반복하다

ITER
중세 순회 법정의 유형은 Eyer(법률 용어)를 참조하십시오.컴퓨터 공학 용어에 대해서는, 「Iterator」를 참조해 주세요.

좌표:43°42~30°N 5°46~39°E/43.70831°N 5.77741°E/ 43.70831, 5.14041

반복하다
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참가 멤버 7명
형성2007년 10월 24일
본사생폴레듀랑스, 프랑스
회원가입
 유럽 연합
중국
인도
일본.
러시아
대한민국.
미국
기타:
호주.
캐나다
카자흐스탄
태국.
영국 (EU의 에너지 융합에 의거)
EURATOM 회원국인 스위스)
디렉터 제너럴
타다 아이스케 (연기)
웹 사이트www.iter.org
반복하다
ITER Exhibit (01810402) (12219071813) (cropped).jpg
ITER의 소규모 모델
디바이스 타입토카막
위치생폴레듀랑스, 프랑스
기술사양
장반경6.2 m (20 피트)
플라즈마 볼륨840 m3
자기장11.8T(코일의 피크 트로이덜 필드)
5.3 T (축상 회전장)
6 T(코일의 피크 폴로이드 필드)
난방 전력320 MW(전기 입력)
50 MW(열흡수)
퓨전 파워0 MW(전기 발전)
500 MW(융접 시 온도)
퇴원기간최대 1000초
역사
건설 연월일2013 – 2025

ITER(초기 국제 열핵 실험 원자로, 라틴어로[1][2][3] "길" 또는 "길"을 의미함)는 지구의 태양 핵융합 과정을 복제하여 에너지를 창출하는 것을 목표로 하는 국제 핵융합 연구 및 엔지니어링 메가프로젝트이다.2025년 [4]후반으로 예정된 주 원자로와 첫 번째 플라즈마 건설이 완료되면 세계 최대 규모의 자기구속 플라즈마 물리실험과 최대 규모의 실험용 토카막 핵융합로가 된다.그것은 프랑스 [5][6]남부의 카다라슈 시설 옆에 지어지고 있다.ITER는 1950년대 이후 건설된 100개 이상의 핵융합로 중 가장 큰 원자로로,[7][8] 현재 가동 중인 다른 토카막의 10배에 달하는 플라스마 용량이다.

핵융합 연구의 장기적인 목표는 전기를 생산하는 것이다.ITER의 명시적인 목적은 [9][7]발전 없이 대형 핵융합로를 과학적으로 연구하고 기술적 시연하는 것이다.ITER의 목표는 단기간에 플라즈마가 흡수하는 열전력의 10배에 달하는 열출력 전력을 생산할 수 있는 충분한 융접을 달성하는 것, 저온, 난방, 제어 및 진단 시스템, 리모트 유지보수를 포함한 융접 발전소의 가동에 필요한 기술을 시연 및 테스트하는 것입니다.혈장 연소, 삼중수소 증식 시험, 핵융합 [8][6]발전소의 안전성 입증.

ITER의 열핵융합로는 300MW 이상의 전력을 사용하여 플라즈마가 50MW의 화력을 흡수하여 400600초 [10]동안 핵융합으로 500MW의 열을 발생시킨다.이는 열 출력에 대한 가열 입력으로 측정한 플라즈마 가열 전력(Q)의 10배 또는 Q ≤ [11]10을 의미합니다.2021년 현재 핵융합을 이용한 에너지 생산 기록은 2021년 [12]8월 0.70의 Q를 달성한 국립 점화 시설 원자로가 보유하고 있다.플라즈마 가열뿐만 아니라 원자로와 시설에서 소비되는 총 전력은 플라즈마 작동 [13]중 30초 동안 110 MW에서 620 MW 피크까지 다양하다.연구용 원자로로서 발생하는 열에너지는 전기로 변환되지 않고 단순히 [6][14][15]배출된다.

ITER는 다음 7개 회원국에 의해 자금을 지원받고 운영됩니다.중국, 유럽연합, 인도, 일본, 러시아, 한국 및 미국.영국은 EU의 Fusion for Energy(F4E)를 통해, 스위스는 Euratom, F4E를 통해 참여하고 있으며, 호주, 캐나다, 카자흐스탄,[16] 태국과 협력 협정을 맺고 있다.

프랑스의 ITER 단지 건설은 [17]2013년에 시작되었고,[18] 토카막 조립은 2020년에 시작되었다.초기 예산은 60억 유로에 가까웠지만, 건설 및 운영의 총 비용은 180억 유로에서 [19][20]220억 유로가 될 것으로 예상되고 있습니다. 다른 추정치에서는 총 비용이 450억 달러에서 650억 달러 사이로 추정되지만 ITER는 [21][22]이러한 수치를 반박하고 있습니다.에 상관 없이 최종 비용의 약 935억원 이미 모든 인간 history,[24]에서 가장 복잡한 공학 계획이 있고 가장 야심 찬 인간의 협동의 국제 우주 정거장(€100 억달러 혹은 150억 예산)과 그 대형 입자의 개발 이후 time,[23]의 가장 비싼 과학 실험으로 묘사되어 왔다. 세상r(예산 [note 1][25][26]75억유로).

ITER의 후속 계획인 EUROFusion 주도 DEMO는 실험 [27]환경에서 전기를 생산하는 최초의 핵융합 원자로 중 하나가 될 것으로 예상된다.

배경

ITER는 중수소와 삼중수소를 헬륨에 융합시켜 에너지를 생산할 것이다.

핵융합은 중심핵의 강렬한 열이 핵과 결합하고 열과 빛의 형태로 엄청난 양의 에너지를 만들어내는 별에서 일어나는 과정을 재현하는 것을 목표로 한다.지상 조건에서 핵융합 전력을 활용하면 증가하는 수요를 충족시키고 환경에 상대적으로 작은 영향을 미치는 지속 가능한 방식으로 충분한 에너지를 제공할 수 있다.핵융합 과정에서 중수소-삼중수소 연료 혼합물 1그램은 90,000킬로와트 시간 즉,[28] 석탄 11톤에 상당하는 에너지를 생산한다.

핵융합은 전통적인 핵에너지에 대해 다른 접근법을 사용한다.현재의 원자력 발전소는 에너지를 방출하기 위해 원자의 핵이 분할되는 핵분열에 의존한다.핵융합은 여러 개의 핵을 가지고 그것들을 융합하기 위해 강한 열을 사용하는데,[29] 이것은 에너지를 방출하는 과정이기도 하다.

핵융합은 많은 잠재적인 매력이 있다.연료는 비교적 풍부하거나 핵융합 원자로에서 생산될 수 있다.중수소에 대한 예비 테스트 후, ITER는 높은 에너지 [30]잠재력 때문에 융합을 위해 중수소-삼중수소 혼합물을 사용할 것이다.또한 이 융합 반응은 실행하기에 가장 쉽습니다.첫 번째 동위원소인 중수소는 바닷물에서 추출할 수 있는데, 이는 중수소가 거의 무궁무진한 [31]자원이라는 것을 의미한다.두 번째 동위원소인 삼중수소는 미량에서만 발생하며 추정 세계 공급량(주로 중수 CANDU 핵분열 원자로에 의해 생산됨)은 연간 20kg에 불과해 [32]발전소에 충분하지 않다.ITER은 미래 핵융합로가 자체 삼중수소를 만들어 [33][34]자급자족할 수 있도록 하는 삼중수소 증식 담요 기술을 시험할 것이다.게다가 핵융합로는 CO 배출이나 대기 오염 물질을 거의 배출하지2 않고, 용융 가능성도 없으며, 방사성 폐기물 생성물은 기존 원자로(분열로)[35]에 비해 수명이 매우 짧을 것이다.

2006년 11월 21일, 7개 프로젝트 파트너들은 핵융합로 [29]건설에 자금을 지원하기로 공식적으로 합의했다.이 프로그램은 30년 - 건설 10년, 운영 20년 동안 지속될 것으로 예상됩니다.ITER는 당초 약 [36]50억유로의 비용이 소요될 것으로 예상되었습니다.그러나 지연, 원자재 가격 상승 및 초기 설계 변경으로 인해 공식 예산 추정치가 180억 유로에서 200억 [37][38]유로로 증가했습니다.

