이 핵융합 반응기는 테이프와 함께 고정됩니다.

Jun 01, 2023

더 작은 토카막에 대한 희망 뒤에는 고온 초전도 테이프가 있다

Sparc 핵융합로는 10,000km에 달하는 고온 초전도 테이프가 필요합니다.

그 자리에서 보스턴 근처의 옛 미 육군 예비군 기지의 구불구불한 언덕에 특이한 구조물이 솟아 있습니다. CFS(Commonwealth Fusion Systems)의 과학 책임자인 Brandon Sorbom은 비계, 지게차, 용접공 및 도장공 팀 사이를 오가며 건물의 십자형 공간 중앙으로 나를 안내합니다. 2.5m 두께의 콘크리트 벽으로 둘러싸인 깊은 지하실로 계단을 내려가면서 그는 방의 높은 천장 중앙에 있는 커다란 원형 구멍을 가리키며 그 가장자리는 네 개의 튼튼한 기둥으로 지탱됩니다.

Sorbom은 “우리가 일정을 고수한다면 몇 달 안에 Sparc 토카막이 쉬게 될 것입니다.”라고 말합니다. 도넛 모양의 진공 챔버를 둘러싸고 있는 3m 높이의 고온 초전도 자석 스택은 소용돌이치고 과열된 수소 플라즈마 덩어리를 압착하고 가둬두는 강력한 자기장을 생성합니다. 태양에 연료를 공급하는 과정을 모방한 수소 이온(중수소와 삼중수소라고 불리는 동위원소)은 가속되고 충돌하여 헬륨으로 융합되어 고에너지 중성자를 방출합니다.

Commonwealth Fusion Systems는 이 고온 초전도 테이프 스풀이 스타트업의 더 작고 저렴한 토카막 설계의 핵심이라고 말합니다. 테이프는 강철 기판에 증착된 이트륨 바륨 구리 산화물로 구성됩니다.Gretchen Ertl/CFS/MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터

MIT(매사추세츠 공과대학)에서 수십 년간의 연구를 통해 탄생한 스타트업인 CFS는 지난 10년 동안 기술 발전과 민간 부문 투자 급증. 핵융합산업협회(Fusion Industry Association) 이사인 앤드류 홀랜드(Andrew Holland)에 따르면, 핵융합 에너지 기업들은 현재 50억 달러 이상을 모금했는데, 그 중 대부분은 2021년 이후였습니다. 이들 회사는 모두 10년 말까지 긍정적인 에너지 증가를 보여주려고 합니다. 즉, 반응을 유발하는 데 사용되는 것보다 더 많은 에너지를 반응에서 끌어내려는 것입니다.

"그 시점에서 우리는 무탄소 기저부하 전력의 새로운 시대에 한 걸음 더 다가서게 될 것입니다"라고 Sorbom은 말합니다. “우리는 기후 위기에 대한 해결책의 주요 부분이 되기 위해 제때에 이를 수행할 수 있기를 바랍니다.”

Commonwealth Fusion Systems의 첫 번째 자석을 연구, 구성 및 테스트하려면 건설 중 여기에 표시된 구성원을 포함하여 270명의 팀원의 전문 지식이 필요했습니다.Gretchen Ertl/CFS/MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터

MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터 소장인 Dennis Whyte(왼쪽)와 Commonwealth Fusion Systems의 CEO인 Bob Mumgaard가 스타트업이 첫 번째 자석을 구축하고 테스트한 MIT 테스트 홀에서 회의를 하고 있습니다.Gretchen Ertl/CFS/MIT 플라즈마 과학 및 퓨전센터

2021년 9월, Commonwealth Fusion Systems는 원자로의 첫 번째 D형 환상형 자기장 자석을 테스트했습니다. 자석은 20테슬라를 측정하는 자기장을 보여주었습니다.Gretchen Ertl/CFS/MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터

지금까지 Commonwealth Fusion Systems는 Sparc 원자로를 완성하는 데 필요한 고온 초전도 테이프 10,000km 중 약 1/3을 비축했습니다.Gretchen Ertl/CFS/MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터

CFS의 기술을 차별화하는 점은 고온 초전도 테이프를 사용한다는 것입니다. 이 테이프는 층을 이루고 쌓아서 매우 강력한 전자석을 만들어 다루기 힘든 플라즈마를 형성하고 가두며 대량의 하전 입자를 토카막 벽에서 멀리 유지합니다. 회사는 이 새로운 접근 방식을 통해 이전 접근 방식보다 훨씬 작고 비용이 적게 드는 고성능 토카막을 구축할 수 있다고 믿습니다.

현재 핵융합 에너지에 대한 두 가지 주요 연구 방법이 있습니다. 자기 감금은 일반적으로 토카막 내부에 플라즈마를 가두기 위해 전자석을 사용합니다. 관성밀폐는 연료로 채워진 표적을 압축하고 가열하며(종종 레이저를 사용하여) 반응을 시작합니다.