ST-E1 핵융합 발전소의 출력 및 입자 배기

본 연구는 주요 반지름 5m, 저종횡비 토카막 핵융합 발전소인 ST-E1에서 발생하는 출력 배기 문제를 해결하고 잠재적 해법을 모색했습니다. 1D 에지 플라즈마 모델을 활용하여 이중 및 단일 널(null) 구성에서 짧고 긴 외부 다이버터 레그를 사용하여 아르곤을 주 불순물로, 텅스텐을 플라즈마 대면 부품(PFC)으로 가정하여 플라즈마 분리(detachment) 가능성을 스크리닝했습니다. 그 결과, 가장 보수적인 SOL(scrape-off layer) 폭 및 출력 가정을 제외하고는 모든 시나리오에서 분리가 가능함을 확인했습니다. 다만, 자석 설계와 불확실한 플라즈마 변수 범위 간의 균형이 필요했습니다. SOLPS-ITER 모델링을 통해 아르곤 주입으로 피크 열유속이 15 MWm^-2 미만인 소산성 다이버터 시나리오를 달성할 수 있음을 확인했습니다. 또한, 1차벽 부하 및 리미터 위치에 대한 초기 분석을 통해 삼중수소 증식을 방해하지 않으면서 정상 상태에서 블랭킷 벽을 보호하는 것이 가능함을 보였습니다. 헬륨 냉각 PFC 기술은 높은 열유속을 처리하면서도 과도한 전력 요구 사항이 없는 매력적인 솔루션을 찾기 위한 추가 연구가 필요한 핵심 영역으로 식별되었습니다. 개념 개발을 위한 주요 과제와 균형점도 제시되었습니다. 여기에는 코어 성능 저하 없이 SOL 출력을 줄이기 위한 고방사 달성 방법, 이중 널 플라즈마에서의 출력 배기 제어 가능성, 고열유속 PFC의 기계적 설계 및 재료 문제, 그리고 재료 침식, 재증착 및 삼중수소 보유 제어 등이 포함됩니다.