원자로 건설에 10년이 걸릴 것으로 예상됐고 ITER는 2020년 첫 플라즈마를 테스트해 2023년까지 완전 핵융합할 계획이었으나 2025년 첫 플라즈마, 2035년 [39]완전 핵융합 실험 일정이 잡혀 있다.프랑스 카다라슈센터 인근에서 부지 준비가 시작됐고 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 2020년 [40]기념식에서 이 프로젝트의 조립 단계를 시작했다.개정된 일정에 따르면, 첫 번째 수소 플라즈마 방출을 달성하기 위한 작업은 2020년 중반에 70%가 완료되었고 정상 [41]궤도에 올랐다.

ITER의 목표 중 하나는 Q-값('퓨전 게인') 10입니다.Q = 1을 손익분기점이라고 합니다.2021년 말 현재 Q = 1을 달성한 핵융합 장치는 없습니다.토카막에서 달성된 최상의 결과는 JET [42]토카막에서 0.67입니다.일반적으로 융접에 대해 달성된 최상의 결과는 Q = 0.[12]70의 국립 점화 시설에 의한 관성 제한 융접(ICF) 실험 유형에서 달성된다.

상업용 핵융합 발전소의 경우 엔지니어링 이득 계수가 중요합니다.엔지니어링 이득 계수는 발전소 내부 모든 시스템(도카막 외부 가열 시스템, 전자석, 저온 발전 플랜트, 진단 및 제어 시스템 등)의 전력 입력에 대한 발전소 전력 출력의 비율로 정의됩니다.[43]상업용 융접 플랜트는 엔지니어링상의 이익을 염두에 두고 설계됩니다(DEMO 참조).일부 원자력 엔지니어는 상용 핵융합 발전소가 실행 [44]가능하려면 100의 Q가 필요하다고 생각한다.

ITER는 전기를 생산하지 않습니다.열원에서 전기를 생산하는 것은 잘 알려진 프로세스(많은 발전소에서 사용)이며, ITER는 상당한 양의 핵융합 전력 출력으로 지속적으로 가동되지 않습니다.ITER에 전력 생산을 추가하면 프로젝트 비용이 상승하고 토카막 실험의 가치가 없어집니다.ITER를 따르도록 계획된 DEMO급 원자로는 전력의 [45]순생산을 입증하기 위한 것이다.

ITER의 주요 목표 중 하나는 "플라즈마 연소" 상태를 달성하는 것입니다.연소 플라즈마는 플라즈마 가열에 사용되는 에너지의 50% 이상이 (외부 소스가 아닌) 핵융합 반응에서 공급될 때 플라즈마 상태를 말합니다.2021년 [46]8월 8일 NIF 핵융합 프로젝트가 이정표에 도달할 때까지 핵융합로는 연소 플라즈마를 생성하지 않았다.[47] Q 값이 높을 경우, 플라즈마 가열 전력의 더 큰 부분은 [48]융합 반응에 의해 점진적으로 생산됩니다.이를 통해 높은 Q값의 외부 난방 시스템에서 필요한 전력을 줄일 수 있습니다.토카막이 클수록 핵융합 반응으로 생성된 에너지가 내부 플라즈마 가열에 더 많이 보존되어 외부 가열이 덜 필요하므로 Q-값도 향상됩니다.이것이 ITER가 토카막 원자로를 확장하는 방법이다.

조직 이력

1985년 제네바 정상회의에서 로널드 레이건과 미하일 고르바초프 두 사람

ITER의 기초가 된 핵융합 프로젝트의 첫 번째 국제 협력은 1978년[49] 국제토카막 원자로(INTOR)로 시작되었는데, 이 원자로는 소련, 유럽원자력공동체, 미국, 일본 등 4개 파트너로 구성되어 있다.그러나 1985년 3월 미하일 고르바초프가 소련 공산당 총서기가 될 때까지 INTOR 프로젝트는 중단되었다.고르바초프는 1985년 10월 프랑수아 미테랑 프랑스 대통령과의 회담에서 핵융합 공동 프로젝트에 대한 관심을 다시 불러일으켰고, 1985년 11월 [51][52][53]로널드 레이건과의 제네바 정상회담에서 이 구상을 더욱 발전시켰다.

고르바초프-레이건 정상회담 준비는 정상회담을 위한 작업에 뚜렷한 합의가 없었다는 것을 보여주었다.하지만 1980년대 에너지연구실장을 지낸 미국인 과학자 앨빈 트리벨피스와 러시아인 핵연구기관장이 될 과학자 에브게니 벨리호프 등 두 명의 물리학자가 조용한 작업을 하면서 정치권에서 ITER 사업이 탄력을 받고 있다.두 과학자는 둘 다 핵융합로 시범 건설 프로젝트를 지지했다.당시 일본, 유럽, 소련, 미국 등지에서 자기융합 연구가 진행 중이었지만 트리벨피스와 벨리호프는 핵융합 연구의 다음 단계를 밟는 것은 주요 국가의 예산을 넘어 국제적으로도 [54]도움이 될 것이라고 믿었다.

미국 에너지부의 핵융합 에너지 사무국의 국제 프로그램 책임자인 마이클 로버트 박사는 '1985년 9월, 나는 우리의 양자 핵융합 활동의 일환으로 미국 과학 팀을 모스크바로 이끌었다.벨리호프는 어느 날 점심 식사 때 나에게 소련과 미국이 함께 핵융합로를 진행하도록 하는 그의 아이디어를 제안했다.내 대답은 '훌륭한 아이디어'였지만, 내 입장에서 나는 그 아이디어를 대통령에게 밀어 올릴 능력이 없다.'

이 핵융합 협력 추진은 과학 외교의 핵심 순간으로 꼽히지만, 그럼에도 불구하고 이 프로젝트를 둘러싼 미국 정부 내에서 큰 관료 싸움이 벌어졌다.협력에 반대하는 한 가지 주장은 소련이 미국의 기술과 전문지식을 훔치기 위해 그것을 사용할 것이라는 것이었다.두 번째는 상징적이었고 소련 물리학자 안드레이 사하로프가 어떻게 대우받고 있는지에 대한 미국의 비판과 관련이 있었다.사하로프는 핵 기술의 평화적 이용의 초기 지지자였으며 이고르 탐과 함께 핵융합 연구의 [56]핵심인 토카막의 아이디어를 개발했다.하지만, 사하로프는 또한 소련에서 더 넓은 시민의 자유를 지지했고, 그의 행동주의는 그에게 1975년 노벨 평화상과 러시아 국내 망명 모두를 안겨주었고, 그는 여러 번의 단식 [57]투쟁을 반대했다.미국 국가안전보장회의(NSC)는 윌리엄 플린 마틴의 지시로 회의를 소집해 핵융합 사업을 추진해야 한다는 공감대를 형성했다.

이는 제네바 정상회의에서 핵융합 협력에 대해 논의되고 레이건과 고르바초프의 역사적인 공동성명 발표로 이어졌으며, "평화적 목적을 위해 제어된 핵융합 이용에 대한 작업의 잠재적 중요성과 이와 관련하여, 상호 실행 가능한 가장 광범위한 개발을 지지했다"고 강조했다.모든 [58][59]인류의 이익을 위해 본질적으로 무궁무진한 이 에너지원을 얻기 위한 국가적 협력"이라고 말했다.핵융합 공동체에 있어서 이 발언은 돌파구였고 레이건이 이달 말 [55]의회 합동회의에서 핵융합 가능성을 제기하면서 더욱 강화되었다.

그 결과, 국제적인 핵융합 실험에 대한 협력이 진전되기 시작했다.1986년 10월, 레이캬비크 서밋에서는,[60] 프로젝트의 개발을 감독하기 위해서, 이른바 「Quadripartite Initiative Committee」(유럽에서 유라톰, 일본, 구소련, 및 미국을 경유하는 유럽)가 결성되었습니다.그 다음해인 1987년 3월, 쿼드리파타이트 이니셔티브 위원회는 비엔나에 있는 국제원자력기구(IAEA) 본부에서 열렸다.이 회의는 핵융합 기술의 평화적 사용을 위한 법적 기반, 조직 구조와 인력, 프로젝트의 최종 위치 등 운영 문제에 대한 협상 개시를 기념하여 실험 원자로에 대한 개념 설계 연구의 시작을 알렸다.비엔나에서 열린 이 회의는 이 프로젝트가 국제 열핵 실험 원자로라는 세례를 받은 곳이기도 하지만, 이 프로젝트의 줄임말과 라틴어로 '길'[55]이라는 의미만으로 빠르게 언급되었다.

