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1억도 초고온 버틴다! 핵융합로 보호 '차폐블록' 개발

핵융합연, ITER 블랑켓 차폐블록 초도품 국내 제작 성공
2025년까지 220개 차폐블록 제작·조달
국제핵융합실험로(ITER) '블랑켓 차폐블록'의 첫 완성품이 국내에서 제작됐다.<사진=핵융합연 제공>국제핵융합실험로(ITER) '블랑켓 차폐블록'의 첫 완성품이 국내에서 제작됐다.<사진=핵융합연 제공>
1억도 이상의 초고온 플라즈마와 중성자로부터 핵융합로를 보호할 '방패' 국제핵융합실험로(ITER) '블랑켓 차폐블록'의 첫 완성품이 국내에서 제작됐다.
 
국가핵융합연구소(소장 유석재)는 ITER국제기구에서 요구하는 품질 기준을 충족할 수 있는 블랑켓 차폐블록 제작에 필요한 설계, 제작, 시험 등 모든 과정에 대한 기술적 이슈를 해결하고, 양산시스템을 성공적으로 구축했다고 9일 밝혔다.
 
블랑켓 차폐블록은 핵융합에너지 개발을 위한 국제 공동 연구개발 프로젝트인 국제핵융합실험로(ITER) 건설을 위해 우리나라에서 담당하고 있는 핵심품목 중 하나다. 초고온 플라즈마 및 핵융합 반응의 결과물인 중성자로부터 ITER 주요장치를 보호하는 차폐 구조물로, 플라즈마가 만들어지는 진공용기 내벽을 둘러싸도록 퍼즐처럼 연결·설치된다. ITER에는 총 440개의 블랑켓 차폐블록이 설치될 예정으로, 우리나라는 이 중 220개의 조달을 담당하고 있다.

블랑켓 차폐블록이 설치된 ITER 진공용기 단면 이미지.<사진=핵융합연 제공>블랑켓 차폐블록이 설치된 ITER 진공용기 단면 이미지.<사진=핵융합연 제공>
국내 연구진들은 1억도 이상의 극한 환경을 견딜 수 있도록 ITER에서 선정한 특수 스테인리스 스틸을 개발했다. 차폐블록 안쪽은 플라즈마 형상을 고려하고, 바깥쪽은 진공용기에 밀착할 수 있도록 모든 코일과 배관을 고려해 설계를 완성했다.

더불어 제작단계에서 대형의 난삭(難削) 재료를 복잡한 형상으로 정교하게 가공할 수 있는 기술을 개발했다. 특히 원활한 냉각수 통로를 만들기 위해 단 한 번의 드릴링 만으로 1.4m 길이의 홀(hole)을 한 치의 오차도 없이 관통시키는 최적의 가공법도 국내 산업체와 협력해 찾았다.
 
연구진에 따르면 제작된 블랑켓 차폐블록은 비파괴검사를 통과했다. 초대형 고온헬륨누설시험 설비를 이용해 실제 ITER 운전 환경과 유사한 고온, 고진공 조건에서 성능 테스트를 마침으로써 모든 기술적 요건을 충족하는 성능을 검증할 수 있었다. 핵융합연은 2025년까지 우리나라가 담당한 220개의 차폐블록을 성공적으로 제작·조달할 계획이다.
 
정기정 핵융합연 ITER 한국사업단장은 "국내 산업체(이엠코리아, 비츠로테크 등)와 협력해 여러 기술적 한계를 극복한 끝에 ITER 블랑켓 차폐블록의 개발에 성공할 수 있었다"며 "앞으로도 ITER 조달품 개발을 통해 미래 핵융합 상용화 기술 확보와 국내 산업체의 역량 강화에 기여할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.
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