초록 ▼

□ 연구개요
고온·고압의 핵융합 플라즈마를 감금하는 데 있어서 난류는 온도와 압력이 높은 중앙의 플라즈마를 상대적으로 낮은 외곽으로 이동시키는 능력이 크기 때문에 플라즈마 감금을 해친다. 개선된 감금 상태를 보이는 플라즈마에는 어김없이 수송장벽이 존재하는 경우가 많다. Resistive-drift 난류 플라즈마 모델을 대상으로 zonal flow (ZF)가 유발하는 난류 요동의 위상변화와 이에 따른 플라즈마 수송에 대한 토대 연구를 연구계획서 상의 일정에 맞추어 진행하였다. Zonal flow V=0 부근에서는 ZF의 기울기가

□ 연구개요
고온·고압의 핵융합 플라즈마를 감금하는 데 있어서 난류는 온도와 압력이 높은 중앙의 플라즈마를 상대적으로 낮은 외곽으로 이동시키는 능력이 크기 때문에 플라즈마 감금을 해친다. 개선된 감금 상태를 보이는 플라즈마에는 어김없이 수송장벽이 존재하는 경우가 많다. Resistive-drift 난류 플라즈마 모델을 대상으로 zonal flow (ZF)가 유발하는 난류 요동의 위상변화와 이에 따른 플라즈마 수송에 대한 토대 연구를 연구계획서 상의 일정에 맞추어 진행하였다. Zonal flow V=0 부근에서는 ZF의 기울기가 커서 정전 퍼텐셜과 전자 밀도 요동 사이의 위상 차이 δ는 음수가 된다. 그 결과 플라즈마 불안정성은 사라지고 요동의 크기가 줄어든다. 난류 요동은 V=0에서 먼 영역에 국소적으로 존재하게 된다. 결론적으로, ZF의 부호가 바뀌면서 그 기울기가 큰 영역에서는 ZF는 수송 장벽으로 작동하게 된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표: 핵융합 난류 플라즈마에서 zonal flow가 유발하는 난류 요동의 위상변화를 탐구하고 위상변화가 난류 수송에 미치는 영향에 대하여 연구
연구 결과: Zonal flow V는 플라즈마 난류에서 자생하지만 다양한 측면에서 난류 요동에 피드백을 준다. Zonal flow V와 Reynolds stress의 그라디엔트에 비례하여 난류의 에너지를 뽑아냄으로써 ZF는 난류의 세기를 제어한다. ZF의 불균일성은 난류 요동의 세기 요동들 사이의 위상 차이를 줄임으로써 난류 세기를 더 줄일 수 있다. V=0 주변에서 기울기가 큰 ZF는 위상 차이가 음수가 되는 좁은 영역을 형성하여 난류 수송을 제한한다는 것을 알 수 있었다.

연구 성과:
◆ SCI 논문: 5편 게재, 1편 심사 중
◆ 국제학회 발표: 8편
◆ 박사 인력 2명 배출

□ 연구개발결과의 중요성
최근 연구에 따르면 drift-resistive 난류에서 불균일한 zonal flow는 정전 퍼텐셜과 전자 밀도 요동들 사이의 위상 차이 δ에 큰 영향을 주어서 플라즈마 감금에 중요한 역할을 한다. 사인 함수와 유사하게 변화하는 zonal flow의 피크 부근에서 요동이 강하고 δ는 작다. 본 연구에서는 zonal flow의 부호가 바뀌는 영역에서는 플라즈마 내부를 향하는 입자 대류와 resistive loss가 플라즈마를 안정화하기 때문임을 밝혔다. 후속 연구로서 heat flux를 첨가하여 플라즈마 온도가 변하는 모델을 탐구함으로써, 온도 요동과 정전 퍼텐셜 요동 사이의 위상 차이에 미치는 zonal flow의 영향과 그에 따른 플라즈마 감금에 관하여 더 정량적인 예측을 할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 연구의 필요성 ... 3
• 나. 연구 목표 ... 3
• 다. 연구 범위 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 연구수행내용 ... 4
• 나. 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 12