개념 및 엔지니어링 설계 단계는 [61]IAEA의 후원으로 수행되었다.최초의 기술적 목표는 1992년에 수립되었고 최초의 엔지니어링 설계 활동(EDA)은 1998년에 [62]완료되었다.EDA 기간을 연장하기 위해 2001년 7월에 허용 가능한 상세 설계를 검증하고 2006년 11월에 시작하여 [63][64]2007년 12월에 종료된 설계 검토를 거쳤습니다.설계 과정은 자기 구속을 위한 원형 단면이 있어야 하는지 아니면 'D'자 형태의 단면이 있어야 하는지와 같은 문제에 대한 논쟁으로 인해 어려웠다.이러한 문제들은 미국이 2003년에 [60]다시 참여하기 전에 1999년에 이 프로젝트를 일시적으로 종료한 것에 부분적으로 책임이 있다.

동시에, ITER 파트너 그룹은 확대되어 2003년에 중국과 한국이,[65][66][67] 2005년에 인도가 정식으로 프로젝트에 참가했습니다.

ITER 프로젝트를 주최하기 위한 경쟁이 치열했고 후보들은 프랑스와 일본 두 곳으로 압축되었다.러시아, 중국, 유럽연합은 프랑스에서 카다라슈의 선택을 지지했고, 미국, 한국, 일본은 일본에서 [60]록카쇼의 선택을 지지했다.2005년 6월, ITER는 프랑스 남부의 Cadarache [6]사이트에 건설되는 것이 공식 발표되었습니다.이 결정의 계기가 된 교섭은, ITER의 프랑스 거점 연구 스탭의 20%와 ITER의 행정 기관의 수장을 약속하는 EU와 일본의 타협으로 끝났다.또, ITER의 건설 예산의 8%를,[68] 일본에 건설하는 파트너 시설에 충당하기로 합의했습니다.

2006년 11월 21일 파리 엘리제궁에서 열린 자크 시라크 프랑스 대통령 주최 기념식에서 국제 컨소시엄은 [69]원자로 건설을 위한 공식 협정에 서명했다.2007년 3월 Cadarache에서 건설 부지를 청소하기 위한 초기 작업이 시작되었으며, 이 계약이 모든 파트너에 의해 비준된 후 ITER 조직은 [70]2007년 10월 24일에 공식적으로 설립되었습니다.

2016년에 호주는 이 프로젝트의 첫 번째 비회원 파트너가 되었다.ITER는 호주 원자력과학기술기구(ANSTO)와 기술협력협정을 체결하고 ITER [71][72]기계의 선택된 부품을 건설하는 대가로 ITER의 연구결과에 대한 접근을 허가했다.카자흐스탄은 2017년 카자흐스탄 국가원자력센터와 ITER [73]간 기술협력의 토대를 마련하는 협력협정을 체결하였다.가장 최근에, 프로젝트의 초기 단계에서 ITER와 협력한 후, 캐나다는 2020년에 삼중수소와 삼중수소 관련 [74]장비에 초점을 맞춘 협력 협정을 체결했다.

이 프로젝트는 2020년 7월 에마뉘엘 마크롱 [75]프랑스 대통령이 ITER 프로젝트의 다른 구성원들이 참석한 가운데 시작한 5년간의 조립 단계를 시작했다.

디렉터 제너럴

ITER는 ITER 협정의 7개 서명국의 대표자로 구성된 ITER Council(ITER 평의회)로 알려진 관리 기구에 의해 감독됩니다.ITER 평의회는 조직의 전체적인 방향을 책임지고 예산 [76]등의 문제를 결정한다.ITER 평의회는 또한 프로젝트 책임자를 임명합니다.지금까지 [77]3명의 국장이 있었습니다.

Bernard Bigot은 ITER [78]프로젝트의 관리와 거버넌스를 개혁하기 위해 임명되었습니다.2019년 1월 ITER Council은 만장일치로 Bigot를 5년 [79]임기로 재선임하기로 결정했다.비곳은 2022년 5월 14일 사망했으며, 신임 [80]이사 선임 과정에서 그의 부책임자인 타다 아이스케가 ITER의 수장을 맡게 된다.

목적

ITER의 공식 임무는 탄소 [81]없는 대규모 에너지원으로서의 핵융합 에너지의 실현 가능성을 입증하는 것입니다.구체적으로는, 이 프로젝트의 목적은 다음과 같습니다.

  • 주입된 열전력의 10배(Q값 10) 이상의 열전력을 가진 융합 플라즈마를 일시적으로 생성합니다.
  • Q 값이 5보다 큰 정상 상태의 플라즈마를 생성한다. (Q = 1은 융합 에너지 이득 인자에 정의된 과학적 손익분기이다.)
  • 최대 8분 동안 퓨전 펄스를 유지합니다.
  • 초전도 자석 및 원격 핸들링(로봇에 의한 유지보수)을 포함하여 핵융합 발전소에 필요한 기술과 프로세스를 개발합니다.
  • 삼중수소 사육 개념을 검증한다.
  • 중성자 차폐/열 변환 기술을 정제한다(D+T 핵융합 반응의 에너지 대부분은 고속 중성자의 형태로 방출된다).
  • 플라즈마[46][48] 연소 상태 실험

ITER 프로젝트의 목표는 핵융합 장치를 만드는 데 국한되지 않고, 참여국 간에 그러한 거대 프로젝트를 관리할 수 있는 필요한 기술, 조직 및 물류 능력, 기술, 도구, 공급망 및 문화를 구축하는 등 훨씬 광범위하다.업종에 [82][6]대응하고 있습니다.

일정 및 상태

2018년 ITER 현장 항공사진
2018년 ITER 구축현황
2020년 ITER 현장 공중도

2021년 5월 현재 ITER는 첫 번째 [83]플라즈마에 대해 75% 가까이 완성되어 있습니다.시작은 2025년 [84][4]후반으로 예정되어 있다.

이 프로젝트의 시작은 1978년 유럽위원회, 일본, 미국, 소련이 국제토카막 원자로 워크숍에 참여한 것으로 거슬러 올라간다.이 시책은 국제 원자력 기구와 이 목표의 후원 아래 개최되었습니다 자기 핵 융합 준비 앞으로 실험 원자로(EPR)무대로, 개념적인 desig의 방법으로 그러한 EPR의 특성을 정의할 추가 R&D는 수행되어야 한다를 식별하기 위해 이동하게 평가하기로 했다.n.1978년부터 1980년대 중반까지 각 참가국의 수백 명의 핵융합 과학자와 기술자들이 토카막 감금 시스템과 핵융합 [85][86]에너지 이용의 설계 가능성에 대한 상세한 평가에 참여했다.

1985년 제네바 정상회의에서 미하일 고르바초프는 로널드 레이건 대통령에게 INTOR 워크숍의 제안대로 양국이 공동으로 EPR을 건설할 것을 제안했다.ITER 프로젝트는 [87]1988년에 시작되었습니다.

2007년에[88] 착공되어 2013년에 [89]ITER 토카막 단지가 착공되었습니다.

기계 어셈블리는 2020년 [90]7월 28일에 출시되었습니다.이 시설은 2025년 완공될 것으로 예상되며 시운전 개시 시점인 [91]2025년 말에 초기 플라즈마 실험이 시작될 예정이다.ITER가 가동되면 플라즈마 부피 [92]840입방미터로 유럽 공동토러스를 8배 이상 앞서는 최대 자기구속 플라즈마 물리학 실험이 될 것이다.

프로젝트 마일스톤
날짜. 이벤트
1988 ITER 프로젝트가 공식적으로 시작되었습니다.[93]개념 설계 활동은 1988년부터 [94]1990년까지 진행되었습니다.
1992 1992년부터 [96]1998년까지의 엔지니어링[95] 설계 활동.
2006 2008년 착공과 10년 [29]후 완공을 예상하는 100억유로(128억달러)의 비용 견적 승인.
2007 사이트 구축[88] 시작
2008 사이트 준비 시작, ITER 일정 시작.[97]
2009 사이트 준비 완료.[97]
2010 토카막 단지 발굴이 시작됩니다.[98]
2013 토카막 단지 공사가 시작됩니다.[97]
2015 토카막 공사가 [99][100]시작되지만 일정이 최소 6년 [101]연장된다.
2017 회의실 장비 준비 완료
2018–2025 조립 및 통합:[102]
  • 2018년 12월 : 콘크리트 지원 [103]완료
  • 2019년 7월 : 크라이오스탯 하단 및 하단 실린더를 [104]조각으로 조립.
  • 2020년 4월: 최초의 진공용기 섹터 완성.[105]
  • 2020년 5월 : 크라이오스타트 바닥 설치, 토카막 조립 [106]시작.
  • 2020년 7월: 기계 조립 정식 출시.[90]
  • 2020년 10월: 진공용기 [107]용접을 함께 시작합니다.
  • 2022년 5월: ITER 플라즈마 챔버의 첫 번째 서브섹션이 툴링에서 성공적으로 들어 올려져 기계 [108]웰 안으로 내려졌습니다.
  • 2023년 11월(예정) : 중앙 솔레노이드 설치 [109]시작
  • 2024년 12월 (예정) : 진공용기 설치.[110]
2025
  • 계획: 어셈블리가 종료되고 시운전 단계가 시작됩니다.[102]
  • 계획: 첫 번째 [111]플라즈마 달성.
2035 계획: 중수소-삼중수소 [112][113]운전 개시.

