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핵융합 발전 대표이미지

핵융합 발전

#인공태양 #핵융합 #KSTAR #토카막 #플라즈마 #입자가속기 #원자력 공학

2022.12.14

키워드 정의키워드 정의* Wikipedia, Google에서 수집한 이슈 키워드 정의 정보입니다.

핵융합 발전(nuclear fusion power generation)은 핵융합 반응 발생하는 에너지를 이용해 전력을 생산하는 것을 말한다. 그리고 여기에 사용되는 원자로를 '핵융합로(nuclear fusion reactor)'라고 한다. 핵융합로는 전력생산 뿐만 아니라, 과학적 연구, 기술 개발 등을 목적으로 개발되고 있다. 핵융합은 태양에서 빛과 열 에너지를 만들어 내는 원리이며, 고온과 고압 환경 하에서 수소 원자핵들이 서로 융합하면서 발생하는 질량 결손이 에너지의 형태로 방출되는 것이다.

핵융합로를 활용한 핵반응은 여러 가지 형태가 있지만 그 중에서 가장 많은 에너지를 얻을 수 있는 D-T 반응이 주로 연구되고 있다. D-T 반응은 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소 원자를 연료로 하여 고온에서 두 원자를 반응시켜 헬륨의 생성과 함께 높은 에너지를 발생시킨다. D-T 반응으로 생산할 수 있는 에너지는 17.6MeV로, 이는 우라늄 235(U235)의 핵분열 시 발생하는 에너지 200MeV의 대략 1/10 수준이다. 하지만 소모되는 핵연료의 단위질량당 발생하는 에너지는 핵융합이 핵분열에 비해 10배 정도 더 높다. 일반적으로 전자를 포함한 화학반응에서 방출되는 에너지와 비교하면 대략 1,000,000배 정도 높다.

출처 : https://ko.wikipedia.org/wiki/핵융합 발전

워드 클라우드워드 클라우드* ScienceON 논문 데이터에서 추출한 관련 키워드 클라우드입니다.

요약정보요약정보* 웹에서 수집한 요약 정보입니다.

핵융합에너지 발생에 필요한 세 가지 조건

1. 핵융합 반응을 위한 연료가 필요하다. - 핵융합연료는 중수소와 삼중수소가 쓰인다. 중수소는 바닷물에서 추출할 수 있다. 삼중수소는 리튬을 핵융합로에서 변환하여 얻는다.
2. 초고온의 플라즈마 상태가 필요하다. - 원자핵들이 서로 밀어내는 핵력을 이기로 융합하기 위해서는 초고온의 플라즈마 상태가 필요하다. 1억도 이상의 초고온에서 활발한 핵융합 반응이 일어날 수 있다.
3. 초고온의 플라즈마를 유지할 수 있는 핵융합장치가 필요하다. - 플라즈마는 전기적 성질이 있어 자기장의 영향을 받는다. 핵융합장치는 강력한 자기장을 이용해 초고온의 플라즈마를 유지한다.

출처 : https://www.kfe.re.kr/menu.es?mid=a10201010000

핵융합 발전원리

핵융합발전로 안에서 일어나는 초고온 플라즈마의 핵융합반응을 통해 생성된 중성자의 열에너지가 증기를 발생시키고, 그 증기가 터빈발전기를 돌려 전기를 생산한다.
1. 고진공용기 안에 중수소와 삼중수소를 주입하고 플라즈마 상태로 가열한다.
2. 토카막의 자기력선 그물망을 이용해 플라즈마를 가둔다.
3. 플라즈마를 약 1억도 이상으로 가열해 핵융합반응을 일으킨다.
4. 핵융합 반응 시 일어나는 질량결손에 의한 핵융합에너지가 중성자 운동에너지로 나타난다.
5. 중성자 운동에너지가 열에너지로 변환돼 증기를 가열, 터빈 돌려 대용량의 전기를 생산한다.

출처 : https://www.kfe.re.kr/menu.es?mid=a10201010000

KSTAR 장치제원

(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)

장치명 : 초전도 핵융합연구장치(KSTAR) 규모 : 직경(D) 9.4m, 높이(H) 9.6m, 무게(W) 1,000ton 특징 : 세계 최초로 Nb₃Sn(나이오븀틴) 초전도 자석 으로 제작 최종 목표성능 : 토로이달 자기장세기 3.5테슬라, 플라즈마 지속시간 300초, 플라즈마 전류 2.0MA 주장치 : 헬륨분배장치, 전자공명가열장치, 중성입자빔가열장치, 이온공명가열장치, 진공배기장치, ECEI 이차원 전자섭동 영상장치, 톰슨 산란 레이저 광학계, XICS 엑스레이 이미징 분광계

출처 : https://www.kfe.re.kr/menu.es?mid=a10202010100

웹 뉴스웹 뉴스* 구글 뉴스에서 검색한 관련 뉴스입니다.

