프랑스에서 건설중인 거대한 국제 협력 인 Ier Fusion Reactor 프로젝트에 걸려있는 가장 큰 물음표 중 하나는 내부 벽을 코팅하는 데 어떤 재료를 사용할 것인지에 대한 것입니다. 결국, 반응기는 100,000 ° C의 온도와 강렬한 입자 폭격을 견딜 수 있어야합니다.
연구원들은 이제 영국 옥스포드 근처의 현재 세계 최대의 퓨전 장치 인 JET (Joint European Torus)를 반복하여 ITER에 대한 계획과 비슷한 안감과 함께이 질문에 대답했습니다. Tungsten과 Beryllium의 조합 인 Jet의 새로운 "반복 같은 벽"은 초기 퓨전 반응기에 사용 된 안감보다 더 느리게 침식되고 연료를 적게 유지하고 있다고 팀은 보도했다. 제트기의 태스크 포스 및 세션 리더 인 피터 데비리스 (Peter de Vries)는“이것은 우리가 ITER에 대한 우리가 선택한 자료 선택이 올바른 자료라는 것을 의미하기 때문에 아주 좋은 소식이었습니다.
.퓨전은 태양과 별을 전제하는 과정이며, 잠재적으로 완벽한 에너지 원입니다. 필요한 연료는 쉽게 접근 할 수 있고 사실상 끝날 수 없으며, 그 과정은 온실 가스 나 오래된 핵 폐기물을 생산하지 않습니다. 연료의 경우, 중수소와 삼중 수소 (각각 핵에서 1 개 및 2 개의 추가 중성자를 갖는 수소 형태)가 필요합니다. 이들은 혈장 (이온화 된 가스)을 형성하기 위해 가열되어야하며 약 1 억 5 천만 ° C에 도달하면 핵은 상호 반발을 극복하고 새로운 더 큰 핵으로 융합 할 수있는 힘과 충돌합니다. 반응의 생성물은 헬륨 핵과 매우 활력있는 중성자이며, 나중에 에너지는 나중에 열 형태로 수확됩니다.
그러나 가혹한 진실은이 퓨전 과정을 통제 된 방식으로 실행하는 것이 쉽지 않다는 것입니다. 현재 선호되는 기술은 강력한 전자기를 사용하여 반죽 모양의 반응기 용기 내부의 플라즈마를 제한하는 토카량이라는 반응기를 사용하는 것입니다. 자석은 핵이 핵이 융합 될 정도로 혈관의 벽에서 혈장을 멀리 잡는 것을 목표로하지만 혈장은 종종 예측할 수없는 방식으로 이동할 수 있습니다. 혈장이 벽에 닿는 경우, 이는 반응 온도 이하로 식히고 융합 반응을 독살하는 안감 재료의 원자를 닦을 수 있습니다. 삼중 수소는 원자로 연산자가 매우 신중하게 설명 해야하는 방사성 동위 원소입니다. 반응기 벽에 자체적으로 삽입되는 모든 삼중 수는 힘들게 추출되어야합니다.
융합 반응기는 아직 혈장을 가열하기 위해 투입된 것보다 더 많은 에너지를 생산하지 않았습니다. 그러나 연구원들은 중국, 유럽 연합, 인도, 일본, 러시아, 한국 및 미국에 의해 프랑스 남부에 건설되고있는 200 억 달러의 추정 가격표를 가진 대규모 원자로 인 ITER에 대한 희망을 가지고 있습니다.
초기 융합 반응기에서 첫 번째 벽으로 알려진 가장 일반적인 반응기 안감은 고온과 침식에 매우 저항력이 있고 원자가 들어가면 혈장을 오염시키지 않기 때문에 탄소였습니다. Carbon의 큰 단점은 중수소와 삼중습을 흡수하는 것이 매우 행복하다는 것입니다. ITER의 경우, 최초의 삼중습을 정기적으로 사용하는 반응기는 삼중습의 흡수가 최소로 유지되어야하므로 탄소가 나옵니다.
완벽한 재료가 없기 때문에 계획은 두 가지 다른 재료를 타협하고 사용하는 것입니다. 첫 번째 벽의 대부분은 베릴륨으로 코팅 될 것이며, 이는 혈장-폴 루팅 금속이 가장 적지 만 혈장과 접촉하는 경우 녹는 점이 낮습니다. Torus의 바닥에는 Distor라는 구조가 있으며, 이는 혈장에서 헬륨을 추출하기 때문에 원자로의 배기관과 같습니다. 부사는 의도적으로 혈장과 접촉하므로 더 힘든 코팅이 필요합니다. 이를 위해, 계획은 덩어리 지역의 열을 견딜 수있는 텅스텐을 사용하는 것입니다.