원자로의 개요

다음 항목도 참조하십시오.핵융합

중수소와 삼중수소가 융합할 때, 두 개의 핵이 함께 모여 헬륨 핵(알파 입자)과 고에너지 [114]중성자를 형성한다.

2
1D
 + T
 → He
 + n
 + 17.59 MeV

주기율표에서 핵자당 결합 에너지가 가장 높은 철-56 및 니켈-62보다 가벼운 거의 모든 안정 동위원소가 다른 동위원소와 융합하여 에너지를 방출하지만, 중수소와 삼중수소는 가장 낮은 활성화 에너지(따라서 최저 온도)를 필요로 하기 때문에 에너지 생성에 가장 매력적이다.단,[115] 단위 중량당 가장 많은 에너지를 생산합니다.

모든 원시 및 중생 별은 핵융합 과정에서 생성된 [116]엄청난 양의 에너지를 방출합니다.질량에 대한 질량, 중수소-삼중수소 핵융합 과정은 우라늄-235 핵분열보다 약 3배 [117]많은 에너지를 방출하고, 석탄 연소 같은 화학 반응보다 수백만 배 많은 에너지를 방출합니다.이 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것이 핵융합 발전소의 목표입니다.

핵융합 반응에 대한 활성화 에너지(대부분의 핵융합 시스템에서 이것은 반응을 시작하는 데 필요한 온도)는 일반적으로 높다. 왜냐하면 각 핵의 양성자들은 각각 같은 양의 전하를 가지고 있기 때문에 서로를 강하게 밀어내는 경향이 있기 때문이다.A반응율을 추정하기 위해 경험적이 핵 각, 어디는 핵은 양자 정전 장벽 어디서 그 강한 핵력과 정전 흡입력 균등하게, 그들을 허용하는 균형 있는 전환점을 지나 터널을 받는 것 같은 다른 100femtometers(1× 10−13 미터) 벗어날 수 있어야 한다는 것이다.to 퓨즈. ITER에서 이 접근 거리는 고온과 자기 구속에 의해 가능하다.ITER는 크라이오펌프와 같은 냉각 장비를 사용하여 자석을 절대 [118]0에 가깝게 냉각합니다.고온은 핵에 정전기적 반발을 극복하기에 충분한 에너지를 제공한다(맥스웰-볼츠만 분포 참조).중수소와 삼중수소의 경우, 최적의 반응 속도는 1억 °[119]C 이상의 온도에서 발생한다.ITER에서 플라즈마는 오믹 가열(플라즈마에 전류를 흘려보냄)에 의해 1억 5천만 °C([120]태양 중심부의 온도 약 10배)까지 가열됩니다.중성 빔 주입(망 편향 없이 자기장 라인을 교차하여 큰 전자파 교란을 일으키지 않음) 및 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파 [121]가열 방식을 사용하여 추가 가열이 이루어집니다.

그렇게 높은 온도에서 입자는 큰 운동 에너지를 가지고 있고, 따라서 속도를 가지고 있다.정제를 해제하면 입자가 빠르게 빠져나가 에너지를 흡수하여 플라즈마가 더 이상 생성되지 않을 정도로 냉각됩니다.성공적인 원자로는 플라즈마 대부분이 [122]융합될 때까지 충분히 오랜 시간 동안 입자를 충분히 작은 부피로 포함해야 한다.ITER와 다른 많은 자기 제한 원자로에서, 하전 입자의 가스인 플라즈마는 자기장을 이용하여 제한된다.자기장을 이동하는 하전입자는 이동방향에 수직인 힘을 경험하여 구심가속도를 발생시켜 [123]자속선 주위를 원형 또는 나선형으로 이동하도록 구속한다.ITER는 플라즈마를 담기 위해 중앙 솔레노이드 자석, 토카막 가장자리 주변의 폴로이드 자석, 18개의 D자형 트로이덜 필드 코일, 보정 [124]코일 등 4가지 종류의 자석을 사용합니다.

고온과 에너지 광자와 입자로부터 자석 및 기타 기기를 보호하고 플라즈마가 채워질 [125]수 있도록 진공에 가까운 상태를 유지하기 위해 고체 가두는 용기도 필요하다.격납용기는 전자, 이온, 광자, 알파 입자 및 중성자가 지속적으로 격납용기에 충격을 가하고 구조를 열화시키는 매우 에너지적인 입자의 집중 공격을 받습니다.이 자재는 발전소가 경제적일 수 있도록 이러한 환경에 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다.이 물질에 대한 시험은 ITER와 IFMIF(국제융합물질조사시설)[126]에서 모두 이뤄진다.

핵융합이 시작되면 고에너지 중성자는 플라즈마의 반응 영역에서 방출되며 전하 중성성 때문에 자기장 선을 쉽게 교차한다(중성자속 참조).에너지의 대부분을 받는 것은 중성자이기 때문에, 그것들은 [127]ITER의 주요 에너지원이 될 것이다.이상적으로는 알파 입자가 플라즈마에서 에너지를 소비하여 플라즈마를 [128]더욱 가열합니다.

격납용기의 내벽에는 안정적이고 효율적인 방법으로 중성자를 느리게 흡수하도록 설계된 440개의 블랭킷 모듈이 있어 강철 구조와 초전도 트로이덜 필드 [129]자석을 보호할 수 있습니다.ITER 프로젝트의 후반 단계에서, 실험 블랭킷 모듈은 다음과 같은 반응에 따라 블랭킷 모듈에 포함된 리튬 함유 세라믹 조약돌의 연료에 대한 삼중수소 증식을 테스트하기 위해 사용될 것이다.

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 + Li → T
 + He
1
0n

 + Li → T
 + He
 + n

D-T 핵융합 [130]반응에 의해 반응 중성자가 공급된다.

고속 중성자로부터 흡수된 에너지가 추출되어 1차 냉각수로 전달된다.이 열 에너지는 실제 발전소에서 전기를 생산하는 터빈에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. ITER에서는 이 전기 생성 시스템이 과학적으로 중요하지 않으므로 대신 열을 추출하여 [131]폐기합니다.

테크니컬 디자인

Drawing of the ITER tokamak and integrated plant systems
ITER Tokamak 및 통합 플랜트 시스템 도면

진공 용기

계획된 ITER 융합 반응 용기의 일부 단면적

진공 용기는 ITER 기계의 중앙 부품입니다. 즉, 이중 벽 강철 용기로, 자기장에 의해 플라즈마가 수용됩니다.

ITER 진공 선박은 이전에 제조된 어떤 핵융합 선박보다 2배, 16배 더 무거워질 것이다. 즉, 9개의 토러스형 섹터 각각은 약 500톤, 총 중량은 5000톤이 될 것이다.모든 차폐 및 좌현 구조를 포함하면 총 5,116톤이 됩니다.외경은 19.4m(64ft), 내경은 6.5m(21ft)입니다.조립이 완료되면 전체 구조물의 [125]높이는 11.3m(37ft)가 됩니다.

진공 용기의 주요 기능은 밀폐된 플라즈마 용기를 제공하는 것입니다.주요 구성 요소는 주 선박, 좌현 구조 및 지지 시스템입니다.주 용기는 용기 구조를 강화하기 위해 60mm 두께(2.4인치) 쉘 사이에 폴로이드 및 트로이덜 보강 리브가 있는 이중 벽 구조입니다.이 리브들은 냉각수를 위한 유로도 형성합니다.이중 벽 사이의 공간은 스테인리스 스틸로 만들어진 실드 구조로 채워질 것이다.용기의 내부 표면은 브리더 블랭킷 구성 요소를 포함하는 브리더 모듈과의 인터페이스 역할을 합니다.이러한 모듈은 핵융합 반응에 의해 생성된 고에너지 중성자에 대한 차폐를 제공할 것이며, 일부는 삼중수소 [132]사육 개념에도 사용될 것이다.

