다이버터 (Divertor)
한 줄 정의: 토카막에서 열과 불순물을 한곳으로 유도해 배출하는 플라즈마 대면 구조물입니다.
쉽게 풀면
핵융합 플라즈마는 자기장으로 가둬 두지만, 바깥쪽 자력선은 결국 벽에 닿습니다. 다이버터는 이 자력선이 닿는 자리를 일부러 한 곳으로 몰아 만든 구조물로, 보통 진공용기 아래쪽에 자리합니다. 플라즈마에서 빠져나온 열과 헬륨 재, 벽에서 떨어져 나온 불순물이 여기로 모여 배출됩니다. 덕분에 주 플라즈마는 비교적 깨끗하게 유지됩니다.
왜 중요한가
열출력이 좁은 면적에 집중되기 때문에 다이버터가 견딜 수 있는 열유속이 핵융합로 설계 전체를 제약하는 요소로 꼽힙니다. 헬륨 재를 제때 빼내지 못하면 연료가 희석되어 반응이 유지되지 않으므로 배기 성능도 중요합니다. 재료, 자기장 형상, 플라즈마 분리 운전 방식이 얽힌 활발한 연구 분야입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"다이버터 표적판에 가해지는 정상상태 열유속을 낮추기 위한 분리 플라즈마 운전 조건을 평가하였다."
조금 더 깊게 보면
다이버터 형상에서는 자력선이 닫힌 영역과 열린 영역을 가르는 분리면이 생기고, 그 바깥 층을 따라 흐른 입자와 열이 표적판에 부딪힙니다. 열유속을 낮추기 위해 표적판 앞에서 중성입자와의 충돌로 플라즈마를 식혀 이온과 전자를 재결합시키는 분리 운전을 목표로 하며, 이때 불순물 가스를 일부러 넣어 복사로 에너지를 흩뜨리기도 합니다. 표적 재료로는 융점이 높은 텅스텐이 주로 검토되지만, 중성자 조사에 따른 취화와 플라즈마와의 상호작용이 과제로 남아 있습니다.
주의할 점
핵융합로제1벽이 플라즈마를 둘러싼 넓은 면적의 벽이라면, 다이버터는 열과 입자를 집중시켜 처리하도록 설계된 특정 부위입니다. 받는 열유속의 크기와 설계 요구가 서로 다릅니다.