오피니언오피니언* 구글 뉴스에서 자동으로 추출한 전문가들의 오피니언으로 적합하지 않은 정보가 있을 수 있습니다.

1. 제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관
(GMT)2022-12-14 00:12:00

핵융합을 실현하는 데 획기적 성과

이번 이정표는 더 많은 발견으로 이어질 것

출처 : 美 과학자들, 무한 청정에너지 '핵융합' 실현 돌파구 열었다 - 동아사이언스
2. 마크 웬만 영국 임페리얼칼리지런던 교수
(GMT)2022-12-14 00:12:00

환상적인 과학적 돌파구

지난 70년 동안 달성하지 못한 결과

상용화에는 시간이 걸리지만 핵융합의 중요한 단계

출처 : 美 과학자들, 무한 청정에너지 '핵융합' 실현 돌파구 열었다 - 동아사이언스
3. 제니퍼 그랜홈 미 에너지부 장관
(GMT)2022-12-14 02:17:01

(이번에 이뤄진) 핵융합 점화(ignition)가 태양과 별(항성)에서만 나타나는 (핵융합) 조건을 사상 처음으로 구현했다

출처 : 미, 핵융합 실험 성공 발표…“상업화 시기 크게 앞당겨” - 한겨레
4. 영국 케임브리지대학 소속 핵 에너지 전문가 토니 롤스톤
(GMT)2022-12-14 02:17:01

이번 결과를 과학의 성공이라고 말할 수 있다

유용하고 풍부하며 깨끗한 에너지를 제공하는 데까지 이르는 길은 아주 멀다

출처 : 미, 핵융합 실험 성공 발표…“상업화 시기 크게 앞당겨” - 한겨레
5.  제니퍼 그랜홈 미 에너지부 장관
(GMT)2022-12-13 17:49:00

핵융합 발전과 관련한 중요한 과학적 약진을 이뤄냈다

출처 : 美, 핵융합 통해 세계 최초 '순에너지 생산' 성공…
6. 그랜홈 장관
(GMT)2022-12-13 17:49:00

획기적인 성과

(미국이) 기후변화에 맞서 싸울 청정 에너지를 제공하고 핵실험 없이 핵 억지력을 유지하는 것과 같은 인류의 가장 복잡하고 시급한 문제를 해결하는데 도움이 될 것

출처 : 美, 핵융합 통해 세계 최초 '순에너지 생산' 성공…
7. 프라바카 과학기술정책실장
(GMT)2022-12-13 17:49:00

우리가 태양과 다른 모든 별에서 일어나고 있는 (에너지 반응이) 핵융합이라는 사실을 알게 된 지 한 세기가 지났다. 그리고 100년 만에 우리가 그러한 핵융합 활동을 실험실에서 재현할 수 있는 지점에 도달했다

이번 실험 결과는 과학적 이정표이자 공학 기술의 경이로운 업적

출처 : 美, 핵융합 통해 세계 최초 '순에너지 생산' 성공…
8. 임창환 원자력연 박사
(GMT)2022-12-14 05:38:00

해외 연구기관의 시설 유치 차원에서 레이저 시설을 기증받아 설치했으며 2015년 정도까지는 국제 협력 과제로 일본, 중국 등과 함께 레이저 핵융합 연구를 수행했었다

이후에는 국내에서 연구비를 제대로 따지 못해 진행된 실적이 없다

출처 : [단독]미국이 성공한 레이저 핵융합, 한국은 사장시켰다 - 아시아경제
9. 앞서 미국 로런스 리버모어 국립연구소(LLNL)
(GMT)2022-12-14 05:38:00

