항공모함을 물 밖으로 들어올릴 수 있는 거대한 자석 코일의 클로즈업

ITER 핵융합로 핵심의 중앙 솔레노이드 코일은 항공모함을 물 밖으로 들어올릴 수 있을 만큼 강력한 자기장을 가지고 있으며, "세계에서 가장 강력한 자석"이라는 별칭을 가지고 있습니다.

중앙 솔레노이드(CS)는 6개의 모듈로 구성되어 있으며 ITER 핵융합로의 심장으로 여겨진다. CS는 원통형으로 감긴 전도성 와이어 루프로 구성되어 있으며, 플라즈마에서 매우 강한 전류를 생성합니다.

ITER의 중앙 솔레노이드는 높이가 약 13~18m이고, 받침대의 지름은 4.3m이며 무게는 최대 1,000톤입니다. 내부의 전선 묶음은 독립적으로 작동하여 다양한 방향으로 강력한 전자기력을 생성합니다. 우주왕복선을 발사하려면 부스터가 추력의 두 배에 달하는 힘을 견뎌야 합니다.

ITER 핵융합로는 프랑스 남부에 건설 중이다. 최초의 CS 모듈은 2020년 가을에 이곳에 배달될 예정입니다. 이 세계에서 가장 강력한 자석 코일은 미국 방위 및 에너지 기업인 제너럴 아토믹스에서 제작되었으며 2021년에 완성되었습니다.

Sci Tech Daily에서 제공하는 엔지니어들이 ITER 원자로를 건설하는 과정을 담은 영상을 시청해 보세요.

CS는 ITER 반응기의 자석 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. ITER 핵융합로는 두 개의 가벼운 수소 핵인 중수소와 삼중수소를 결합하여 더 무거운 헬륨 핵을 형성함으로써 에너지를 생성합니다. ITER는 작동하는 데 필요한 에너지의 10배인 500MW의 전기를 생산할 것입니다.

열핵반응은 약 1억 2천만 도의 온도에서만 발생하는데, 이는 태양 중심부의 온도(약 1,500만 도)보다 몇 배나 높습니다. ITER는 토카막이라 불리는 토로이드형 자기 챔버를 사용하여 이러한 초고온을 생성합니다.

ITER의 토로이드형 중앙 솔레노이드 자석을 제작하려면 무게가 400톤이 넘는 10만 킬로미터의 니오븀-주석(Nb3Sn) 초전도선이 필요했으며, 이는 중국, 유럽, 일본, 한국, 러시아, 미국 등 ITER 프로젝트 공급업체에서 제조했습니다. 그들은 2009년에 생산을 시작해서 2014년에 생산을 마쳤으며, 연간 생산량은 약 150톤이었습니다. ITER를 위해 만들어진 Nb3Sn 필라멘트의 총 길이는 지구 적도를 두 바퀴 돌 만큼입니다.

완공되면 -269도의 니오븀과 주석 합금으로 만든 10만km 길이의 초전도선은 최대 5테슬라의 자기장을 생성하게 되는데, 이는 지구 자기장(약 25~65마이크로 테슬라)보다 10만 배 더 강합니다.

ITER에 대한 중요한 숫자들

1억 5천만 °C

ITER에서는 온도가 1억 5천만 °C에 도달할 것으로 예상되는데, 이는 태양 중심부 온도인 1,500만 °C의 10배, 태양 표면 온도인 6,000°C의 2,500배에 달합니다.

23,000톤

ITER 기계의 무게는 23,000톤으로, 에펠탑 무게의 3배입니다. 이 복잡한 기계에는 약 100만 개의 부품이 들어 있습니다.

310톤

ITER 토카막의 18개 토로이드형(D자형) 필드 코일은 각각 높이 17m, 너비 9m이며 무게는 310톤으로, 완전히 적재된 보잉 747-300의 무게와 거의 같습니다.

104km

ITER 장비의 가장 무거운 부품을 운반하기 위해 ITER 경로라고 불리는 104km의 특별한 트랙을 수정해야 했습니다.

ITER의 가장 무거운 구성품은 운송 차량을 포함해 무게가 약 900톤이고, 가장 높은 구성품은 약 4층 건물 높이에 이르며, 어떤 구성품은 길이가 33미터, 어떤 구성품은 너비가 9미터에 달합니다.

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