토카막 에너지 자석 기술, 미국에서 테스트 예정 : New Nuclear

Jan 31, 2024

2023년 4월 28일

영국의 토카막 에너지(Tokamak Energy)는 자사의 감마 방사선 저온 유지 장치 시스템을 뉴멕시코주 앨버커키에 있는 미국 에너지부 산디아 연구소에 보내 극한 조건에 노출시켜 평생 핵융합 발전소 성능을 테스트할 수 있도록 할 예정이다.

옥스포드셔에 본사를 둔 이 회사는 핵융합 에너지를 생성하려면 토카막 내부에서 태양보다 몇 배 더 뜨거운 플라즈마가 되는 수소 연료를 가두어 제어하기 위한 강력한 자기장이 필요하다고 말했습니다. 고에너지 플라즈마 중성자에서 나오는 대부분의 방사선은 토카막의 차폐에 의해 흡수되지만, 효율적인 발전소 작동을 유지하려면 자석이 2차 감마선을 견딜 수 있어야 합니다.

Tokamak Energy는 2030년대 핵융합 발전을 제공한다는 사명의 일환으로 자석에 단열 기능을 제공하는 진공 장치인 전문 감마 방사선 저온 유지 장치 시스템을 구축하고 시운전했습니다.

테스트 시스템은 이제 Sandia 연구소에 있는 감마 조사 시설(GIF)에서 분해, 배송 및 재구축될 예정입니다. 이 시설은 Tokamak Energy의 고온 초전도(HTS)를 노출시키면서 시스템을 수용할 수 있는 세계에서 몇 안 되는 장소 중 하나입니다. ) 발전소에 대한 자석은 감마선의 강도와 에너지가 충분한 대표적인 선량률입니다.

개별 자석 세트에 대한 연구 및 분석은 뉴멕시코 시설에서 6개월 동안 진행됩니다. 이 시설은 매우 강력하여 단 2주 만에 60년 수명 테스트를 수행할 수 있습니다.

Tokamak Energy의 HTS 자석 개발 관리자인 Rod Bateman은 "우리의 선구적인 자석 기술은 미래에 핵융합 발전소를 계속 가동하려면 극한의 조건을 견뎌야 합니다"라고 말했습니다. "전문 Sandia 연구소는 감마 방사선에 노출되었을 때 자석 내구성과 성능을 테스트하도록 이상적으로 구성되어 있습니다. 상업적인 핵융합을 향한 작업 규모를 확장함에 따라 이제 경계를 넓히는 것이 중요합니다."

Sandia National Laboratory의 GIF 시설 감독관인 Don Hanson은 다음과 같이 덧붙였습니다. "GIF는 대형 테스트 대상에 고용량 감마선을 제공할 수 있는 독특한 시설입니다. 우리는 핵융합 기술을 발전시키기 위해 Tokamak Energy와 협력할 수 있기를 기대합니다."

지난 2월, Tokamak Energy는 핵융합 발전소 관련 시나리오에서 조립 및 테스트할 차세대 HTS 자석 세트를 세계 최초로 제작했다고 발표했습니다. 새로운 Demo4 시설은 38km의 획기적인 HTS 테이프를 사용하여 제조된 44개의 개별 자기 코일로 구성되어 있습니다. 이 테이프는 전기 저항이 전혀 없는 전류를 전달하고 기존 초전도 재료보다 5배 적은 냉각 전력을 필요로 합니다.

HTS 테이프는 주로 강하고 전도성이 있는 금속으로 만들어진 다층 도체이지만 '희토류 바륨 구리 산화물'(REBCO) 초전도 물질로 중요한 내부 코팅이 되어 있습니다. 테이프는 일반적으로 폭이 12mm이고 두께가 0.1mm 미만이며 REBCO가 얇은 코팅으로 증착됩니다. 코일로 감으면 HTS 테이프는 기존 초전도 자석보다 훨씬 더 높은 자기장을 생성할 수 있으며 훨씬 적은 공간을 차지하고 훨씬 적은 냉각 전력을 필요로 합니다.

Tokamak Energy의 로드맵은 2030년대 중반에 배치되는 상업용 핵융합 발전소를 위한 것입니다. 이를 달성하기 위한 계획은 2026년에 ST80-HTS를 완성하여 "고온 초전도 자석의 모든 잠재력을 입증"하고 핵융합 파일럿 플랜트 ST-E1의 설계를 알리는 것입니다. 전기 - 2030년대 초반에 최대 200MW의 순 전력을 생산합니다.

지난 1월 Tokamak은 ST80-HTS 프로토타입 핵융합 장치용으로 "수백 킬로미터"의 HTS 테이프를 공급하기로 일본 Furukawa Electric과 계약을 체결했다고 밝혔습니다. HTS 테이프는 후루카와(Furukawa)가 개발하여 공급하고 있으며, 미국 뉴욕에 있는 그룹의 SuperPower Inc 현장에서 테이프 생산이 진행 중입니다.

World Nuclear News에서 연구하고 작성함

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