자기공명섭동(Resonant magnetic perturbation)을 이용한 KSTAR 플라 즈마의 알곤 불순물 수송 실험

Abstract

핵융합 플라즈마에 존재하는 불순물은 주연료이온의 희석 및 방사냉각으로 핵융합 플라즈마의 성능을 저하시킬 수 있어 핵융합 플라즈마 내의 불순물 수송 연구는 중요한 연구테마 중 하나이다. KSTAR에서는 전자공명가열 (electron cyclotron resonance heating)을 이용하여 알곤 축적제어의 가능성이 입증되었다 [1,2]. 자기공명섭동은 입자 수송을 증대시키는 효과가 있어 [3], 불순물 수송 제어에도 활용이 가능할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 BT = 2.15 T, Ip = 0.5 MA, PNBI ~ 3.0 MW의 KSTAR 플라즈마 조건에서 자기공명섭동을 활용하여 알곤 불순물 실험 을 진행하였다. 인가한 자기공명섭동은 +90도 위상을 가진 n = 1 이며, 자기공명섭동을 생성시키는 코일의 전류값 을 0 kAt에서 2.5 kAt로 바꾸며 실험을 수행하였다. 자기공명섭동을 인가하였을 시에 선평균 전자밀도는 자기공명 섭동이 없을 때와 비교하여, 2.59x1019 m-3 에서 2.22x1019 m-3 로 감소하였으며, 언저리 국소모드(Edge localized mode)의 주파수는 53 Hz에서 69 Hz로 증가하였다. 한 언저리 국소모드 발생으로 인해 나오는 디버터 열속도 그에 따라 감소하여, 자기섭동 인가로 언저리 국소모드가 완화되었음을 알 수 있다. 연 X 선 진단계[5]로 Ar16+와 Ar17+ 의 선방출광을 진단한 결과, 자기공명섭동을 인가하였을 경우는 자기공명섭동이 없을 때와 비교하여 1.3 배 정도 작 아졌다. 이는 자기공명섭동이 알곤 불순물의 축적을 제어하는 가능성을 보이는 결과이다. 본 발표에서는 SANCO 코드로 예측되는 수송계수로 자기공명섭동 인가시의 알곤 불순물 수송에 관한 결과도 자세히 발표할 예정이다.