• 제목/요약/키워드: Tungsten(W)

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Improvement of lower hybrid current drive systems for high-power and long-pulse operation on EAST

  • M. Wang;L. Liu;L.M. Zhao;M.H. Li ;W.D. Ma;H.C. Hu ;Z.G. Wu;J.Q. Feng ;Y. Yang ;L. Zhu ;M. Chen ;T.A. Zhou;H. Jia;J. Zhang ;L. Cao ;L. Zhang ;R.R. Liang;B.J. Ding ;X.J. Zhang ;J.F. Shan;F.K. Liu ;A. Ekedahl ;M. Goniche ;J. Hillairet;L. Delpech
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권11호
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    • pp.4102-4110
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    • 2022
  • Aiming at high-power and long-pulse operation up to 1000 s, some improvements have been made for both 2.45 GHz and 4.6 GHz lower hybrid (LH) systems during the recent 5 years. At first, the guard limiters of the LH antennas with graphite tiles were upgraded to tungsten, the most promising material for plasma facing components in nuclear fusion devices. These new guard limiters can operate at a peak power density of 12.9 MW/m2. Strong hot spots were usually observed on the old graphite limiters when 4.6 GHz system operated with power >2.0 MW [B. N. Wan et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 102019], leading to a reduction of the maximum power capability. With the new limiters, 4.6 GHz LH system, the main current drive (CD) and electron heating tool for EAST, can be operated with power >2.5 MW routinely. Long-pulse operation up to 100 s with 4.6 GHz LH power of 2.4 MW was achieved in 2021 and the maximal temperature on the guard limiters measured by an infrared (IR) camera was about 540 ℃, much below the permissible value of tungsten material (~1200 ℃). A discharge with a duration of 1056 s was achieved and the 4.6 GHz LH energy injected into the plasma was up to 1.05 GJ. Secondly, the fully-active-multijunction (FAM) launcher of 2.45 GHz system was upgraded to a passive-active-multijunction (PAM), for which the density of optimum coupling was relatively low (below the cut-off value). Good coupling with reflection coefficient ~3% has been achieved with plasma-antenna distance up to 11 cm for the new PAM. Finally, in order to eliminate the effect of ion cyclotron range of frequencies (ICRF) wave on 4.6 GHz LH wave coupling, the location of the ICRF launcher was changed to a port that is located 157.5° toroidally from the 4.6 GHz LH system and is not magnetically connected.

Experimental Results of New Ion Source for Performance Test

  • 김태성;정승호;장두희;이광원;인상열
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.269-269
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    • 2012
  • A new ion source has been designed, fabricated, and installed at the NBTS (Neutral Beam Test Stand) at the KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) site. The goalis to provide a 100 keV, 2MW deuterium neutral beam injection as an auxiliary heating of KSTAR (Korea Super Tokamak Advanced Research). To cope with power demand, an ion current of 50 A is required considering the beam power loss and neutralization efficiency. The new ion source consists of a magnetic cusp bucket plasma generator and a set of tetrode accelerators with circular copper apertures. The plasma generator for the new ion source has the same design concept as the modified JAEA multi-cusp plasma generator for the KSTAR prototype ion source. The dimensions of the plasma generator are a cross section of $59{\times}25cm^2$ with a 32.5 cm depth. The anode has azimuthal arrays of Nd-Fe permanent magnets (3.4 kG at surface) in the bucket and an electron dump, which makes 9 cusp lines including the electron dump. The discharge properties were investigated preliminarily to enhance the efficiency of the beam extraction. The discharge of the new ion source was mainly controlled by a constant power mode of operation. The discharge of the plasma generator was initiated by the support of primary electrons emitted from the cathode, consisting of 12 tungsten filaments with a hair-pin type (diameter = 2.0 mm). The arc discharge of the new ion source was achieved easily up to an arc power of 80 kW (80 V/1000 A) with hydrogen gas. The 80 kW capacity seems sufficient for the arc power supply to attain the goal of arc efficiency (beam extracted current/discharge input power = 0.8 A/kW). The accelerator of the new ion source consists of four grids: plasma grid (G1), gradient grid (G2), suppressor grid (G3), and ground grid (G4). Each grid has 280 EA circular apertures. The performance tests of the new ion source accelerator were also finished including accelerator conditioning. A hydrogen ion beam was successfully extracted up to 100 keV /60 A. The optimum perveance is defined where the beam divergence is at a minimum was also investigated experimentally. The optimum hydrogen beam perveance is over $2.3{\mu}P$ at 60 keV, and the beam divergence angle is below $1.0^{\circ}$. Thus, the new ion source is expected to be capable of extracting more than a 5 MW deuterium ion beam power at 100 keV. This ion source can deliver ~2 MW of neutral beam power to KSTAR tokamak plasma for the 2012 campaign.

