| 초록 |
중수소와 삼중수소의 핵융합반응을 이용하여 에너지를 생산하는 핵융합로는 미래 청정 에너지원으로 주목받고 있으며, 국제적인 협력을 바탕으로 핵융합에너지 실현을 위해 활발히 연구가 진행되고 있다. 핵융합의 연료 중 삼중수소는 자연계에 존재하지 않는 물질이므로 인위적으로 생산하여 공급해 주어야 한다. 삼중수소는 리튬과 중성자의 핵반응을 통해 생산할 수 있으며, 리튬을 포함하고 있는 물질을 삼중수소 증식재라 한다. 고체형 삼중수소 증식재 세라믹스로는 Li2TiO3와 Li4SiO4가 대표적인 후보재료이다. 제한된 블랑켓 공간 내에 많은 양의 증식재를 충진시키고 구조재와의 접촉을 유지하여 핵반응에 의해 생성된 열을 효율적으로 냉각시키기 위하여 고체형 증식재는 페블 형태로 사용되게 된다. 또한, 페블베드 내부로 흐르는 퍼지가스를 통하여 생성된 삼중수소를 원활히 회수할 수 있도록 균일한 크기의 페블로 이루어져야 한다. 아울러 사용된 페블을 재활용하기 위해서는 장주기 핵종의 불순물 양이 제한되어야 하며, 삼중수소의 방출이 용이하도록 하기 위해서는 입자크기가 작아야 한다. 따라서 한국에서는 고순도의 Li2TiO3 나노분말을 합성하는데 성공하였으며, 이를 이용하여 슬러리 액적 습식법으로 직경 1 mm의 Li2TiO3 페블을 제조하는데 성공하였다. 또한, 직경 1 mm의 Li2TiO3 페블을 대량으로 생산할 수 있도록 페블 성형 자동화 장치를 개발하였으며, 이를 이용해 제조된 Li2TiO3 페블은 우수한 균일성을 가지고 있는 것이 확인되었다. 본 발표에서는 국내외 삼중수소 증식재 세라믹스의 개발 동향 및 향후 해결해야 할 과제에 대해서 논의하고자 한다. |