진공 용기에는 총 44개의 개구부(상부 18개, 적도 17개 및 하부 9개)가 있으며, 이 개구부는 원격 핸들링 작업, 진단 시스템, 중성 빔 주입 및 진공 펌핑에 사용됩니다.원격조종은 운전 중 [133]중성자 충격에 의해 발생하는 정지 후 원자로 내부 방사능에 의해 필요하다.

진공 펌핑은 필요한 저밀도 환경을 만들기 위해 핵융합 반응이 시작되기 전에 이루어집니다.[134] 이 환경은 공기 밀도보다 약 100만 배 낮습니다.

브리더 블랭킷

ITER는 중수소-삼중수소 연료를 사용할 것이고, 중수소는 자연에 풍부하지만, 삼중수소는 반감기가 12.3년에 불과한 수소 동위원소이고 [135]지구에는 약 3.5kg의 자연 삼중수소만 있기 때문에 훨씬 희귀하다.이러한 제한된 삼중수소 지상 공급 때문에, ITER 원자로 설계의 핵심 구성요소는 번식 블랭킷이다.진공 용기 옆에 위치한 이 구성 요소는 혈장의 중성자와의 반응을 통해 삼중수소를 생산하는 역할을 한다.담요 [136]내에서 삼중수소를 생성하는 몇 가지 반응이 있다.리튬-6은 감속 중성자와 (n,t) 반응을 통해 삼중수소를 생성하는 반면, 리튬-7은 (n,nt)[137][138] 반응을 통해 더 높은 에너지 중성자와 상호작용을 통해 삼중수소를 생성한다.

브리더 블랭킷의 컨셉에는 헬륨 냉각 리튬 리드(HCLL), 헬륨 냉각 조약돌 침대(HCPB) 및 수냉 리튬 리드([139]WCLL) 방법이 있습니다.테스트 블랭킷 모듈(TBM)로 알려진 6개의 다른 삼중수소 사육 시스템이 ITER에서 시험되고 공통 박스 형상을 [140]공유한다.HCPB 개념에서 증식용 조약돌로 사용되는 재료에는 메타티탄산리튬과 [141]오르토규산리튬이 있습니다.증식기 재료의 요구사항에는 양호한 삼중수소 생산과 추출, 기계적 안정성 및 낮은 수준의 방사능 [142]활성화가 포함된다.

자석계

ITER는 자기장을 이용하여 핵융합 연료를 플라즈마 형태로 포함하는 자기 제한 핵융합에 기초한다.ITER 토카막에서 사용되는 자석 시스템은 지금까지 만들어진 [143]것 중 가장 큰 초전도 자석 시스템이 될 것입니다.시스템은 플라즈마 구속을 달성하기 위해 중앙 솔레노이드 자석, 폴로이드 자석, 트로이덜 필드 코일 및 보정 [124]코일 등 4가지 유형의 자석을 사용합니다.중앙 솔레노이드 코일은 높이 18미터, 폭 4.3미터, 무게 1000톤이 [144]될 것이다.초전도 니오브-주석을 사용해 45kA를 운반하고 13테슬라 [145][146]이상의 피크장을 생성한다.

18개의 트로이덜 필드 코일도 니오브 주석(niob-tin)이 사용됩니다.그것들은 11.8테슬라라는 공칭 피크 전계 강도와 41기가 [147]줄의 저장된 자기 에너지를 가진 지금까지 디자인된 것 중 가장 강력한 초전도 자석이다.다른 하부 필드 ITER 자석(편광 자기장 및 보정 코일)은 초전도 [148]소자로 니오브-티타늄을 사용합니다.

추가 가열

융접을 달성하려면 플라즈마 입자를 최고 1억 5천만 °C까지 가열해야 하며 이러한 극한 온도를 달성하려면 여러 가열 방법을 [121]사용해야 합니다.토카막 내부에서는 자기장을 변경하면 발열 효과가 발생하지만 외부 가열도 필요합니다.ITER에는 [149]세 가지 유형의 외부 난방이 있습니다.

  • 각각 약 16.5를 제공하는 100만 볼트 가열 중립 빔 인젝터(HNB) 2개세 번째 주입기를 추가할 수 있는 MW를 연소 혈장에 넣습니다.빔은 5개의 그리드를 통해 전기적으로 충전된 중수소 이온을 발생시켜 필요한 에너지인 1MV에 도달하며, 빔은 전체 플라즈마 펄스 지속 시간, 총 3600초 [150]동안 작동할 수 있습니다.시제품은 이탈리아 파두아에 건설된 뉴트럴 빔 테스트 시설(NBTF)[151]에서 제작되고 있다.또한 진단에 [152]사용되는 보다 작은 중성 빔이 있어 토카막 내부의 헬륨 회분의 양을 감지하는 데 도움이 됩니다.
  • 플라즈마 [153]내 이온과 동일한 진동률을 갖는 전파를 안테나로 플라즈마 내에 20MW의 전자파력을 주입하는 이온 사이클로트론 공명 가열(ICRH) 시스템.
  • 고강도 전자 [154]방사선을 사용하여 플라즈마 내의 전자를 가열하는 전자 사이클로트론 공명 가열(ECRH) 시스템입니다.

크라이오스탯

ITER 크라이오스타트는 진공 용기와 초전도 자석을 둘러싼 3,850톤의 대형 스테인리스강 구조물로, 초냉각 진공 [155]환경을 제공하기 위한 것입니다.두께(50~250mm(2.0~9.8인치))는 밀폐 부피 [156]8,500입방미터에 작용하는 대기압에 의해 유발되는 응력을 견딜 수 있게 해준다.2020년 6월 9일, Larsen & Toubro는 크라이오스탯 모듈의 [157]배송과 설치를 완료했습니다.크라이오스타트는 지진적으로 고립된 [158][159][160]기반 위에 위치한 토카막 복합체의 주요 구성요소이다.

다이버터

다이버터는 원자로 가동 중에 플라즈마에서 폐기물과 불순물을 제거할 수 있는 토카막 내의 장치이다.ITER에서는 다이버터가 융접 과정에서 발생하는 열과 화산재를 추출하는 동시에 주변 벽을 보호하고 플라즈마 [161]오염을 줄입니다.

거대한 재떨이에 비유되어 온 ITER 다이버터는 카세트로 알려진 54개의 스테인리스 스틸 부품으로 만들어졌다.각 카세트의 무게는 약 8톤이고 크기는 0.8m x 2.3m x 3.5m이다.다이버터 설계 및 시공은 Fusion For Energy [162]에이전시에 의해 감독되고 있습니다.

ITER 토카막이 가동되면 플라즈마 대향 유닛은 지구 [163]대기권에 진입하는 우주선의 4배 이상인 평방미터당 20메가와트의 열 스파이크를 견뎌낸다.

다이버터 테스트는 러시아의 ITER Divertor Test Facility(IDTF)에서 실시되고 있습니다.이 시설은 ITER 조달 협정의 일환으로 상트페테르부르크에 있는 Efremov Institute에 설립되었습니다.ITER 조달 협정은 설계와 제조를 프로젝트 [164]회원국으로 확산시킵니다.

냉각 시스템

ITER tokamak은 상호 연결된 냉각 시스템을 사용하여 작동 중에 발생하는 열을 관리합니다.대부분의 열은 1차 수냉 루프에 의해 제거되며, 2차 루프에서 토카막 건물의 2차 [165]감금 내 열교환기를 통해 냉각됩니다.2차 냉각 루프는 냉각 타워, Canal de Provence에서 물을 공급하는 5km(3.1mi) 파이프라인, 냉각수를 냉각하고 화학적 오염과 삼중수소에 대해 시험할 수 있는 분지로 구성된 대형 복합체에 의해 냉각된다.이 시스템은 Tokamak [166]작동 중에 평균 450 MW의 전력을 소산해야 합니다.액체 질소 시스템은 80K(-193.2°C; -315.7°F)까지 1300kW의 냉각을 제공하고 액체 헬륨 시스템은 4.5K(-268.65°C; -451.57°F)까지 75kW의 냉각을 제공합니다.액체 헬륨 시스템은 프랑스의 [167][168]에어 리퀴드에 의해 설계, 제조, 설치 및 위탁될 것이다.

위치

프랑스의 카다라슈 소재지

ITER의 소재지를 선정하는 과정은 길고 길어졌습니다.일본은 록카쇼 [169]부지를 제안했다.프랑스의 카다라슈 사이트와 스페인의 반델스 사이트 등 2개의 유럽 사이트가 검토되었지만 유럽경쟁력평의회는 2003년 [170]11월에 카데라슈를 공식 후보로 지명했습니다.게다가 캐나다는 2001년 5월에 클라링턴에 부지 입찰을 발표했지만,[171][172] 2003년에 레이스에서 기권했다.