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LPCVD로 성장된 텅스텐 게이트의 물리.전기적 특성 분석

  • 노관종;윤선필;황성민;노용한
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.151-151
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    • 1999
  • 금속-산화막-반도체(MOS) 소자를 이용하는 집적회로의 발전은 게이트 금속의 규격 감소를 필요로 한다. 규격감소에 따른 저항 증가가 중요한 문제점으로 대두되었으며, 그동안 여러 연구자들에 의하여 금속 게이트에 관련된 연구가 진행되어 왔다. 특히 저항이 낮으며 녹는점이 매우 높은 내화성금속(refractory metal)인 텅스텐(tungsten, W)이 차세대 MOS 소자의 유력한 대체 게이트 금속으로 제안되었다. 텅스텐은 스퍼터링(sputtering)과 화학기상 증착(CVD) 방식을 이용하여 성장시킬 수 있다. 스퍼터링에 의한 텅스텐 증착은 산화막과의 접착성은 우수한 반면에 증착과정 동안에 게이트 산화막(SiO2)에 손상을 주어 게이트 산화막의 특성을 열화시킬 수 있다. 반면, 화학기상 증차에 의한 텅스텐 성장은 스퍼터링보다 증착막의 저항이 상대적으로 낮으나 산화막과의 접착성이 좋지 않은 문제를 해결하여야 한다. 본 연구에서는 감압 화학기상 증착(LPCVD)방식을 이용하여 텅스텐 게이트 금속을 100~150$\AA$ 두께의 게이트 산화막(SiO2 또는 N2O 질화막)위에 증착하여 물리 및 전기적 특성을 분석하였다. 물리적 분석을 위하여 XRD, SEM 및 저항등이 증착 조건에 따라서 측정되었으며, 텅스텐 게이트로 구성된 MOS 캐패시터를 제작하여 절연 파괴 강도, 전하 포획 메커니즘 등과 같은 전기적 특성 분석을 실시하였다. 특히 텅스텐의 접착성을 증착조건의 변화에 따라서 분석하였다. 텅스텐 박막의 SiO2와의 접착성은 스카치 테이프 테스트를 실시하여 조사되었고, 증착시의 기판의 온도에 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. 또한, 40$0^{\circ}C$ 이상에서 안정한 것을 볼 수 있었다. 텅스텐 박막은 $\alpha$$\beta$-W 구조를 가질 수 있으나 본 연구에서 성장된 텅스텐은 $\alpha$-W 구조를 가지는 것을 XRD 측정으로 확인하였다. 성장된 텅스텐 박막의 저항은 구조에 따라서 변화되는 것으로 알려져 있다. 증착조건에 따른 저항의 변화는 SiH4 대 WF6의 가스비, 증착온도에 따라서 변화하였다. 특히 온도가 40$0^{\circ}C$ 이상, SiH4/WF6의 비가 0.2일 경우 텅스텐을 증착시킨 후에 열처리를 거치지 않은 경우에도 기존에 발표된 저항률인 10$\mu$$\Omega$.cm 대의 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 산화막과의 접착성 문제를 해결하고 낮은 저항을 얻을 수 있었으나, 텅스텐 박막의 성장과정에 의한 게이트 산화막의 열화는 심각학 문제를 야기하였다. 즉, LPCVD 과정에서 발생한 불소 또는 불소 화합물이 게이트의 산화막에 결함을 발생시킴을 확인하였다. 향후, 불소에 의한 게이트 산화막의 열화를 최소화시킬 수 있는 공정 조건의 최저고하 또는 대체게이트 산화막이 적용될 경우, 개발된 연구 결과를 산업체로 이전할 수 있는 가능성이 높을 것을 기대된다.

