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* 수년간의 준비 작업 끝에 ITER의 건설은 2020년 7월에 공식적으로 시작, 현재 3/4 진행
* 1000톤 무게 18미터 길이의 초전도 자석의 첫 번째 모듈 현재 미국에서 프랑스로 이동
* 플라즈마를 최대 1억 5천만도까지 가열, 약 1500만 암페어에 해당하는 에너지를 제공
* 2025년 최초의 플라즈마 예상, 200억 유로 비용 투입

ITER는 곧 자기 심장을 얻는다.
국제 핵융합로의 중앙 솔레노이드 자석

중요한 이정표 :
ITER 핵융합로 건설의 거의 3/4가 이제 완료되었다.
이제 그가 중앙 솔레노이드 자석 "심장"을 얻는다. 1000톤 무게 18미터 길이의 초전도 자석의 첫 번째 모듈이 현재 미국에서 프랑스로 이동한다. 솔레노이드에 의해 생성된 자기장은 나중에 원자로의 플라즈마를 가열해 회전시켜야 한다. 그렇게 되기까지 4년이 더 걸리게 된다. 

▲ ITER 핵융합로의 건설은 거의 3/4 완료됐다. 중앙 솔레노이드 (플라즈마 링 중앙의 자석)용 모듈이 현재 납품되고 있다. © ITER

ITER는 지금까지 수행된 가장 야심 차고 규모가 큰 프로젝트 중 하나다.
플라즈마를 가열하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 대규모로 생성하는 최초의 핵융합로를 건설하려면 35개국의 노하우와 자금뿐만 아니라 약 1백만 개의 부품이 필요하다.
토카막 원리에 따라 작동하는 ITER 역시 처음으로 장기간 핵융합을 유지하고 핵융합 발전소의 예비 단계를 형성하기 위한 것이다.

수년간의 준비 작업 끝에 ITER의 건설은 2020년 7월에 공식적으로 시작됐다.
코로나 확산에도 불구하고 협력이 발표된 대로 3개 대륙에서 부품의 운송과 조립을 모두 계속할 수 있었다. 이에 따르면, 핵융합로는 이제 거의 75% 준비가 되었다.

"뛰는 심장"으로서의 거대한 자석

여전히 누락된 것은 시스템의 핵심인 중앙 솔레노이드이다.
이 초전도 자석은 도넛형 시스템의 중심에 있는 축으로 서서 원자로 토러스에 있는 뜨겁고 충전된 플라즈마를 환형 흐름으로 가져와 이를 둘러싸는 길고 규칙적인 자기 펄스를 생성한다.
동시에 이 자석의 "하트 비트"는 플라즈마를 최대 1억 5천만도까지 가열하고 약 1500만 암페어에 해당하는 에너지를 제공한다. 이 유형의 핵융합로에서 그 어느 때 보다 더 많은 양이다.

중앙 솔레노이드 자석의 6개 모듈은 13Tesla의 자기장 강도를 생성한다. 이는 지구 자기장보다 28만 배 더 강하고 항공 모함을 공중으로 2m 들어 올릴 수 있을 만큼 강하다.
조립 시 전체 자석의 높이는 18m, 두께는 4.50m, 무게는 천 톤 이상이다.
토카막 원리를 기반으로 한 핵융합로의 일반적인 경우와 같이 두 개의 추가 자석 앙상블이 필요하다. 18개의 토로이달(Toroidal) 및 6개의 폴로이달(Poloidal) 자기 코일은 플라즈마 링의 외부에 위치하며 거기에서 플라즈마의 안전한 격리를 제어한다.

▲ 2021년 4월, 플라즈마가 나중에 순환될 진공 용기의 조립이 시작됐다. © ITER

케이블 5km, 오븐에서 2주

중앙 솔레노이드 자석의 첫 번째 모듈은 이제 프랑스로 운송될 준비가 되어 ITER의 중심부에 설치된다. 현재 휴스턴의 화물선에 실려 8월 프랑스에 도착할 예정이다. 컬럼비아 대학의 미첼 마우엘(Michael Mauel)은 "ITER를 위한 최초의 중앙 솔레노이드 공급은 핵융합 에너지 개발의 진정한 이정표다"고 말했다. 솔레노이드의 나머지 5개 모듈은 이미 진행 중이며 두 번째 모듈은 8월에 출하될 예정이다.

이 대형 자석은 미국 캘리포니아주 샌디에고 근처에 특별히 생산 시설을 건설한 미국 회사 General Atomics에 의해 제작되고 있다. 중앙 솔레노이드의 각 모듈에 대해 5km 이상의 강철 피복 니오브 주석 케이블이 필요하며 특정 방식으로 감겨 있다. 전체 코일은 대류 오븐에서 14일 동안 최대 650도까지 가열된다.

이 열처리 후에만 ​​코일 권선이 분리되고 전체 코일이 에폭시 수지로 추가로 채워지고 경화된다. 전체 앙상블은 강한 힘, 거의 완전한 진공 및 영하 270도의 온도를 견디도록 설계되었다. 액체 헬륨에 의해 얻어지는 이 냉각은 자석을 초전도화 하는 데 필요하다.

▲ 중앙 솔레노이드의 첫 번째 모듈. © General Atomics

2025년 최초의 플라즈마 예상

ITER 조직의 책임자 버나드 비곳(Bernard Bigot)는 “ITER 프로젝트는 역사상 가장 복잡한 과학 협력이다. 이전에 볼 수 없었던 부품은 3개 대륙에서 제조된다. 이러한 각 부품은 일류 엔지니어링의 결과이다"고 말했다.
이러한 프로젝트는 이 국제 협력을 통해서만 가능하다.

ITER 실험용 원자로는 아직 전기를 생산하지 않으므로 핵융합 발전소가 아니다.
그러나 그러한 발전소에 필요한 기술, 재료 및 물리적 미묘함을 테스트하는 역할을 해야 한다. 대규모 프로젝트는 비용 효율적이지 않다. 운영을 시작할 때(아마 2025년)까지 ITER는 200억 유로의 비용을 삼키게 될 것이다.
출처 : ITER

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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