초록 ▼

□ 연구개요
○ 3,000 MW의 열출력를 생산하고, 동시에 1 GWe 용량의 경수로 1 기 이상에서 발생하는 고준위 방사성 폐기물을 소멸처리할 수 있는, 토카막 중성자원 기반의 핵융합 구동 시스템의 블랭킷 특성을 연구하여 최적 개념을 제시함.
- 핵융합 물리, 토카막 공학기술, 중성자 물리, 원자력 기술들을 융합하여,
- 현재 달성된 플라즈마 물리, 공학기술에 근거한 출력 200 MW 이하의 토카막 기반의 핵융합 중성자원의 최적화(규모 및 달성 가능성 관점에서) 개념을 도출하고,
- 장수명 방사성 폐기물의 소

□ 연구개요
○ 3,000 MW의 열출력를 생산하고, 동시에 1 GWe 용량의 경수로 1 기 이상에서 발생하는 고준위 방사성 폐기물을 소멸처리할 수 있는, 토카막 중성자원 기반의 핵융합 구동 시스템의 블랭킷 특성을 연구하여 최적 개념을 제시함.
- 핵융합 물리, 토카막 공학기술, 중성자 물리, 원자력 기술들을 융합하여,
- 현재 달성된 플라즈마 물리, 공학기술에 근거한 출력 200 MW 이하의 토카막 기반의 핵융합 중성자원의 최적화(규모 및 달성 가능성 관점에서) 개념을 도출하고,
- 장수명 방사성 폐기물의 소멸처리, 열출력 발생 및 냉각, 삼중수소 증식 등의 성능이 최적화되도록 블랭킷의 특성을 연구하여 최적 개념을 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 핵융합 중성자구동 핵변환시스템 통합 해석체계 개발
- 핵융합 중성자원의 플라즈마 성능해석 및 시스템해석 체계 개발: ITER (국제핵융합실험로)에 적용된 플라즈마 물리적, 공학적 제한치들을 도촐하고 고속중성자 생성용 플라즈마 성능 최적화 방법론 개발을 통하여 시스템해석 체계를 개발하였음.
- 방사선 수송해석 및 연소해석에 동시에 적용 가능한 고속중성자용 핵자료를 개발하고, 방사선 수송해석 및 연소해석과 핵융합 중성자 소스 시스템해석을 연계한 핵융합 중성자구동 핵변환시스템 통합 해석체계를 성공적으로 개발하였음.
○ 핵융합 중성자구동 핵변환 블랭킷 특성 최적화
- 형상비, 밀도, 온도, 밀폐 등 핵융합 노심 요건, 중성자 증배계수 (k_eff < 1) , 삼중수소 증식 능력 (TBR > 1.05), 열출력 밀도 (100 MW/m³ 이하) 등의 블랭킷 성능 요건, 그리고 냉각재, 전자석, 진공용기, 블랭킷 구조재, 차폐재 등 요건을 ITER 설계·건조에 적용된 핵융합 기술과 4세대 원자로 기술 수준으로 정립하였음.
- 핵융합 중성자구동 핵변환시스템 통합 해석을 통하여 형상비와 핵융합 출력 (열출력 300 MW 이하)에 따른 에너지 생산 능력, 원자력 폐기물 처리 능력 등을 도출하여 최적 규모의 중성자원 형상을 결정하였음.
- 냉각재, 증식재, 증배재, 구조재 모델별에 따른 삼중수소 증식 블랭킷과 폐기물 (Pu+Minor actinide)에 따른 핵분열 블랭킷의 중성자 증배계수, 에너지 생성밀도, 삼중수소 증식율 해석 및 핵변환 특성 해석을 수행하여, 핵변환 성능 (핵변환 support ratio 1기 이상, 열출력 3,000 MW 이상의 폐기물 처리 및 에너지 생산)을 최적화할 수 있는 블랭킷의 특성 및 형상을 규명하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 핵융합구동 시스템 개념연구를 위해서 핵자료-핵융합 플라즈마 노심 및 시스템 해석-방사선 수송 및 핵종 연소해석 등을 연계한 통합 해석체계를 활용하여 기존의 핵융합기술 혹은 원자력기술 개별적으로 불가능하였던 핵융합 중성자 소스, 핵분열 블랭킷의 동시 최적화가 가능하도록 함.
○ 핵융합구동 시스템 개념의 실현 타당성을 검증하고 고준위 방사성 폐기물의 처리방안 결정을 위한 방안을 제시할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 핵융합 중성자구동 핵변환시스템 통합 해석체계 개발 ... 6
• 나. 핵융합 중성자구동 핵변환 블랭킷 특성 최적화 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 15