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iterKOREA 한국사업단

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우리나라핵심기술 개발 현황

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시험용 증식블랑켓

개요

"테스트 블랑켓 모듈(Test Blanket Module, TBM)은 핵융합에 의해 발생되는 중성자와 반응하여 삼중수소 증식 및 발생열을 회수하는 부분인 증식 블랑켓의 타당성을 검증하기 위한 모듈로서 ITER 3개 수평포트(#2, 16, 18)에 장착 및 시험됩니다."

목적

  • 테스트 블랑켓 모듈의 주요 목적은
    • 삼중수소 자급자족 가능성 평가
    • 핵융합 열을 이용한 전력생산 가능성 확인
    • 증식 블랑켓 설계 및 제작기술 검증
    이며, 이는 ITER 건설, 운영사업의 주요 임무 중 하나입니다.

필요성

증식 블랑켓은 핵융합의 상업화를 실현하기 위해서 필수적인 삼중수소 생산 및 중성자 운동에너지의 열에너지로 전환을 담당하는 핵심요소로서, 테스트 블랑켓 모듈은 핵융합 환경 하에서 시도되는 최초의 증식 블랑켓 검증 프로그램입니다. 테스트 블랑켓 모듈 프로그램의 참여를 통해서 고에너지 중성자에 의한 삼중수소 생산 및 열추출 능력을 확인할 수 있으며, 아울러 핵자료 보완, 핵융합로 설계도구 검증, 연료주기 기술 확보, 블랑켓 부품기술 확보 등이 가능할 것으로 예상됩니다. 이러한 중요성에도 불구하고 여타 ITER 조달품목과 달리 테스트 블랑켓 모듈 프로그램의 결과물은 다른 참여국과 공유할 수 없습니다. 따라서 우리나라는 ITER 참여 의의를 극대화하고 향후 핵융합 선진국으로 도약하기 위해서는 반드시 참여해야 하는 분야입니다.

개발내용

증식 블랑켓은 증식재의 상태 및 냉각재의 종류 등으로 분류할 수 있습니다.
우리나라의 테스트 블랑켓 모듈은 흑연 반사재를 사용한 헬륨냉각 방식의 고체형(Helium Cooled Ceramic Reflector: HCCR) 테스트 블랑켓 모듈입니다.
HCCR TBM의 고유의 개념인 흑연 반사재 사용을 통하여 증배재 양의 감소와 제작 비용의 절감을 기대할 수 있습니다.

Main features

  • High pressure/temperature helium as coolant
  • Lithium ceramic (Li4SiO4) as breeder
  • Beryllium as multiplier
  • Graphite as reflector
  • KO-RAFM (ARAA) as structural material
  • Low pressure/temperature helium as purge gas

Korean Helium Cooled Ceramic Reflector(HCCR) TBM

테스트 블랑켓 모듈의 성공적인 테스트를 위해서는 보조 계통의 개발도 함께 동반되어야 합니다. 보조 계통은 Helium Cooling System(HCS), Coolant Purification System(CPS), Tritium Extraction System(TES), Tritium Accountancy System(TAS), Neutron Activation System(NAS) 등으로 구성되어져 있습니다.

Functions of Helium Cooling System (HCS)

  • To extract heat generated in the TBM by helium gas in the TBM
  • To keep operating thermal/pressure conditions of the TBM

Functions of Coolant Purification System (CPS)

  • To remove permeated tritium in the helium coolant
  • To remove impurities (O2, N2, CO, CO2, H2O etc.) in the helium coolant

Helium Cooling System (HCS) and Coolant Purification System (CPS)

Functions of Tritium Extraction System (TES)

  • To extract tritium produced in the breeder & multiplier pebble beds by the purge gas
  • To recover tritium with measurement
  • To control chemical compositions of the purge gas going to the HCCR-TBM
  • To remove impurities (O2 , N2 , CO, CQ4 , TBD)

Tritium Extraction System (TES)

테스트 블랑켓 모듈 프로그램의 중요성에도 불구하고, 이들을 설치할 공간의 부족으로 프로그램과 관련하여 각 참여국들의 합의가 필요한 상황입니다. 이 협상 결과에 따라 우리나라의 테스트 블랑켓 모듈 프로그램의 개발방향이 더욱 구체화될 예정입니다.

기대성과

테스트 블랑켓 모듈은 중성자 조사, 초고온, 고 자기장으로 인해 ITER에서 가장 가혹한 환경에 노출되는 요소 중의 하나로서, 이의 개발을 위해서 핵설계, 고온 열수력설계, 고온 구조설계, 삼중수소 계통 설계, 안전성 해석 등 다양한 설계 및 해석 방법이 뒷받침되어야 합니다. 또한, 구조재 및 증식/증배/반사재 기술, 삼중수소 기술, 제작기술 등 핵심기술 개발을 수행하여야 합니다. 이러한 노력은 증식 블랭킷의 설계 및 제작기술 자립도를 확보할 수 있을 뿐 아니라 핵융합로 설계 및 해석에 필요한 기술을 핵융합 환경 하에서 검증할 기회가 될 것입니다.