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월악 중석-몰리브덴 광상의 유체포유물 연구 (Fluid Inclusion Studies on the Wolak Tungsten-Molybdenum Deposits, Korea)

  • 이인성;박희인
    • 자원환경지질
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    • 제15권1호
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    • pp.17-32
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    • 1982
  • 월악 중석-몰리브덴 광상은 옥천충군에 속하는 함력석회질 호온펠스, 호온펠스 그리고 이를 관입한 백악기의 화강암내에 발달한 주향 $NS-N20^{\circ}W$, 수직에 가까운 경사의 열극을 충전한 항중석-몰리브덴 석영맥이다. 광산의 채광장은 서쪽의 동산지구와 동쪽의 광천지구로 나누어져 있다. 두 지구에서 산출되는 광석광물은 철망간중석, 회중석, 휘수연석, 창연, 휘창연석, 황철석, 유비철석 황동석, 큐바나이트, 스태나이트, 자류철석, 섬아연석, 방연석, 백철석, 티단철석, Pb-Bi sulfosalt이다. 맥석 광물로는 석영, 방해석, 녹주석, 형석, 백운모, 능망간석 및 능철석이 산출된다. 유체포유물 연구는 석영, 녹주석, 희중석, 초기의 형석 그리고 말기의 형석을 그 대상으로 하였다. 액체 $CO_2$를 포함하는 포유물은 석영과 초기의 형석에서만 발견된다. 동산지구에서 유체포유물의 염농도는 석영에서 3.9~8.0wt.% 녹주석에서 5.3~7.7wt.%의 범위이며, 광화작용의 말기에 정출한 형석에서는 1.5~3.2wt.%의 범위이다. 광천지구에서의 염농도는 석영에서 3.9~9.6wt.%, 초기의 형석에서 2.9~7.3wt.%, 말기의 형석에서 1.3~1.5wt.%의 범위를 가진다. 유체포유물의 균일화온도는 동산지구의 석영에서 $239^{\circ}{\sim}360^{\circ}C$ 이상, 회중석에서 $360^{\circ}C$ 이상, 녹주석에서 $288^{\circ}{\sim}360^{\circ}C$이상, 말기의 형석에서는 $159^{\circ}{\sim}202^{\circ}C$의 범위를 갖는다. 광천지구에 있어서 유체포유물의 균일화 온도는 석영에서 $240^{\circ}{\sim}360^{\circ}C$ 이상, 초기의 형석에서는 $240^{\circ}{\sim}328^{\circ}C$의 범위이다. 전체적으로 보아 동산지구나 광천지구간에 뚜렷한 광물이나 염농도, 균일화 온도의 차이는 나타나지 않는다. 양지역에 있어서 노두에서 수직으로 약 300m 깊이까지에 걸쳐 상하간에 균일화 온도의 차이는 보이지 않으나 염농도는 하부로 갈수록 약간 증가하는 경향을 보인다. 광화유체는 석영, 녹주석, 초기의 형석등이 정출한 광화작용의 비교적 초기단계에 있어서는 $CO_2$ 농도, 온도와 염농도가 높았으나 말기의 형석의 정출시기에는 $CO_2$ 농도, 온도와 염농도가 현저히 낮아진 것으로 보인다.

