초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
○ 본 과제에서는 현재 운용중인 핵융합로의 PFC 후보물질에 대한 HHF(high heat flux)실험 및 융합로 내에서 발생하는 각종 입자원에 의한 물성변화 및 전산모사에 대한 연구를 수행하고 재질별로 유용한 실험자료를 획득하는 것을 목적으로 함.
○ 제 1 세부과제는 ‘하전입자빔을 이용한 핵융합 재료손상 및 열부하 실험’을 과제명으로 전자빔을 이용한 열부하장치를 제작하고 제작된 장치를 이용한 열부하실험 그리고 이온빔과 플라즈마를 이용한 재료손상 실험 등을 수행함.
○ 제 2 세부과

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
○ 본 과제에서는 현재 운용중인 핵융합로의 PFC 후보물질에 대한 HHF(high heat flux)실험 및 융합로 내에서 발생하는 각종 입자원에 의한 물성변화 및 전산모사에 대한 연구를 수행하고 재질별로 유용한 실험자료를 획득하는 것을 목적으로 함.
○ 제 1 세부과제는 ‘하전입자빔을 이용한 핵융합 재료손상 및 열부하 실험’을 과제명으로 전자빔을 이용한 열부하장치를 제작하고 제작된 장치를 이용한 열부하실험 그리고 이온빔과 플라즈마를 이용한 재료손상 실험 등을 수행함.
○ 제 2 세부과제는 ‘입자빔 조사와 관련된 핵융합재료 전산모사’를 과제명으로 주로 컴퓨터전산모사를 이용한 중성자 및 하전입자의 재료손상 모사 그리고 제 1 세부과제의 장치개발을 위한 열전도 해석, 방사선방호해석 등을 수행함.

Abstract ▼

Ⅲ. Scope of the Project
○ The main focus is the experimental and numerical studies on the fusion materials damages induced by irradiation and thermal load through particle-beam irradiation. As a result, useful data on the basic physical properties will be obtained for the plasma-facing component

Ⅲ. Scope of the Project
○ The main focus is the experimental and numerical studies on the fusion materials damages induced by irradiation and thermal load through particle-beam irradiation. As a result, useful data on the basic physical properties will be obtained for the plasma-facing component development in a fusion research reactor.
○ Sub-project 1 is mainly an experimental study. A high-power electron accelerator of 7 kW will be manufactured and an infra-structure for thermal load experiments of ~10¹ MW/m² on the fusion material surface will be also constructed. Thermal load experiments including thermal fatigue and critical heat flux will be carried out by using the electron accelerator. Sputtering and erosion experiments will be carried out by using plasma and accelerated ion of hydrogen or helium in collaboration with related research institutions and universities.
○ Sub-project 2 is mainly a numerical study. Simulation of fusion materials will be carried out in relation with particle-beam irradiation: damages induced by neutron, electron, ion, thermal load, etc. Main focus is the neutron-beam induced damage.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 9
• COTENTS ... 12
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 25
• 제 1 절 국외 기술 현황 ... 25
• 제 2 절 국내 기술 현황 ... 29
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 30
• 1 절. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 30
• 제 1 세부의 연구범위 및 연구수행 ... 30
• 제 2 세부의 연구범위 및 연구수행 ... 30
• 2 절. 제 1 세부의 연구개발 수행결과 ... 31
• 1. 전자빔 조사장치의 기초설계에 따른 장치제작 ... 31
• 2. 플라즈마 대면재료에 대한 전자빔 열부하 실험 ... 32
• 가. Graphite tile ... 32
• 나. KSTAR 내벽재와 동일한 graphite 재질에 대한 KSTAR-relevant heat load 실험 ... 33
• 다. 텅스텐 시료를 이용한 전자빔 열부하 기초실험 및 결과 ... 34
• 3. 열플라즈마 토치를 이용한 열부하 실험 ... 36
• 4. 플라즈마 대면재료에 대한 하전입자 조사실험 ... 37
• 가. 양성자 조사실험 ... 37
• 나. 고밀도 플라즈마 조사실험 ... 37
• (1) 헬륨플라즈마 실험장치(DiPS) ... 37
• (2) 고밀도 헬륨 플라즈마 노출 실험과 결과 ... 38
• (3) 수소플라즈마 실험장치 ... 40
• (4) 수소플라즈마 실험결과 ... 41
• 5. 대면재료 실험결과의 분석 ... 42
• 가. Graphite ... 42
• 나. 텅스텐 ... 42
• 3 절. 제 2 세부의 연구개발 수행결과 ... 43
• 1. 입사입자에 대한 조사손상 ... 43
• 가. 입사 입자에 대한 개요 ... 43
• 나. 고에너지 입자에 의한 손상 ... 43
• 2. DPA simulation ... 43
• 가. 고에너지 입자와 대면물질과의 충돌에 의한 DPA 전산모사 ... 43
• 나. PFC에 대한 DPA 계산 ... 44
• 3. 수소와 헬륨 생성량 ... 46
• 가. 기체 원자의 생성과정 ... 46
• 나. 수소 및 헬륨 생성량 계산 ... 46
• 4. 중성자에 의한 대면물질의 열부하 손상분석 ... 47
• 가. 중성자에 의한 집적에너지 분석 ... 47
• 나. 중성자 집적에너지에 의한 열집적량 분석 ... 48
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 53
• 제 6 장 참고문헌 ... 54