한국의 인공태양 ‘케이스타(KSTAR)’가 실제 핵융합 실증로와 같은 환경에서 고성능 플라스마(고체·액체·기체를 넘어선 제4의 상태)를 운전하기 위해 본격적인 실험에 들어갔다. 해외 연구팀들과 국제 협력 연구도 함께 추진된다.
한국핵융합에너지연구원11일 케이스타의 텅스텐 디버터 환경에서 고온·고밀도·고전류 플라즈마 운전 기술 확보를 위한 플라즈마 실험에 착수했다고 밝혔다. 연구원은 지난해 고성능 플라스마 운전을 위한 케이스타의 핵심 장치인 디버터(플라스마에서 발생하는 강한 열속으로부터 진공 용기를 보호하기 위한 장치)의 소재를 기존 탄소에서 텅스텐으로 교체했다. 텅스텐은 열에 강한 특성 덕분에 핵융합로 내벽 소재로 적합하지만, 운전 과정에서 발생하는 텅스텐 불순물이 플라스마의 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다. 즉 이 실험은 디버터 환경에서 텅스텐의 불순물 발생 억제와 자기장 제어를 통한 텅스텐 불순물 방지, 가열장치를 이용한 불순물 배출 등을 검증하기 위한 실험이다.
디버터는 핵융합로에서 초고온 플라즈마를 운전할 때 발생하는 1억℃의 열에서 진공용기를 보호하고, 불순물을 제거하는 핵심 장치다. 실험기간은 이달부터 내년 2월까지다. 오영국 핵융합연 원장은 “핵융합 실증로 운전 시나리오를 조기 확보하기 위해 KSTAR의 역할은 앞으로 더욱 중요해질 것”이라며 텅스텐 환경의 기술적 과제를 해결해 나가고, 더 나아가 추가적인 장치 업그레이드를 통해 더욱 선도적인 연구를 수행할 수 있는 환경을 갖춰 갈 예정이다”라고 말했다.
아울러 국내외 연구기관과의 협력 연구도 적극 추진된다. 특히 미국 DIII-D 연구팀, 프랑스 WEST 연구팀을 비롯해 일본, 중국 등과 핵융합 난제 해결에 기여할 40여 개 주제 공동 실험을 추진하고, 향후 영국, 체코 등으로 확대해 나갈 예정이다. 남용운 KSTAR 연구본부장은 “정부 핵융합에너지 가속화 전략에 따라 플라즈마 운전 시나리오 조기 개발에 나섰다”며 “고온·고밀도·고전류 조건에서 높은 가둠 성능을 달성할 수 있는 고성능 시나리오 연구 및 고성능 플라즈마 환경을 방해하는 각종 불안정 현상을 억제할 기술 연구를 확대해 나갈 계획”이라고 말했다.
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