재생 에너지의 세계에서 융합 에너지보다 더 야심찬 목표는 없을 것입니다. 여기에는 수소 원자를 융합하여 헬륨을 형성하는 과정이 포함됩니다. 이는 결과적으로 잘못된 양의 에너지를 생성하는 과정입니다. 태양에서 매 순간 일어나는 반응이지만 지구에서 그것을 복제하는 것은 지루하고 드문 과정입니다. 그러나 성공하면 증가하는 에너지 요구 사항을 충족하는 깨끗한 재생 가능한 전기 소스에 액세스할 수 있습니다.
이를 위해 연구자들은 핵융합로가 초기 반응을 생성하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 생성하는 “점화”라는 현상을 추구하고 있습니다. 프랑스의 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)을 포함하여 이 목표를 달성하기 위한 몇 가지 주요 시도가 진행 중입니다. 이 노력은 토카막(tokamak)이라는 기계의 강력한 자석을 사용하여 수소 연료를 사용하여 생성된 과열 플라즈마를 생성합니다.
하지만 여기에 문제가 있습니다. 모든 것이 잘못되기 전에 토카막에 넣을 수 있는 수소 연료는 너무 많습니다.
스위스 플라스마 센터(Swiss Plasma Center)의 연구원인 파올로 리치(Paolo Ricci)는 “토카막 내부에서 플라즈마를 만드는 데 있어 한계 중 하나는 주입할 수 있는 수소 연료의 양입니다. 그는 보도 자료에서 말했다. “핵융합 초기부터 우리는 연료 밀도를 높이려고 하면 어느 시점에서 ‘난기류’라고 부르는 현상이 발생한다는 사실을 알고 있었습니다. 그것은이다.”
이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 섭동이 발생하기 전에 토카막 내부에 들어갈 수 있는 최대 수소량을 측정하기 위해 다양한 방정식을 찾기 시작했습니다. 그것을 고수하고 핵융합 연구의 세계에서 주류가 된 법칙 중 하나는 “그린발트 한계”로 알려져 있습니다. 이 법칙은 토카막이 사용할 수 있는 연료의 양이 기계의 반경과 직접적인 관련이 있다고 명시합니다. ITER 뒤에 있는 연구원들은 이 법칙을 기반으로 장치를 만들기까지 했습니다.
그러나 Greenwald의 한계조차도 완벽하지 않았습니다.
캘리포니아 로렌스 리버모어 국립 연구소의 실험 물리학자인 알렉스 젤스트라는 “그린왈드 한계는 우리가 ‘실험적’ 법칙 또는 한계라고 부르는 것”이라고 말했다. Daily Beast. 편지에서. “이것은 매우 유용하지만 실험 데이터가 있는 외부 환경에서 적용할 때는 항상 주의해야 합니다.”
이것이 Ritchie와 그의 팀이 이 확고한 믿음에 도전한 이유입니다. 새 종이 5월 6일자 잡지 게재 물리적 검토 편지. 그것에서 그들은 Greenwald 한계가 실제로 거의 두 배, 즉 플라즈마를 생성하기 위해 토카막으로 들어가는 수소 연료의 거의 두 배까지 증가할 수 있다고 가정했습니다. 그들의 발견은 현재 개발 중인 ITER 원자로의 후계자인 DEMO와 같은 미래 핵융합 원자로가 마침내 점화에 도달할 수 있는 토대를 마련할 수 있습니다.
“이것은 토카막에서 달성할 수 있는 강도가 그것을 실행하는 데 필요한 힘에 따라 증가한다는 것을 보여주기 때문에 중요합니다.”라고 Ritchie가 말했습니다. “실제로 DEMO는 현재의 토카막 및 ITER보다 훨씬 더 높은 출력에서 작동할 것입니다. 즉, 그린왈드의 법칙과 달리 출력을 줄이지 않고도 연료 밀도를 더 추가할 수 있다는 것을 의미합니다. 그리고 이것은 매우 좋은 소식입니다.”
Zylstra는 이 팀의 발견이 핵융합로에도 한계가 있는 이유를 밝히기 때문에 중요하다고 생각합니다. 또한 ITER 또는 DEMO와 같은 토카막 디자인은 “이전 생각보다 덜 제한적”일 수 있다고 명시되어 있습니다. 연료 밀도가 두 배이므로 토카막의 출력을 극적으로 향상시킬 수 있으며 마침내 점화가 가능합니다.
“융합은 과학적으로나 기술적으로나 매우 어려운 문제이며, 핵융합의 힘을 현실로 만들기 위해서는 한 번에 많은 발전이 필요합니다.”라고 Zilstra가 덧붙였습니다. “이 연구가 특히 ITER과 같은 기계에서 더 검증된다면, 실험 시설 및 발전을 위한 미래 설계를 설계하고 개선하는 자기 융합 커뮤니티에 확실히 도움이 될 것입니다.”
