설명: 기록을 세운 중국의 '인공 태양' 실험용 핵융합로란?

20초 동안 중국의 '인공 태양' EAST는 태양보다 10배 이상 뜨거운 화씨 2억 8,800만 도의 최고 온도를 달성했습니다. EAST는 무엇이며 어떻게 작동합니까?

EAST Tokamak 장치는 태양과 별이 수행하는 핵융합 과정을 복제하도록 설계되었습니다. (사진설명: ASIPP 홈페이지)

국영 언론에 따르면 태양의 에너지 생성 과정을 모방한 중국의 실험적 첨단 초전도 토카막(EAST)이 101초 동안 화씨 2억 1600만 도(섭씨 1억 2000만 도)에서 실행된 후 새로운 기록을 세웠습니다. 또 다른 20초 동안 인공 태양은 태양보다 10배 이상 뜨거운 화씨 2억 8,800만 도(섭씨 1억 6,000만 도)의 최고 온도를 달성했습니다.

중국 과학자들의 최근 업적은 폐기물을 최소화하면서 깨끗하고 무한한 에너지를 실현하려는 중국의 탐구에서 중요한 단계입니다. 중국 선전에 있는 남방과학기술대학 물리학과 책임자인 리먀오(Li Miao)는 “이 획기적인 진전은 상당한 진전이며 궁극적인 목표는 온도를 장기간 안정적인 수준으로 유지하는 것이어야 한다”고 말했다. 타임스.

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그러나 전문가들은 중국의 실험적인 '인공태양'이 되려면 아직 갈 길이 멀다고 말한다. Xiamen University의 중국 에너지 경제 연구 센터 소장인 Lin Boquiang에 따르면 작동 중인 원자로가 실험 단계에서 나오려면 수십 년이 걸릴 것이라고 합니다.

그렇다면 중국의 '인공태양' EAST는 무엇일까?

EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak) 원자로는 중국 허페이에 있는 중국과학원(ASIPP) 플라즈마 물리학 연구소에 위치한 첨단 핵융합 실험 연구 장치입니다. 인공 태양의 목적은 핵융합 과정을 복제하는 것인데, 이는 태양에 동력을 공급하는 것과 동일한 반응입니다.

EAST는 현재 전국적으로 운영되고 있는 국내 3대 토카막 중 하나입니다. 중국은 EAST 외에 현재 HL-2A 원자로와 J-TEXT를 운용하고 있다. 2020년 12월, 중국에서 가장 크고 가장 발전된 핵융합 실험 연구 장치인 HL-2M Tokamak이 처음으로 전원 가동에 성공했습니다. 이는 중국의 원자력 연구 역량 성장에 중요한 이정표입니다.

EAST는 2006년 처음 가동된 이후 초고온 플라즈마 격리 기간에 대해 여러 기록을 세웠다. EAST 프로젝트는 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) 시설의 일부로, 2035년에 가동되면 세계 최대 핵융합로가 될 것입니다. 이 프로젝트에는 인도, 한국, 일본, 러시아를 포함한 여러 국가의 기여가 포함됩니다. 그리고 미국.

'인공 태양' EAST는 어떻게 작동합니까?

EAST Tokamak 장치는 태양과 별이 수행하는 핵융합 과정을 복제하도록 설계되었습니다. 핵융합은 많은 양의 폐기물을 발생시키지 않고 높은 수준의 에너지를 생산하는 과정입니다. 이전에는 무거운 원자의 핵이 더 가벼운 원자의 두 개 이상의 핵으로 분할되는 과정인 핵분열을 통해 에너지가 생성되었습니다.

핵분열은 수행하기 쉬운 과정이지만 훨씬 더 많은 핵폐기물을 생성합니다. 핵분열과 달리 핵융합은 또한 온실 가스를 배출하지 않으며 사고 위험이 낮은 보다 안전한 공정으로 간주됩니다. 일단 숙달되면 핵융합은 잠재적으로 무한한 청정 에너지와 매우 낮은 비용을 제공할 수 있습니다.

핵융합이 일어나기 위해서는 엄청난 열과 압력이 수소 원자에 가해져 서로 융합됩니다. 수소에서 발견되는 중수소와 삼중수소의 핵은 함께 융합되어 많은 에너지와 함께 중성자인 헬륨 핵을 생성합니다.

연료는 섭씨 1억 5천만 도 이상의 온도로 가열되어 아원자 입자의 뜨거운 플라즈마 수프를 형성합니다. 강력한 자기장의 도움으로 플라즈마는 원자로 벽에서 멀리 떨어져 있어 냉각되지 않고 많은 양의 에너지를 생성할 수 있는 잠재력을 잃지 않습니다. 플라즈마는 융합이 일어나기 위해 오랜 시간 동안 제한됩니다.

최신 기록은 무엇이며 왜 중요한가요?

EAST 원자로는 금요일 화씨 2억 1600만 도의 플라즈마 온도를 달성하고 화씨 2억 8800만 도에서 20초 동안 작동하면서 새로운 기록을 세웠습니다. 이를 고려하면 태양의 핵은 약 섭씨 1,500만 도에 도달하는데, 이는 원자로가 그보다 10배 더 뜨거운 온도에 닿을 수 있음을 의미합니다.

실험용 반응기 뒤에 있는 과학자들의 다음 목표는 장기간 고온을 유지하는 것입니다. 이전에는 2018년에 EAST가 섭씨 1억도라는 기록적인 온도에 도달했습니다.

이것은 중국의 녹색 발전에 관한 한 올바른 방향으로 나아가는 단계라고 Lin Boquiang은 Global Times에 말했습니다. 그는 중국의 녹색 개발 추진에 중요한 미래 기술에 가깝다고 말했습니다. 그러나 이것은 상당한 발전이지만 중국이 완전히 작동하는 인공 태양을 볼 수 있으려면 아직 30년이 더 남았다고 Boquiang은 말했습니다.

그러나 중국은 높은 플라즈마 온도를 달성한 유일한 국가가 아닙니다. 2020년 한국의 KSTAR 원자로는 20초 동안 섭씨 1억도 이상의 플라즈마 온도를 유지해 신기록을 세웠다.

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