This study describes the structure and operation modes of vertical stabilization (VS) converter for international thermonuclear experimental reactor (ITER) and proposes a protection method. ITER VS converter supplies voltage (${\pm}1000V$)/current (${\pm}22.5kA$) to superconducting magnets for plasma current vertical stabilization. A four-quadrant operation must be achieved without zero-current discontinuous section. The operation mode of the VS converter is separated in 12-pulse mode, 6-pulse mode and circulation current mode according to the magnitude of the load current. Protection measures, such as bypass and discharge, are proposed for abnormal conditions, such as over current, over voltage, short circuit, and voltage sag. VS converter output voltage is controlled to satisfy voltage response time within 20 msec. Bypass operation is completed within 60 msec and discharge operation is performed successfully. The feasibility of the proposed control algorithm and protection measure is verified by assembling a real controller and implementing a power system including the VS converter in RTDS for a hardware-in-loop (HIL) facility.
KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Reseach)장치는 차세대핵융합연구장치로써 30개의 초전도자석으로 구성된다. 이 초전도자석에 전원을 공급하게 되는 PF (Poloidal Field) MPS(Magnet Power Supply)는 12상 Pulse 운전을 하게 되는데 이때 $h=kp{\pm}1$의 특성고조파와 90%에 가까운 무효전력이 발생되어 KSTAR 전력계통과 인근 부하장치에 치명적인 영향을 줄 수 있어 고조파와 무효전력을 동시에 보상할 수 있는 최적의 무효전력보상장치의 도입은 필연적이다. 본 논문에서는 KSTAR 1st Plasma 실험시의 무효전력과 고조파를 저감하기 위해 설치했던 즉, 1단계 기계식 스위칭에 의한 RPC(Reactive power compensator)의 보상특성의 평가결과를 기반으로 KSTAR 2009년 Plasma 실험에 대비하여 이의 운전특성과 설치 공간에 따르는 제약 등을 고려하여 최적의 RPC 설계를 도출하기 위해 실시한 TSC(Thyristor Switch Capacitor)기반의 RPC[1] 모의해석 결과와 기술적 사항을 소개하고자 한다.
원형질체 융합기술에 의한 Penicillium verruculosum 균주개량 가능성을 검토하였다. 영양요 구변이주간의 원형질 융합체 165주중 cellulase 고생산 융합체로 선별된 6주의 cellulase 활성은 야생주에 비해 2배이상, 모균주에 비해 1.2-4.4배의 증가를 나타냈다. Cellulase 고생산 융합체는 유전적 안정성조사, DNA 함량 및 핵염색 비교검토를 통해 핵융합이 일어난 것으로 확인되었고, 핵형이 이수체이며 4 개월 이상의 계대배양 후에도 자연형질 분리가 거의 일어나지 않는 것으로 보아 이들 융합체의 안정성이 매우 높은 것으로 인정되었다.
ITER(국제핵융합실험로) 제어시스템은 중앙제어와 Plant System으로 구성되며 CODAC, Central Interlock, Central Safety System으로 구분된다. 초전도자석에 전류를 공급하는 AC/DC 컨버터 시스템은 2상한, 4상한 구조의 전원 장치, 초기 플라즈마 발생에 필요한 Switching Network Unit, 코일에 저장된 에너지의 급속 방전을 위한 Fast Discharge Unit 및 무효 전력 보상장치로 구성된다. 4상한 전원장치는 1, 2, 4, 6대의 전원 장치가 직렬 접속되어 무효전력 발생이 최소로 하도록 제어된다. 대용량의 무효전력이 급격히 변화는 환경에서 계통 전압을 유지하기위해 무효전력보상장치는 각 전원 장치가 예측한 무효전력 값을 이용하여 제어한다. 본 논문은 ITER 전원 장치를 운전하기 위한 제어시스템의 개요와 예비설계 결과이다.
극한환경용 소재기술의 발전은 새로운 기기의 설계 및 제작을 가능하게 하고, 이에 따른 고효율 시스템의 운전을 실현할 수 있게 한다. 청정 에너지 확보, 에너지 전환 효율 극대화, 항공우주 기술의 확보 등 21세기 신성장 동력산업의 주요 이슈들은 시스템 운전여건을 고온의 극한 환경으로 처하게 한다. $SiC_f$/SiC 복합체는 우수한 고온 성능으로 고온 극한환경에 적용할 수 있는 잠재성을 지닌 소재로 항공우주 산업, 방위산업, 원자력 산업 및 에너지 산업에서 적용되고 있거나 적용이 검토되고 있다. 일본은 OASIS (Organization of Advanced Sustainability Initiative for Energy System/Material) 주도로 FEEMA 프로젝트에서 엔진부품용 $SiC_f$/SiC 복합체 개발을 추진 중이며, 유럽연합과 BA (Broad Approach) 프로젝트를 통하여 핵융합로 적용소재에 관한 연구를 수행 중이다. 또한 미국과 TITAN 공동프로젝트 내에서도 $SiC_f$/SiC 복합체에 대한 연구가 진행 중이다. 미국의 일본과의 TITAN외에도 일본원자력연구원 (JAEA) 및 프랑스 원자력연구소 (CEA)와도 공동연구를 수행하고 있다. 프랑스 CEA는 고온가스로의 피복재로 개발을 수행하고 있다. 이외에도 유럽연합은 RAPHAEL 프로그램과EXTREMAT 프로그램에서 $SiC_f$/SiC 복합체 개발을 수행하고 있다. 또한 소규모이지만 $SiC_f$/SiC 복합체의 상업적인 판매가 일본에서 시작되었고, 가까운 미래에 범용적으로 적용할 상업적인 판매를 시작하는 단계로 발전할 수 있으리라 생각된다. 이외에도 미국 ASME는 고온 설계코드 개발을 위한 준비를 진행 중이다. 아울러 가속화된 제조공정 기술 개발과 설계코드 및 DB 구축과 같은 소재 적용여건의 성숙은 $SiC_f$/SiC 복합체가 상용소재로 적용될 가능성을 높이고 있으며, 개량 후보소재에서 현용재로 적용될 시기를 앞당길 수 있는 계기가 되리라 생각된다. 따라서 국내에서 이에 걸맞는 체계적인 투자와 연구가 진행되어야하겠다.
