1 개요
1) 정의
- 핵융합발전은 수소와 같은 가벼운 원소들의 핵이 서로 결합해 헬륨처럼 좀 더 무거운 원소를 형성하게 되며, 이때 생긴 질량 결손에 의해 방출되는 에너지를 이용한 발전방식이다.
2) 관련사항
- 핵융합
* 1억 ℃ 이상의 고온에서 가벼운 원자핵(수소등)이 융합해 보다 무거운 원자핵(헬륨등)이 되는 과정에서 에너지를 창출해 내는 방법
* 핵연료는 무한하며, 방사성 낙진도 생기지 않고, 유해한 방사능도 적다.
- 토카막
* 현존하는 핵융합장치 가운데 가장 발달한 것으로서 강력한 자기력선 그물망을 이용하여 초고온의 플라스마를 가두고 핵융합 반응이 일어나도록 유도하는 장치이다.
* 일본·유럽·러시아의 국제열핵융합실험로(ITER)에서 채택하고 있다. 자동차 튜브처럼 생긴 용기 속에 플라스마를 넣고, 이 튜브의 외벽을 감은 코일에 아주 강한 전류를 흐르게 하면 튜브의 벽에서 플라스마가 떨어져 중심부로 모이게 됨으로써 수억℃의 초고온을 만들어 내는 방식
* 플라스마의 온도를 올려도 계속 냉각되기 때문에 일정 시간 동안에 일정한 온도를 유지하기 어렵다는 단점이 있다.
- 헬리컬(Helical:나선)형
* 1㎤당 수백조 개의 수소를 수억℃의 초고온으로 높여 감금장치에 1초 이상 가두어놓는 방식으로
* 토카막 방식과 달리 도넛 모양의 진공용기 바깥쪽에 2개의 초전도 코일을 나선 모양으로 만들어 내는 방식이다.
* 토카막과 같이 대전류를 흘릴 필요가 없어 안정성이 뛰어나고, 연속운전이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
- 레이저 핵융합 방식
* 중수소등의 연료를 넣은 작은 캡슐에 레이저 광선을 비추어 가열/폭발시키는 방식
* 연료 압축용 레이저와 연료 가열용 레이저 2대의 레이저 광선 발생장치로 연료의 가열과 압축을 각각 분담함으로써 에너지가 연료의 중심에 효율적으로 도달하게 하는 것이다.
* 다른방식보다 건설비용이 적게 들고, 적은 에너지로 핵융합을 일으킬 수 있다는 장점이 있다.
3) 구성
2 활용(KSTAR)
1) K-star(한국형 초전도 토카막 연구장치(Korea Superconducting Tokamak Advanced Reserch))
- 1억℃ 이상의 초고온이 10초 이상 지속되어야 가능한 것으로, 태양 에너지의 생성 과정을 인공적으로 재현하는 것이 목적이므로 '인공태양'
- 국가핵융합연구소에서 주관하여 2007년 9월 지름 9m, 높이 6m, 무게 60t의 주장치를 완공
- 2008년 6월부터 시운전을 가동하여 10만 암페어 이상의 전류를 지닌 200만℃의 플라스마를 생성하여 0.249초 동안 유지하는 데 성공하였다.
- 2020년 1억℃ 초고온 플라즈마를 20초 동안 유지하는 데 성공
- 2012년까지 플라스마의 제어 및 운전기술을 확보하고, 2017년까지 플라스마를 100초 동안 유지하며, 2022년까지 3억℃의 플라스마를 300초 동안 유지하는 데 목표를 두고있다.
2) KSTAR 의의
- 초전도 기술을 적용한 토카막형 핵융합 연구장치는 케이스타가 세계 최초
- 한국에서 독자적으로 설계/제작한 것
