중국 과학 아카데미 Hefei(合肥) 재료 과학 연구소의 플라즈마 물리학 연구소의 EAST 팀의 연구자들은 토카막 (Tokamak) 높은 구속 모드 기반의 자기 간섭 모드 (magnetic coherence modes) 연구에 새로운 진전을 이루었다. 관련 연구 결과는 서국성(徐国盛, Xu Guosheng)연구팀의 진염(陈冉, Chen Ran)부연구원이 ‘Experimental Study on the Magnetic Coherent Mode in the H-mode Pedestal of EAST ‘라는 제목으로 Nuclear Fusion잡지에 발표하였다 (Ran Chen, Heng Zhang, Guosheng Xu et al. 2018,58,112004).
대규모 ELM(Edge-Localized modes)는 융합 장치 벽에 엄청난 일시적인 열적 부하를 가져 오는데, 이는 자기 구속 융합을 제한하는 주요한 요인이 되고 있다. 베이스 영역에 coherent 모드를 사용하는 ELM없는 또는 소형 ELM 높은 구속 모드는 미래의 융합 반응기가 대형 ELM을 극복 할 수 있는 해결책이다..
Tokamak 소자의 고 구속 모드 베이스에서 부트 스트랩 전류 밀도에 의해 자발적으로 형성된 급격한 압력 구배는, 다양한 교란 구조의 생성을 위한 자유 에너지를 제공하여, 소위 경계 로컬 모드 폭발를 유도하고 다양한 coherent/ 준 - coherent 모드를 생성한다.
후자는 자기장 라인을 가로 질러 입자 및 에너지 전달을 계속적으로 구동시키고 이어서 자이언트 구조를 제 1 타입 또는 거대한 ELM의 불안정한 경계로부터 멀리 조정함으로써 ELM이 없거나 또는 작은 ELM를 높은 구속 모드의 정상 상태로 유지한다. 이것은 미래의 융합 원자로에 적합한 플라즈마 경계 동작 모드를 탐색하고 개발하는 데 매우 중요하며, 최근 몇 년 동안 자기 구속 융합 연구 분야에서 뜨거운 주제가 되었다.
이전의 EAST 높은 구속 모드 방전에서, 낮은 루프 계수 (보통 1), 강한 자기 변동 성분 및 상대적으로 약한 정전기 변동을 가진 베이스coherent 모드 (자기 coherent mode라고 부름, MCM)를 관찰하는 것은 매우 일반적인 것이었다. 연구 결과는 MCM의 방사형 분포와 극 방향 전파를 나타냈으며, 저주파수 대용량 ELM 폭발 기간 동안 모델의 변화의 특징을 보이고, MCM 주파수와 경계 밀도 및 안전 계수 사이의 교정 관계를 보이면서, 다중 MCM 공존 현상과 이 모드의 존재가 다이버터(divertor) 입자 흐름의 극방향 분포에 미치는 영향에 대한 실험적 증거를 처음으로 분석하고 제공해 주었다.
이 연구 결과는 MCM에 대한 이해 수준을 크게 향상 시켰으며 다음 패턴 식별없이 연구 작업을 위한 실험적 토대를 마련했다. 관련 연구 내용은 2017 년 러시아 상트 페테르부르크에서 개최된 "제 16 회 국제 고 구속 모드 물리 및 수송 기본 세미나"에서 보고되었다.
이 연구는 EAST 팀과 파트너들에 의해 많은 지원을 받았고,중국 자연과학기금, 국립 자성 원자력 핵융합 에너지 개발 연구 프로그램 (National Magnetic Constrained Nuclear Fusion Energy Development Research Program)의 지원을 받았다.
- 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
- Keyword : 1. 핵융합로,플라즈마,자기 2. Nuclear fusion reactor,plasma,magnetic