ITER의 플라즈마-벽 상호 작용 및 부사 물리 그룹의 리더 인 물리학 자 리차드 피츠 (Richard Pitts)는“부사의 텅스텐 요소는 우주 셔틀의 코 셔틀에서 재입국에서 경험 한 것보다 두 배나 큰 열이 흐르도록 설계되었습니다. 원자로 설계자는 교체하기 전에 수년간의 혈장 작동을 생존하기를 원합니다. 이는 주요 작업입니다. "전환기를 교체해야한다는 것은 혈장 내부가 방사성이 되었기 때문에 혈장 만들기를 중단 한 다음 로봇을 보내야한다는 것을 의미합니다.이 원격 핸들링은 ITER에서 6 개월에서 12 개월이 걸리는 힘든 과정입니다."라고 새로운 연구에 관여하지 않은 Pitts는 말합니다.
이것이 바로 ITER 팀이 제안 된 안감이 작동하도록 절대적으로 확신하기를 원했던 이유입니다. 그렇게하기 위해, 그들은 1980 년대에 내장 된 원자로 인 Jet의 도움과 에너지 생산을위한 현재 퓨전 기록 보유자 (16 메가 와트)의 도움을 받았다. Pitts는“실제로 Jet는 ITER에게 매우 중요합니다. 반응기의 재료 및 프로세스를 테스트하는 것은 주요 실험 환경입니다. 2010 년 5 월부터 2011 년 5 월까지 지속 된 Jet의 가장 최근의 점검 기간 동안, 용기의 내부 벽에 대한 구성 요소는 물론 탄소에서 주로 제작 된 전환기는 ITER로 계획된 것들로 대체되었습니다.
이 업그레이드 된 제트기의 작동 중에 얻은 결과는 매우 긍정적입니다. 베릴륨 벽은 이전 탄소 벽보다 혈장의 영향으로 훨씬 느리게 침식했다고 팀은 지난 달 회의에서보고했다. 그러나 더욱 중요하다 :그것은 10 분의 1에 연료를 유지했다. Jet 's De Vries는“연료 보유는 큰 문제였다. 혈장의 삼중습이 탄소에 흡수되면 나중에 방출 될 수있다. 이는 혈장의 연료를 제어하기가 매우 어려워집니다. "더욱이, ITER에 보유 된 3 개의 삼중 수량은 제한되어야한다. 그렇지 않으면 안전 위험이 될 수 있고 원자로는 중지되어야한다."
.그러나 각 혈장 펄스의 지속 시간과 같이 제트와 반복 사이에 스케일의 주요 차이가 있습니다. Jet에서는 혈장이 약 40 초 동안 지속되고 있으며, 많은 데이터를 수집하기위한 것입니다. Ier는 최소 10 분의 펄스에서 작동하며, 이는 혈장을 향한 재료에 더 큰 영향을 미칩니다. 더 큰 크기의 반복과 이러한 더 긴 펄스는 필연적으로 평생 동안 더 많은 입자들에 의해 폭발 물질이 폭격을 당할 것입니다. Ier의 Pitts는“ITER의 부사장은 제트의 동일한 구성 요소가 10 년 안에 한 날에 더 많은 입자를 잡을 것입니다. 이러한 이유로 네덜란드 기본 에너지 연구소는 Magnum-PSI라는 장치를 구축했습니다. 이것은 세계에서 유일한 기계이며, ITER와 같이 매우 강한 자기장의 존재와 함께 ITER 부사에서 예상되는 입자의 연속 스트림에 시험 표면을 노출시킬 수있는 유일한 기계입니다.
.제트기는 일시적으로 서비스가 중단되며, 일반 안감의 베릴륨 타일은 로봇 팔에 의해 사라진 패턴에 대해 세 심하게 연구되도록 로봇 암에 의해 제거됩니다. 그것은 2013 년 초에 다시 시작될 것입니다. 그러면 연구원들은 의도적으로 텅스텐을 녹여서 어떤 일이 일어나는지 확인하려고합니다. 피츠는“우리는 혈장에 의해 동성애에 대한 낮은 수준의 손상이 허용 될 수 있기를 희망한다. 이것은 Tungsten Distor Targets와 함께 ITER을 시작하려는 계획에서 가장 큰 미지이다.