이때부터 선택은 프랑스와 일본 둘 중 하나였다.2005년 5월 3일 EU와 일본은 7월까지 분쟁을 해결하기로 합의했다.2005년 6월 28일 모스크바에서 열린 최종 회의에서 참가국들은 일본과의 ITER 건설에 합의하였으며, 이 프로젝트에는 일본 국장과 일본 [173]내 시설 건설에 관한 금융 패키지를 포함한 특권적 파트너십을 체결하였다.

이 프로젝트에 대한 유럽의 공헌을 담당하는 EU 기관인 Fusion for Energy는 스페인 바르셀로나에 위치해 있다.Fusion for Energy(F4E)는 ITER 및 Fusion Energy 개발을 위한 유럽연합의 공동 사업입니다.이 기관의 웹사이트에 따르면:

F4E는 ITER에 대한 유럽의 공헌을 담당하고 있습니다.ITER는, 핵융합이 실현 가능하고 지속 가능한 에너지원으로서 실증하는 것을 목표로 하고 있습니다.[...] F4E는 핵융합 연구 개발 이니셔티브도 지원합니다.[...][174]

중성 빔 인젝터 시제품을 개발하고 최적화하는 것을 목적으로 하는 ITER 중성 빔 테스트 시설은 [175]이탈리아 파도바에 건설되고 있습니다.이 시설은 Cadarache의 사이트 밖에 있는 유일한 ITER 시설입니다.

ITER의 건물 대부분은 반사성 스테인리스강과 회색 옻칠된 금속으로 번갈아 가며 옷을 입게 될 것이다.이는 건물과 주변 환경을 혼합하고 [176]단열재를 지원하기 위한 미적인 이유로 이루어졌습니다.

참가자

ITER 프로젝트에는 7명의 멤버가 참가합니다.

현재 ITER 계약에는 7개의 서명자가 있습니다.중국, 유럽연합, 인도, 일본, 러시아, 한국 및 미국.[16]

영국의 탈퇴로 영국은 2020년 1월 31일 공식적으로 유라톰에서 철수했다.그러나 EU-영국 무역협력 협정의 조건에 따라 영국은 2020년 [177][178]12월 31일 전환 기간이 종료된 후에도 에너지 융합의 일부로 ITER의 회원국으로 남아 있다.

2009년 3월에는 1979년부터 EURATOM의 준회원국인 스위스도 Fusion for Energy에 제3국으로 [179]가입하는 것을 승인했다.

2016년 ITER는 호주와 "상호 이익 및 이익 분야의 기술 협력"을 위한 파트너십을 발표했지만,[72] 호주는 정식 회원국이 되지 않았다.

2017년,[73][180] ITER는 카자흐스탄과 협력 협정을 체결했습니다.

태국은 또한 2018년 ITER 기구와 태국 원자력 기술 연구소 간에 협력 협정이 체결된 후 이 프로젝트에서 공식적인 역할을 하고 있다.이 협정은 태국의 학생과 과학자를 위한 과정과 강의를 제공하며 태국과 ITER 프로젝트 [181]간의 관계를 촉진한다.

캐나다는 이전에 정회원국이었지만 연방정부의 자금 부족으로 탈퇴했다.자금 부족으로 인해 캐나다는 2003년 ITER 부지 입찰에서 철수했다.캐나다는 삼중수소와 삼중수소 관련 [74]장비에 초점을 맞춘 협력 협정을 통해 2020년에 프로젝트에 다시 참여했다.

ITER의 작업은 ITER Council에 의해 감독됩니다.ITER Council은 ITER에 [182]선임, 규제 개정, 예산 문제에 대한 결정, 추가 주 또는 조직 참여 권한을 가지고 있습니다.현재 ITER Council 의장은 Won Namkung이고,[183] ITER 사무총장 직무대행은 Tada Eisuke Tada.

회원들

비회원

국내 대리점

ITER 프로젝트의 각 멤버(유럽 연합, 중국, 인도, 일본, 한국, 러시아 및 미국)는 기여와 조달 책임을 이행하기 위해 국내 기관을 설립했습니다.이들 기관은 자체 직원을 고용하고 자체 예산을 보유하며 모든 산업 계약 및 [188]하도급 계약을 직접 감독합니다.

ITER EU

ITER 협정은 EU를 대표하는 Euratom에 의해 서명되었다.Fusion for Energy는 종종 F4E로 불리며 2007년 EU의 국내 기관으로 설립되었으며 스페인 바르셀로나에 본사가 있으며 프랑스 카다라체, 독일 가르칭,[189] 일본 록카쇼에 사무소가 더 있다.F4E는 진공 용기, 다이버터 및 [190]자석과 같은 구성 요소의 설계 및 제조에 기여하는 역할을 담당합니다.

ITER 중국

ITER에 대한 중국의 기여는 중국국제핵융합에너지계획(CNDA)을 통해 관리된다.중국 대리점은 보정 코일, 자석 지지대, 제1벽, 실드 [191]담요 등의 부품을 제작하고 있다.중국은 ITER 연구 지원을 위해 청두에서[192] HL-2M 도카막, 허페이에서[193] HT-7U(EAST) 실험도 진행하고 있다.

ITER 인도

ITER-India는 인도 플라즈마 [194]연구소가 운영하는 특별 프로젝트다.ITER-India의 연구 시설은 구자라트 주의 아메다바드에 근거지를 두고 있다.ITER 프로젝트에 대한 인도의 성과물에는 저온 장치, 용기 내 차폐 시스템,[195] 냉각 시스템 및 냉각수 시스템이 포함됩니다.

ITER 재팬

일본 국립양자방사선과학연구소(QST)는 현재 ITER 프로젝트의 일본 국내 기관으로 지정되었다.이 단체는 일본 [196]지바에 본부를 두고 있다.일본은 ITER 조직 및 ITER 회원국과 협력하여 블랭킷 원격 핸들링 시스템, 중앙 솔레노이드 코일, 플라즈마 진단 시스템,[197] 중성 빔 분사 가열 시스템 등 토카막의 부품 설계 및 생산을 지원합니다.

ITER 코리아

ITER 코리아는 2007년 한국 국립핵융합연구원 산하에 설립되었으며, 이 기구는 한국의 대전에 본부를 두고 있다.ITER코리아가 진공용기의 4개 부문을 담당하는 조달품목 중 담요 차폐블록, 보온차폐, 삼중수소 저장배출시스템 [198]등이 있다.

ITER 러시아

러시아는 국제 ITER 프로젝트의 [199]실시에서 중요한 위치 중 하나를 차지하고 있다.러시아의 ITER 프로젝트에 대한 기여는 첨단 장비와 기본 원자로 시스템의 제조와 공급에 있다.러시아 연방의 기부는 로자톰이나 국가원자력공사의 [200]후원으로 이루어지고 있다.러시아 연방은 트로이덜장 코일 권선용 초전도 NbSn3 가닥 80t 기준 22km, 폴로이드장 코일 권선용 초전도 NbTi 가닥 40t 기준 11km를 공급하는 등 ITER 사업에 여러 의무를 지고 있다.m. 러시아는 제1장벽에서 가장 에너지 집약적인 패널 179개(최대 5MW/sq.m)의 제조를 담당하고 있다.패널은 강철 베이스에 연결된 CuCrZr 브론즈에 납땜된 베릴륨 플레이트로 덮여 있습니다.패널 크기는 최대 폭 2m, 높이 1.4m이며, 질량은 약 1000kg입니다.러시아 연방의 의무에는 플라즈마를 [201]마주보고 있는 ITER 부품의 열 테스트도 포함됩니다.현재 러시아는 이 프로젝트에 참여한 덕분에 ITER 원자로에 대한 완전한 설계 문서를 보유하고 있다.

사용자

US ITER는 미국 에너지부의 일부이며 [202]테네시에 있는 Oak Ridge National Laboratory에 의해 관리되고 있습니다.US ITER는 ITER 프로젝트의 부품 설계와 제조를 모두 담당하고 있으며, 미국의 관여에는 Tokamak 냉각 시스템, 진단 시스템, 전자 및 이온 사이클로트론 가열 전송 라인, 트로이덜 및 중앙 솔레노이드 자석 시스템 및 펠릿 주입 [203]시스템에 대한 기여가 포함됩니다.