레이저 핵융합 에너지의 가장 기본적인 과학적 원리를 입증하는데 성공해냈다

출처 : [단독]미국이 성공한 레이저 핵융합, 한국은 사장시켰다 - 아시아경제
10. 방 교수
(GMT)2022-12-14 05:38:00

상용화의 중요한 단계인 점화(ignition) 기술을 달성한 최초의 성과

출처 : [단독]미국이 성공한 레이저 핵융합, 한국은 사장시켰다 - 아시아경제

논문논문* ScienceON에서 제공하는 관련 논문입니다.
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[해외논문] 磁場閉じ込め核融合プラズマの燃焼制御 2.トカマク炉の燃焼制御 2.3 ITERにおける燃焼制御 (Burn Control of Magnetically Confined Fusion Plasma 2. Burn Control in Tokamak Fusion Reactors 2.3 Burn Control in ITER)

藤沢 (日本原子力研) , 登 (究所)
プラズマ.核融合學會誌= Journal of plasma and fusion research v.75 no.12 ,pp. 1366 - 1369 , 1999 , 0918-7928 , プラズマ・核融合学会

[국내논문] 국제핵융합실험로 삼중수소 연료주기 (Tritium Fuel Cycle of the International Thermonuclear Experimental Reactor)

송규민 (한수원(주) 중앙연구원) , 손순환 (한수원(주) 중앙연구원) , 정흥석 (한국원자력연구원) , 윤세훈 (국가핵융합연구소) , 정기정 (국가핵융합연구소)
Korean chemical engineering research = 화학공학 v.50 no.4 ,pp. 595 - 603 , 2012 , 0304-128x , 한국화학공학회

[국내논문] TRL과 AHP를 적용한 핵융합 실증로 핵심기술 도출 (Core Technologies Derivation of Fusion DEMO Reactor Applying TRL and AHP)

장한수 (국가핵융합연구소 미래전략실) , 김유빈 (국가핵융합연구소 미래전략실, 한양대학교 과학기술정책학과) , 최원재 (국가핵융합연구소 미래전략실) , 도현수 (국가핵융합연구소 미래전략실)
기술혁신연구 v.22 no.4 ,pp. 145 - 164 , 2014 , 1598-1347 , 기술경영경제학회

특허특허* ScienceON에서 제공하는 관련 특허입니다.
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[미국특허] Divertor filtering element for a tokamak nuclear fusion reactor; divertor employing the filtering element; and tokamak nuclear fusion reactor employing the divertor

미국(US) | 공개 | 출원인 : | 출원번호 : US-0022860 ( 2001-12-20 ) | 공개번호 : US-0172316 (2002-11-21) | IPC : G21B-001/00; G21J-001/00

[한국특허] 레이저 핵융합 장치 및 핵융합 생성 방법 (LASER FUSION DEVICE AND NUCLEAR FUSION GENERATING METHOD)

한국(KO) | 등록 | 출원인 : 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤;도요타지도샤가부시키가이샤; | 출원번호 : 10-2015-7012192 ( 2015-05-08 ) | 공개번호 : 10-2015-0072418 (2015-06-29) | 등록번호 : 10-1646478-0000 (2016-08-01) | IPC : G21B-001/15; G21B-001/03 | 법적상태 : 등록

[한국특허] 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법 (NUCLEAR FUSION TARGET, NUCLEAR FUSION DEVICE, AND NUCLEAR FUSION METHOD)

한국(KO) | 등록 | 출원인 : 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤;도요타지도샤가부시키가이샤; | 출원번호 : 10-2012-7014510 ( 2012-06-04 ) | 공개번호 : 10-2012-0107471 (2012-10-02) | 등록번호 : 10-1705271-0000 (2017-02-03) | IPC : G21B-001/03; G21B-001/15 | 법적상태 : 소멸

보고서보고서* ScienceON에서 제공하는 관련 보고서입니다.
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[국가R&D연구보고서] 핵융합로 일차 벽을 포함하는 고온 구조물의 제조 및 접합 기술 (Joining and Fabrication Techniques for High Temperature Structures including the First Wall in Fusion Reactor)

주관연구기관 : 한국원자력연구소(2003-09) | 발행연도 : 2003

[국가R&D연구보고서] 한-중-일 핵융합 공동협력 기초연구 프로그램 (Korea-China-Japan Fusion Research Collaboration Program)

주관연구기관 : 한국핵융합에너지연구원(2013-06) | 발행연도 : 2013

[국가R&D연구보고서] 핵융합로공학 선행연구센터 (Center for Advance Research in Fusion Reactor Engineering)

연구책임자 : 황용석 | 주관연구기관 : 서울대학교(2015-01) | 발행연도 : 2015

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