융합로를 위한 3D 프린팅 텅스텐 타일의 발전
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미국 DIII-D 토카막에서 연구팀이 플라즈마 조건에서 3D 프린팅된 텅스텐 타일을 성공적으로 테스트했습니다. 이 혁신은 텅스텐의 복잡한 형상 요구 사항을 해결하며 융합로 구성 요소의 제조를 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다.
텅스텐 구성 요소의 혁신적인 테스트
적층 제조는 융합로를 위한 텅스텐 구성 요소 생산에서 중요한 발전을 이루고 있습니다. 노스캐롤라이나 주립대학교(NC State), 오크리지 국립연구소(ORNL), 그리고 JEOL이 참여한 협력 연구를 통해 미국의 주요 연구 시설인 DIII-D 토카막 내에서 3D 프린팅된 텅스텐 타일의 성공적인 설치 및 테스트가 이루어졌습니다.
융합로에서의 텅스텐의 역할
텅스텐은 융합로의 플라즈마 접촉 구성 요소에 선호되는 소재로, 주로 높은 용융점과 극한의 열을 견딜 수 있는 능력 덕분입니다. 그러나 전통적인 방법으로 텅스텐을 복잡한 형태로 제조하는 것은 여전히 도전 과제가 남아 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구자들은 전자빔 분말 침대 융합(EB-PBF) 기술을 개발하여, 제어된 진공 환경에서 텅스텐 분말을 층별로 녹일 수 있게 되었습니다.
생산 확대
이 프로젝트는 고온 플럭스를 견딘 소형 텅스텐 샘플의 이전 성공적인 테스트를 기반으로 확장되었습니다. 새로운 전체 크기 타일은 약 140 × 130 밀리미터로, 이전 샘플에 비해 상당히 증가한 크기입니다. 대형 JAM-5200EBM 시스템을 제공한 JEOL과의 협력 덕분에 엄격한 사양을 충족하는 다양한 타일 디자인을 생산할 수 있었습니다. 최종 형상 및 마감 작업은 NC State 연구자들이 수행하여 고품질 표면을 보장했습니다.
미래 전망
2026년 7월, 텅스텐 타일은 Tile Testing Campaign의 일환으로 DIII-D의 하부 다이버터에 설치되었습니다. 이들은 여러 플라즈마 방전 과정을 통해 광범위한 테스트를 거쳤으며, 다음 단계는 노출 후 타일의 상태를 평가하기 위한 상세한 이미징 및 분석입니다. 텅스텐의 적층 제조에서 이 혁신은 융합로 구성 요소의 보다 효율적인 생산을 위한 길을 열 수 있을 것으로, 마이클 커카와 팀 혼과 같은 연구자들이 언급했습니다.