자금 조달

2006년 ITER 협정은 10년간 추정 비용 59억 유로를 기준으로 체결되었습니다.2008년 설계 검토 결과, 추정치는 약 [204]190억 유로로 상향 조정되었다.2016년 현재, 실험의 총 건설 및 운영 비용은 [19]220억 유로를 초과할 것으로 예상되며, 이는 2010년 [205]추정치 46억 유로의 증가이며, 2009년 [206]추정치보다 96억 유로를 초과할 것으로 예상된다.

2005년 6월의 모스크바 회의에서, ITER 협력 참가국은, 건설 국면의 자금 출연의 다음의 분할에 대해 합의했습니다.그 중 45.4%는 주최국인 유럽연합에 의해서, 나머지는 중국, 인도, 일본, 한국, 러시아 각 9.1%의 비율로 비개최국간에 분할되었습니다.운영 [207][208][209]및 비활성화 단계에서 Euratom은 총 [210]비용의 34%, 일본과 미국은 13%, 중국, 인도, 한국, 러시아는 10%[211]를 분담합니다.

기부금의 90%는 ITER의 자체 통화인 ITER 계정 단위(IUA)[26]를 사용하여 '현물'로 제공됩니다.EU는 일본의 비주최국으로서의 재정기여가 전체의 11분의 1이지만, 일본이 캐다라체 연구원의 2분의 1을 제공하고, EU의 직원과 건설부품의 2분의 1을 수주하는 특별지위를 부여하기로 합의했다.ns는 5-eleventh에서 4-eleventh로 삭감된다.

ITER에 대한 미국의 기여는 논쟁의 대상이 되어 왔다.미국 에너지부는 현물기여금을 포함해 2025년까지 총 건설비용을 650억달러로 추산했지만 ITER는 [22]이 계산에 이의를 제기하고 있다.2017년에 ITER에 대한 자금 지원을 줄인 후,[212] 미국은 2018년에 1억 2,200만 달러의 현물 출연으로 초기 예산을 두 배로 늘렸습니다.2020년 ITER에 대한 총 기여액은 2억4700만 달러로 추정되며, 이는 미국 에너지부의 Fusion Energy Sciences 프로그램의 [213]일부입니다.미국 에너지부는 2021년 1월 승인된 미국의 핵융합 에너지 활동을 지도한다는 전략 계획에 따라 핵융합 에너지 과학 자문위원회에 10년간 [214]ITER 자금을 계속 지원할 것으로 가정하도록 지시했다.

ITER에 대한 유럽 예산 지원도 프로젝트 진행에 따라 다양해졌습니다.2010년 12월 유럽의회는 2012-13년 ITER 건설 비용 부족을 메우기 위해 예산에서 14억 유로를 재할당하기 위한 회원국들의 계획을 승인하는 것을 거부한 것으로 보고되었다.2010년 예산 폐쇄에 따라 이 자금 조달 계획을 수정해야 했고,[215] 유럽위원회(EC)는 2011년에 ITER 예산 결의안을 제시해야 했다.결국, 2014년부터 2020년까지의 ITER에 대한 유럽의 기여는 [216]29억 유로로 결정되었다.가장 최근인 2021년 2월 유럽 이사회는 2021년부터 [217]2027년까지 56억 1천만 유로의 ITER 자금 조달을 승인했다.

제조업

ITER 토카막의 건설은 "거대한 3차원 퍼즐"의 조립과 비교되어 왔다. 왜냐하면 부품들은 전 세계에서 제조되고 [218]조립을 위해 프랑스로 운송되기 때문이다.이 조립제도는 ITER 협정에 따라 회원들의 기여금은 대부분 부품 제조국과 '현물'로 하도록 규정돼 있다.이 제도는 프로젝트 자금조달국에 경기부양과 핵융합 전문지식을 제공하기 위해 고안되었으며, 회원국 기여금의 90%는 재료 또는 부품에, 10%는 [219]돈으로 할 것을 요구하는 일반적인 틀이다.

그 결과 프로젝트 시작 [220]이후 2800건 이상의 설계 또는 제조 계약이 체결되었습니다.Frédérique Vidal 프랑스 교육혁신부 장관의 2017년 추산에 따르면 ITER 건설에 관여한 기업은 500개사이며,[221][222] Bernard Bigot은 2007년 이후 유럽의 주요 계약업체에만 70억유로의 계약이 체결되었다고 밝혔다.

토카막 시설은 영국 아멕 포스터휠러(Amec Foster Wheeler), 프랑스 아시스템(Assem), 한국 한전([223]KEPCO)의 합작법인 모멘텀에 1억7400만유로 규모의 계약을 체결해 전체 조립을 감독하고 있다.가장 큰 입찰 중 하나는 5억 3천만 유로에 달하는 HVAC 시스템 및 기계 및 전기 장비 계약으로, ENGIE(프랑스)와 Exyte(독일)[224]가 참여한 유럽 컨소시엄에 낙찰되었습니다.또한 2억 유로 상당의 토카막 조립 계약은 안살도 에네르기아(이탈리아), ENGIE(프랑스), SIMIC(이탈리아)[225]를 포함한 유럽 컨소시엄인 다이나믹(Dynamic)에 넘어갔다.프랑스 산업 대기업 Daher는 ITER에 대해 1억 유로 이상의 물류 계약을 따냈습니다. 여기에는 전 [226][227]세계 여러 제조업체로부터 중부품을 수송하는 것이 포함됩니다.

미국에서는 프로젝트 시작 이후 미국 ITER가 미국 기업에 13억 달러의 계약을 체결했으며 향후 [228]약 8억 달러의 계약이 남아 있습니다.미국의 주요 계약에는 General Atomics가 선정되어 중요한 중앙 솔레노이드 [229]자석을 설계 및 제조하는 것이 포함됩니다.

중국원자력공사가 이끄는 중국 컨소시엄은 2019년 ITER 기계조립 계약을 체결했는데,[230] 이는 유럽 내 중국 기업이 체결한 최대 규모였다.

러시아는 상트페테르부르크의 [231]스레드네네프스키 조선소에서 건설 중인 ITER용 자석과 진공 주입 시스템을 공급하고 있다.

인도에서는 토카막의 기초 부품 중 하나인 크라이오스타트의 건설 계약이 Larsen & Toubro에게 주어졌으며, Larsen & Toubro는 수냉 [232]시스템도 ITER 계약을 체결했습니다.

도시바와 미쓰비시 중공업이 [231]ITER용 트로이덜 필드 코일을 제조하는 계약을 맺고 있다.또 다른 핵심 부품인 진공용기는 현대중공업이 수주해 한국에서 [233]건조 중이다.

비판

ITER 프로젝트는 환경 영향 가능성, 기후변화에 대한 대응으로서의 유용성, 토카막의 설계, 실험 목적의 표현 방법 등의 문제로 비판을 받아왔다.

2005년 프랑스가 ITER 프로젝트의 현장으로 발표되었을 때, 몇몇 유럽 환경론자들은 이 프로젝트에 반대한다는 입장을 밝혔다.예를 들어, 프랑스 정치인 노엘 마메르(Noél Mamér)는 지구 온난화와의 전쟁이 ITER의 결과로 무시될 것이라고 주장했다. "이는 [234]온실 효과와의 싸움에 좋은 소식이 아닙니다. 왜냐하면 우리는 그것이 효과적일지조차 확신할 수 없는 30년에서 50년의 기간을 가진 프로젝트에 100억 유로를 투입할 것이기 때문입니다."그러나 또 다른 프랑스 환경협회 푸르 르 누클레어(AEPN)는 ITER 프로젝트가 기후변화에 [6]대한 대응의 중요한 부분이라고 환영했다.

광범위한 핵융합 분야 내에서, 독립적인 핵융합 과학자인 Eric Lerner와 같은 비토카막 시스템에 종사하는 많은 연구자들은 다른 핵융합 프로젝트가 ITER 비용의 일부이며 잠재적으로 더 실행 가능하고/또는 더 비용 효율적인 핵융합 [235]에너지 경로가 될 수 있다고 주장해왔다.다니엘 재스비와 같은 다른 비평가들은 ITER 연구자들이 토카막 핵융합 [236]계획에 의해 제기되는 기술적, 경제적 잠재적 문제에 직면하기를 꺼리고 있다고 비난하고 있다.

토카막 설계와 관련하여, 2013년 토카막 매개변수 데이터베이스 보간에서 토카막 다이버터의 전력 부하가 이전에 예상했던 값의 5배가 될 것이라는 사실이 밝혀지면서 한 가지 우려가 제기되었다.ITER 다이버터의 예상 전력 부하가 이미 매우 높을 것으로 예상되는 상황에서, 이러한 새로운 연구 결과는 새로운 설계 테스트 이니셔티브로 [237]이어졌습니다.

