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Jun 06, 2023

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･ 주문한 5개 TF 코일이 모두 완성되었으며, 최종 유닛은 이달 고베항에서 출하될 예정입니다. ･ 다이버터 등 ITER 핵심부품 개발을 통해 핵융합에너지 실현에 기여하고, 핵융합 프로토타입 원자로.

최종 TF 코일 유닛 완성

도쿄, 2023년 8월 24일 - 미쓰비시 중공업(MHI)은 일본 국립 양자 방사선 과학 기술 연구소(QST)가 실험용 핵융합 장치인 ITER용으로 주문한 최종 토로이달 필드(TF) 코일의 제조를 완료했습니다. 현재 프랑스 남부 생폴레뒤랑스(Saint-Paul-lès-Durance)에 건설 중인 원자로. 일본은 ITER용 TF 코일 총 19개 중 9개를 제조하고 있으며, 이 중 MHI가 5개 코일 생산을 담당했습니다.

ITER용 TF 코일은 높이 16.5m, 폭 9m, 총 중량 300톤의 거대한 초전도 코일로, 원자로에서 핵융합 반응을 시작하려면 0.01% 이내의 제조 정확도가 필요합니다. MHI는 제조 난이도가 높은 제품의 대량 생산 기술에 관해 수년간 쌓아온 폭넓은 지식을 결집하여 2020년 1월 세계 최초의 ITER용 TF 코일을 완성했습니다. 이미 완성된 TF코일 4개는 고베항에서 프랑스 남부로 잇따라 선적돼 건설현장에 설치되고 있다. 이 최신 제품은 이번 달 고베에서 배송될 예정입니다.

MHI는 TF 코일 외에도 다이버터(주1), 적도 EC 발사대(주2) 등 기타 핵심 부품의 개발 및 제조에도 힘쓰고 있습니다. MHI는 앞으로도 ITER 프로젝트에 이어 건설 예정인 핵융합 프로토타입 원자로의 설계 및 개발을 적극적으로 지원함으로써 핵융합 에너지 실현에 기여해 나갈 것입니다.

최종 TF 코일 출하

원자로 현장 설치 (© ITER 조직)

프로젝트 배경

ITER 프로젝트는 핵융합 에너지의 실현을 과학적, 기술적으로 실증하는 것을 목표로 하는 국제적인 메가 프로젝트입니다(주3). 7개국(일본, 유럽연합, 미국, 러시아, 한국, 중국, 인도)이 참여하고 있으며 프랑스 생폴레뒤랑스에서 ITER 건설이 진행 중이다. 일본은 TF 코일을 비롯한 ITER의 핵심 부품을 개발하고 제조하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. QST는 일본 정부가 지정한 ITER 프로젝트의 ITER 일본 국내 기관으로서 이러한 부품의 조달을 감독합니다.

ITER의 초전도 TF 코일은 D자형으로 높이 약 16.5m, 폭 9m, 무게 약 300톤이다. 18개의 TF 코일은 진공 용기 컨테이너를 둘러싸고 강력한 자기장(최대 12테슬라)을 생성하여 용기 내에 고온, 고밀도 플라즈마를 가두게 됩니다. ITER 프로젝트에는 총 19개의 TF 코일(예비 코일 1개 포함)이 필요합니다. 9개는 일본(예비품 포함)에서, 10개는 유럽에서 생산되고 있습니다. 19개의 TF 코일 모두에 대한 내부 코일 구조는 MHI의 후타미 공장에서 제조됩니다. 미쓰비시전기(Mitsubishi Electric Corporation)는 일본에서 제작된 5개의 TF 코일(예비품 포함)용 니오븀주석(Nb3Sn) 초전도 권선 팩을 제조하고 있으며, 선외 코일 구조는 한국에서 제조되어 후타미 공장에서 최종 조립됩니다.

이번 성과의 의의

플라즈마를 ITER 내부에 가두기 위해서는 매우 정밀하고 강한 자기장(12테슬라)이 필요하므로 니오븀-주석 도체를 사용하는 전례 없는 대형 초전도 코일의 개발이 필요합니다. 초전도성을 유지하려면 코일이 영하 269°C의 극저온에서도 작동할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 모든 필수 제조 기술과 함께 이러한 저온을 견딜 수 있는 특수 스테인리스강 구조 재료의 개발이 필요했습니다. 이 탁월한 규모의 코일에 대한 전례가 없었을 뿐만 아니라 권선과 코일의 치수 공차는 0.01% 이내의 높은 정밀도를 요구했습니다.