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스마트폰에 전원을 공급하고 양극성 질환을 치료하는데 도움을 주는 은빛 금속인 리튬은 태양과 별에 전원을 공급하는 안전하고 깨끗하고 사실상 무한한 핵융합 에너지를 구현하려는 세계적인 노력에 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 미 에너지부(DOE) 산하 Princeton Plasma Physics Laboratory(PPPL)에서 광범위하게 업그레이드된 리튬 토카막 실험로-베타(LTX-β, Lithium Tokamak Experiment-Beta)는 주요 개선사항이 설계한 대로 작동하고 미래 핵융합로 연료로 사용할 고온 충전 플라즈마의 성능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 3년 동안 업그레이드된 LTX-β를 액체 리튬으로 모든 플라즈마 벽면에 코팅하여 더 뜨겁고 밀도가 높은 장치로 바꾸었다. LTX-β에 참여하는 Oak Ridge 국립연구소 측은 이번 연구를 통해 초기 엔지니어링 목표를 많이 달성했다고 밝혔다. 핵융합 반응은 우주의 99%를 차지하는 자유 전자와 원자핵으로 구성된 물질의 상태인 플라즈마 형태의 가벼운 원소를 결합하여 엄청난 양의 에너지를 방출하게 한다. 전 세계의 물리학자들은 전기를 발생시키기 위해 무한한 안전과 무탄소 전력을 만들기 위해 핵융합 반응을 구현하고 제어하기 위해 노력을 경주하고 있다. 핵융합 반응이 일어나는 널리 사용되는 도넛 모양의 자기 토카막 설비의 작은 버전인 LTX-β의 주요 특징으로는 플라즈마를 가열하고 연료로 만드는 강력한 중성 빔 인젝터, 이전 장치에 비해 거의 두 배의 자기장, 액체 리튬을 완전히 코팅한 트윈 증발 시스템 등이 있다. LTX-β는 플라즈마 성능을 개선할 수 있는지를 시험하는 것을 목표로 한다. 이전 자기 핵융합 시설에서 처음 볼 수 있는 플라즈마 중심 및 외곽 간의 구배 없는 온도 프로파일은 리튬이 플라즈마의 중심에서 누출되는 부유 입자를 붙잡고 플라즈마의 가장자리와 중심부를 재생하고 냉각시키는 것을 방지하는 능력이 있기 때문에 가능하다. 이로써 핵융합이 가능한 플라즈마 부피를 확장하고 불안정성을 예방한다. LTX-β는 초기 실험을 통해 중성 빔 인젝터의 주요 목표인 플라즈마의 연료 공급 및 밀도 증가, LTX-β 내벽에 90% 이상 액체 리튬의 증착 증가, 강화된 자기장에 의해 활성화된 수명이 보다 긴 플라즈마 방출, 자기장을 나선형으로 만드는 중요한 요소로서 혈장을 구속하는데 필요한 높은 플라즈마 전류 형성과 같은 개선사항을 입증했다. |