ITER와 미래 중수소-삼중수소(DT) 핵융합 프로젝트에 대해 비판자들이 제기한 또 다른 문제는 삼중수소의 가용 공급이다.현재 상태로, ITER는 실험에 기존의 모든 삼중수소 공급을 사용할 것이며, 현재의 첨단 기술은 핵융합 에너지에 대한 향후 DT 연료 주기 실험의 요구를 충족하기에 충분한 삼중수소를 생성하기에 충분하지 않다.삼중수소 문제를 분석한 2020년 연구의 결론에 따르면, "DEMO와 미래 핵융합로를 위한 DT 연료 주기의 성공적인 개발은 플라즈마 물리학과 핵융합 [238]기술의 핵심 영역에서 집중적인 R&D 프로그램을 필요로 한다."

비판에 대한 대응

찬성론자들은 ITER 비판의 많은 부분이 오해의 소지가 있고 부정확하며, 특히 실험의 "지속적인 위험"에 대한 주장이라고 믿고 있다.상업용 핵융합발전소 설계의 목표는 핵분열로보다 수백 배 적은 방사성 폐기물을 생성해서는 안 되며, 그러한 원자로가 대규모 폭주 연쇄반응을 [239]일으키는 것은 불가능하다는 것이다.혈장과 ITER 내벽이 직접 접촉하면 혈장이 오염되어 즉시 냉각되고 융접 프로세스가 중단됩니다.또한 핵융합로 챔버(중수소/삼중수소 연료 0.5그램[240])에 포함된 연료의 양은 몇 분에서 최대 1시간까지 핵융합 연소 펄스를 유지하기에 충분하지만 핵분열로는 보통 몇 년치 연료를 [241]포함하고 있다.또한, 일부 손상 시스템이 구현될 것이다. 따라서, 약 2 kg (4.4파운드)의 연료 주기 재고 수준에서, ITER는 결국 전 [242]세계 어떤 삼중수소 시설보다 더 높은 크기의 전환 순서로 많은 양의 삼중수소를 재활용해야 할 것이다.

사고(또는 파괴행위)의 경우, 핵융합로는 일반 핵분열 핵발전소보다 훨씬 적은 방사능 오염을 방출할 것으로 예상된다.게다가 ITER의 핵융합력은 핵무기 기술과 공통점이 거의 없고, 무기 제작에 필요한 핵분열성 물질을 생산하지 않는다.찬성론자들은 대규모 핵융합 에너지가 온 디맨드로 신뢰할 수 있는 전기를 생산할 수 있으며 사실상 오염이 전혀 없을 것이라고 지적합니다(가스2 CO, SO2 또는 부산물은x 생성되지 [243]않습니다).

일본의 한 실험용 원자로의 연구원들에 따르면, 핵융합 발전기는 2030년대에서 늦어도 2050년대까지는 가능할 것이라고 한다.일본은 여러 핵융합 [244]경로를 탐색하는 여러 운영 시설과 함께 자체 연구 프로그램을 추진하고 있다.

미국에서만 연간 매출에서 [245]전기는 2100억 달러를 차지하고 있습니다.아시아의 전기 [246]부문은 1990년부터 1999년 사이에 930억 달러의 민간 투자를 유치했다.이 수치들은 현재 가격만을 고려한 것이다.약 935억원의 지지자들은 연구에 투자액은 현재 시도 약 935억원 투자의 EU경제에 영향을 미쳐2017-18 연구는 중장기 'in 투자에 대해 EU의무를 ITER.'[247]에 대한 플러스 수익 또한 w. 것이라는 결론을 내렸습니다 더 큰 미래의 수익과 버는 것으로 간주되어야 한다고 주장하고 있orldITER에 대한 연간 10억 달러 미만의 광범위한 투자는 2007년 총 169억 [248]달러였던 다른 발전 방법에 대한 동시 연구와 양립할 수 없습니다.

ITER 지지자들은 강력한 중성자속 견해에 대한 아이디어를 테스트하는 유일한 방법은 ITER와 IFMIF의 [240]주요 임무 중 하나인 그 플럭스에 물질을 실험적으로 적용하는 것이며, 두 시설 모두 그 [249]노력에 매우 중요할 것이라고 강조한다.ITER의 목적은 잠재적 핵융합 발전소를 둘러싼 과학 및 엔지니어링 문제를 탐구하는 것입니다.중성자속이 강할 것으로 예상되는 물질의 특성에 대한 만족스러운 데이터를 얻는 것은 거의 불가능하며, 연소 플라스마는 외부에서 가열된 플라스마와는 [250]상당히 다른 특성을 가질 것으로 예상된다.지지자들은 이러한 질문에 대한 답변에는 ITER 실험이 필요하며, 특히 엄청난 잠재적 [251]이점을 고려해야 한다고 주장합니다.

또한 토카막스를 통한 주요 연구방식은 자기구속 플라즈마 물리연구의 마지막 단계를 자생반응으로 진행할 수 있을 정도로 발전하였다.토카막 연구 프로그램에서는 플라즈마 구성 제어에 전념하는 최근의 진보로 인해 에너지 및 압력 제한이 상당히 개선되었으며, 이는 이러한 원자로에서 예상되는 전기 비용을 2배 정도 절감하여 전기 비용 추정치보다 50% 정도만 더 많은 값으로 감소시켰다.om 첨단 경수로.[252]또한 활성화가 낮은 첨단 구조 재료 개발의 진전은 환경 친화적인 핵융합로의 약속을 지지하며 대체 감금 개념에 대한 연구는 [253]감금에서 향후 개선의 가능성을 낳고 있다.마지막으로, 지지자들은 화석 연료의 다른 잠재적 대체품들이 그들만의 환경 문제를 가지고 있다고 주장한다.태양광, 풍력 및 수력 발전 모두 ITER의 후속 DEMO에 비해 표면 전력 밀도가 매우 낮으며, 2,000 MW로 대형 핵분열 [254]발전소를 능가하는 에너지 밀도를 가진다.

프로젝트의 안전은 프랑스와 EU 원자력 규정에 따라 규제된다.2011년에는 프랑스 원자력안전청(ASN)이 호의적인 의견을 전달하고 프랑스 원자력투명성 및 안전에 관한 법률에 근거해 일반인이 프로젝트의 안전성에 관한 정보를 요구할 수 있도록 허가신청을 공개조회했다.공표된 안전성 평가(ASN에 의해 승인된)에 따르면, 최악의 원자로 누출의 경우 방출된 방사능은 자연방사선의 1000분의 1을 초과하지 않으며, 지역 주민의 대피는 필요하지 않다.전체 설비에는 모든 장벽의 효율성을 확인하기 위한 여러 응력 테스트가 포함되어 있습니다.원자로 건물 전체가 거의 500개의 지진 현수 기둥 위에 세워져 있고 전체 단지는 해발 약 300m에 위치해 있다.전반적으로 인근 듀랑스 강의 100년 홍수 및 10,000년 지진과 같은 극히 드문 사건이 단지 안전 설계에서 가정되었으며,[6] 각 안전장치가 설계의 일부이다.

2008년부터 2017년 사이에 이 프로젝트는 EU 경제에서만 34,000개의 일자리를 창출했습니다.2018-2030년에는 74,000개의 고용 연도와 159억 유로의 [6]총 가치를 창출할 것으로 추정됩니다.

유사한 프로젝트

ITER의 선구자는 EAST, SST-1, KSTAR, [255]JET 및 Tear Supra였다.[256]다른 계획되고 제안된 핵융합로는 SPARC, DEMO,[257] NIF,[258] HiPER,[259] [260]MAST, SST-2,[261] CFETR,[262][263][264][265] T-15MD 및 기타 'DEMO-phase' 국가 또는 민간 부문 핵융합 [266][267]발전소가 포함된다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 다른 큰 프로젝트로는 F-35 전투기 프로그램 (1조 5천억 달러), 맨해튼 프로젝트 (306억 달러), 아폴로 프로그램 (1560억 달러), 제임스 웹 우주 망원경 (98억 달러) 등이 있다.

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추가 정보

클라센스, 미셸(2020).거대한 핵융합로: 지구에 태양을 가져온다.스프링거.

클러리, 다니엘(2013).태양의 한 조각.제럴드 덕워스

ITER. (2018년)단계적 접근법(레벨 III - 잠정판)의 ITER 연구 계획.ITER

Wendell Horton, Jr., C.와 Sadruddin Benkadda. (2015).ITER 물리학월드 사이언티픽스

외부 링크

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