2023년 1월 8일 중국 언론사 인민망(人民网)에 따르면, 최근 중국과학원(中科院) 허페이물질과학연구원(合肥物质科学研究院) 플라스마 물리학 연구소(等离子体物理研究所)의 핵융합 과학팀이 ‘인공태양’으로 불리는 토카막 실험 장치(Experimental Advanced superconducting Tokamak, EAST)*를 이용하여 새로운 고에너지 제한 모드를 발견했다. 해당 연구결과는 국제 핵융합 실험과 미래 핵융합 원자로 작동에 중요한 의미를 가진다고 평가받고 있으며, 지난 7일 국제학술지 ‘사이언스 프로그레스(Science Progress)’에 게재됐다.
지난 2022년 1월, 중국 국책연구소는 핵융합 원자로 연구설비인 ‘인공태양’을 17분 이상 작동해 기록 갱신에 성공했다. 핵융합 발전은 태양의 에너지 생성 방식을 본뜬 것인데, 우주에서는 수소로 이루어진 거대한 가스 덩어리가 높은 열을 받아 헬륨으로 변하는 핵융합이 끊임없이 계속된다. 이런 우주의 핵융합을 지구에서 실현해내는 기술이 바로 인공태양이다. 인공태양은 중수소**와 삼중수소***를 연료로 사용하여 섭씨 1억도 이상의 초고온 플라스마(plasma)****를 생성하고, 이를 자기장으로 활용해 가두는 장치이다. (출처: nownews)
핵융합 에너지 원료는 지구상에서 거의 고갈되지 않고 무공해( 無公害)로 배출되기 때문에 인류의 최종 에너지원으로 꼽힌다. 최근 몇 년 동안 중국의 토카막 실험 장치(EAST)* 는 ‘101초 동안 섭씨 1억 2천만 도(1.2억 °C)의 플라스마 작동’, ‘1,056초 동안 섭씨 7천만 도(7,000만 °C)의 플라스마 작동’ 등 연속적으로 세계 기록을 달성한 바 있다. 최근 플라스마 물리학 연구소의 핵융합 과학팀은 새로운 고에너지 제한 모드를 발견하여 에너지 구속 효율을 크게 향상시키고, 코어(core)의 고에너지 구속과 낮은 에너지 손실의 호환성 실현하여 장시간 동안 고에너지 제한 플라스마 작동을 증명했다. (출처: 人民网)
인공태양 분야의 연구발전은 핵융합 반응이 연료가 흡수하는 것보다도 더 많은 에너지를 생성하는 것을 보여주었다. 사실 이는 빛이나 열을 공급하는 태양의 역할이 아닌 도시 전력의 공급을 확대하는 목적도 있다. 청정에너지를 목표로 인공태양을 연구하는 것이기 때문에 전세계적인 기후위기에 대응하는 노력으로 볼 수 있어, 향후 인공태양 분야에서 중국 연구팀의 성과가 더욱 기대된다.
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*토카막 실험 장치(Experimental Advanced Superconducting Tokamak): 중국 허페이(合肥)에 있는 핵융합 유도 토카막 실험 장치 (출처: 네이버 영어사전)
**중수소(heavy hydrogen): 질량수가 2인 수소의 동위원소 (출처: 네이버 지식백과)
***삼중수소(tritium): 자연계에 가장 많이 존재하는 보통 수소보다 무거운 수소 (출처: 네이버 지식백과)
****플라스마(plasma): 일부 또는 전체가 전리되어 있어 전류가 잘 흐르는 기체 (출처: 네이버 지식백과)