Analysis and verification of reactive power compensator (RPC) for ITER pulsed power electric network (PPEN) are described in this paper. The RPC system is rated for a nominal power of 250 Mvar necessary to comply with the allowable reactive power limit value from the grid 200 Mvar. This system is currently under construction and is based on static var compensation technology with a thyristor-controlled reactor and a harmonic filter. The RPC minimizes reactive power from grid using prediction of reactive power consumption of AC-DC converters. The feasibility of the reactive power compensation was verified by assembling a real controller and implementing ITER PPEN in the real time digital simulator for the hardware-in-loop facility. When maximum reactive power is reached, grid voltage is stabilized and maximum reactive power decreased from 120 Mvar to 40 Mvar via the reactive power prediction method.
The base pressure of vacuum vessel of the KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) Tokamak is to be a ultra high vacuum, $10^{-6}{\sim}10^{-7}Pa$, to produce clean plasma with low impurity containments. For this purpose, the KSTAR vacuum vessel and plasma facing components need to be baked up to at least $250^{\circ}C,\;350^{\circ}C$ respectively, within 24 hours by hot nitrogen gas from a separate baking/cooling line system to remove impurities from the plasma-material interaction surfaces before plasma operation. Here by applying the implicit numerical method to the heat balance equations of the system, overall temperature distributions of the KSTAR vacuum vessel and plasma facing components are obtained during the whole baking process. The model for 2-dimensional baking analysis are segmented into 9 imaginary sectors corresponding to each plasma facing component and has up-down symmetry. Under the resulting combined loads including dead weight, baking gas pressure, vacuum pressure and thermal loads, thermal stresses in the vacuum vessel during bakeout are calculated by using the ANSYS code. It is found that the vacuum vessel and its supports are structurally rigid based on the thermal stress analyses.
Reduced activation ferritic steel, JLF-1 steel (Fe-9Cr-2W-V-Ta), is one of the promising candidate materials for fusion reactor applications. Fracture toughness ($J_IC$) and tensile tests were carried out at room temperature and elevated temperature ($400^{\circ}C$). Two types of CT specimen were prepared to examine the effect of rolling direction on the fracture toughness of JLF-1 steel. Four types of tensile specimen were also prepared to investigate the property by the rolling direction and welding. The Micro Vickers hardness was measured at various distances of a cross section of the TIG joints of JLF-1 steel according to the heating history of each position. Finally, the fracture surface was observed by scanning electron microscopy (SEM).
To create an ultra-high vacuum state at the KSTAR, the temperature of plasma facing component and vacuum vessel should be maintained at $300^{\circ}C$ and $110^{\circ}C$ respectively at a baking phase. The purpose of this research is obtaining the target baking temperatures. Experiments were performed to investigate the temperature characteristics of PFC and VV at the baking phase. Thermal network analysis was used to find heat transfer rates among PFC, VV and other components, and this analysis was verified by using the experimental data. The required heating energy of the PFC and the heating and cooling energy of the VV for the target baking temperatures were found to be 346 kW, 28 kW, and 136 kW, respectively.
포유동물의 초기 발생단계에서 핵의 분화와 전능성을 규명하고 제2세대 핵이시 기법을 개발하고자 생쥐를 모델로 하여 공핵란은 2-세포기에 있는 수정란의 핵을 사용하였으며, 수핵란은 zygote 및 2-세포기에 있는 수정란을 탈핵하여 제2세대 핵이식을 실시하여 electrofusion system으로 핵융합을 실시하고 cloned embryo를 작출하여 이를 24-48시간동안 체외에서 배양을 시킨 다음 위임신이 유기된 수란생쥐의 난관에 체내 이식을 실시하여 개체로의 발생 여부 등을 조사하였다. 핵이식후의 융합율은 zygote 및 2-세포기의 수정란을 수핵란으로 사용하였을 때 각각 84.7 및 84.0%으로서 차이가 없었으며, 제1세대의 86.8 마ㅊ 85.4%로서 세대간에 차이가 없었다. 4-세포기 이상으로 발달한 제2세대 핵이식 수정란의 체외배양율은 수핵란을 zygote 및 2-세포기 수정란을 사용하였을때 각각 36.2 및 43.7%로서 제1세대 핵이식의 44.3 및 50.4% 보다는 다소 낮았다. 제2세대 핵이식 수정라늘 위임신이 유기된 수란생쥐의 난관에 이식을 실시하여 얻은 산자생산율은 수핵란을 zygote 및 2-세포기 수정란을 사용하였을때 각각 23.0 및 25.0%로서 모두 25마리의 산자를 생산하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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