극대화합니다. 이는 과학적으로나 상업적으로나 최적의 접근 방식입니다."

일반적으로 말해서, 큰 원자로에 비해 작은 원자로에서 핵융합을 달성하는 것이 더 어렵습니다. 이유를 이해하기 위해 먼저 핵융합에 대해 간단히 요약해 보겠습니다.

융합은 두 원자가 결합하여 엄청난 양의 에너지를 방출할 때 발생합니다. 이는 각 원자 내부에 전자가 궤도를 돌며 양성자와 중성자를 포함하는 핵이 있기 때문입니다. 두 개의 원자를 충분한 힘으로 충돌시키면 원자핵이 결합하여 막대한 양의 에너지가 방출됩니다.

연료로 필요한 것은 우주에서 가장 풍부한 원소인 수소뿐이기 때문에 좋지만, 원자를 결합(헬륨 형성)하려면 엄청난 온도와 압력이 필요하기 때문에 힘든 작업입니다. 원자로 내부에서 이러한 조건을 달성하려면 일반적으로 많은 키트와 공간이 필요하지만 여기에는 미터 너비의 금속 계란과 유사한 종류에서 작동하기 위해 약 2.6평방 킬로미터(1평방 마일)가 필요한 원자로 작업을 달성하는 ST40이 있습니다. .

"이러한 결과는 상업용 자기 제한 핵융합과 관련된 이온 온도가 소형 고자기장 ST에서 얻어질 수 있으며 고자기장 ST를 기반으로 한 핵융합 발전소에 좋은 징조가 된다는 것을 처음으로 보여줍니다."라고 연구진은 성과를 뒷받침했습니다.

1986년 체르노빌 재해와 같은 공포 이야기로 인해 많은 사람들이 원자력에 대해 주저하게 되었지만, 전력원으로서 지속 가능성과 환경에 미치는 영향에 있어서 원자력은 틀림없이 타의 추종을 불허합니다. 여러 장치, 전기 자동차 및 모든 것을 유지하기에 충분한 에너지를 찾는 인구가 계속 증가하고 있는 가운데, 핵융합을 통해 달성되는 대규모 발전은 이를 달성하는 가장 친환경적인 방법 중 하나입니다.

핵융합 기술의 이러한 도약은 언젠가는 계속 증가하는 인류의 에너지 수요를 충족할 수 있는 원자력을 달성할 수 있는 길을 열어줄 것입니다.

토카막 에너지(Tokamak Energy)의 토카막 과학 책임자인 스티븐 맥나마라(Steven McNamara) 박사는 성명에서 “이 중요한 동료 검토 결과는 상업용 핵융합 에너지와 관련된 플라즈마 온도가 소형의 고자장 구형 토카막에서 얻을 수 있음을 처음으로 보여줍니다.”라고 말했습니다. "세계 최고의 자석 기술과 결합하여 운영을 확장하면 보다 효율적이고 비용 효율적인 구형 토카막 설계가 깨끗하고 전 세계적으로 배포 가능한 상업용 핵융합 에너지를 달성하는 최선의 경로를 나타낸다는 큰 확신을 갖게 됩니다."

자, 여기 작은 아기 핵융합로가 있습니다. ST40이 다 컸어요.

이 연구는 핵융합(Nuclear Fusion)지에 게재되었습니다.

[H/T: 과학 경보]

이 기사는 Stuart White의 인용문을 수정하여 수정되었습니다.