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저탄소강 SS41 연속파형 Nd:YAG 레이저 겹치기 용접의 기공제어 기술 (The Porosity Control Technology of Lap Joint Welding Using Continuous Wave Nd:YAG Laser of the Low Carbon Steel SS41)

  • 이가람;황찬연;양윤석;박은경;유영태
    • 한국생산제조학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.665-672
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    • 2013
  • With the development of advanced processing technology, laser processing systems, which require high-quality precision processing, have attracted considerable attention. Although laser equipment is expensive, it enables quick processing and less deformation of materials. This technology is often applied to secondary batteries, which has thus farinvolved the use of argon tungsten inert gas (TIG) welding. However, the welding characteristics of argon TIG welding are not yet good, and a laser is used for welding to address this problem. In this study, lap-joint welding was conducted, and the desired welding characteristics were obtained when the laser power was 1800W and the laser beam travel speed was 1.8 m/min. Lap-joint welding was conducted on Ni-coated SS41. Two cases were compared. No pores were observed in the Ni-coated SS41 lap-joint welding part, and cracks appeared from the lap-joints. Moreover, the pole rod and tap were welded together in a T-joint form to improve the output of the secondary battery. T-joint laser welding showed better welding characteristics than TIG welding.

몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 차폐체 원소 평가 (A Study on the Shielding Element Using Monte Carlo Simulation)

  • 김기정;심재구
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제40권2호
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    • pp.269-274
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    • 2017
  • 본 연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료방사선 차폐시트 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 각각에 대한 원소별 차폐능을 모의 추정하였다. 원소들의 선정은 차폐성능이 큰 것으로 알려진 원자번호가 큰 원소와 금속원소를 중심으로 최근에는 다양한 복합재들이 차폐성능을 향상시킨다는 보고에 따라 경량화, 가공성, 활동성 등을 고려하여 21개 원소를 선정하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 코드를 이용한 전산모사 투과도 실험으로 21개의 원소를 대상으로 시뮬레이션 하여 추정한 결과 납을 대체할 차폐물질로 적당한 원소의 투과율은 텅스텐(w) 98.82%, 가돌리늄(Gd) 92.96%, 주석(Sn) 86.87%, 인듐(In) 86.38%, 안티몬(Sb) 86.33%, 바륨(Ba) 78.51%로 평가되었으며, 각 원소별 차폐성능을 모의 추정한 결과 텅스텐과 금이 98.82%와 98.44%로 차폐율이 가장 높은 것으로 추정되었다. 경제성과 가공성을 고려할 때 위 원소를 화합한 물질로 차폐체를 만드는 것이 적절할 것으로 사료된다.

450自由衝突 噴射 의 亂流流動 에 관한 實驗的 硏究 (An Experimental Study on the Turbulent Flow of a 45$^{\circ}C$ Free Cross Jet)

  • 노병준;김장권
    • 대한기계학회논문집
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    • 제8권5호
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    • pp.442-449
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    • 1984
  • 본 연구에서는 두 분류가 교우되어 배합이 이루어지는 유동역에서 3차원 방향 에 대하여 평균속도분포, 난류강도분포, 난류전단응력분포, 상관계수의 분포 및 난류 운동에너지와 운동량의 변화 등을 측정 분석하였다.

제조사 보정상수에 기인한 열유속계의 측정 오차 (Measurement Bias of Heat Flux Gauge based on Calibration Constant supported by Manufacturer)

  • 김성찬
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제32권4호
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    • pp.1-6
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    • 2018
  • 본 연구는 Schmidt-Boelter형 열유속계의 측정 불확실도를 정량화하기 위한 기초연구로서 제조사에서 제공되는 보정상수의 측정오차를 평가하였다. 보정실험은 미국립표준기술원(NIST) 화재연구부의 2000 W급 할로겐-텅스텐 램프를 열원으로 적용한 열유속계 보정장치를 이용하였으며 동일 열유속 조건들에 대해 보정대상 열유속계와 표준열유속계를 비교하여 보정상수를 얻었다. 3개 제조사의 열유속계에 대한 보정실험 결과를 제조사의 보정상수와 비교하였다. 열유속계의 출력신호의 섭동값은 $1{\cdot}$를 넘지 않았으며 보정실험결과와 제조사의 보정상수의 상대오차는 1.5% ~ 14.3%까지 차이를 보였다. 본 연구는 정확한 열유속을 측정하기 위해 지속적이고 주기적인 보정과정이 필요함을 보여준다.

다중 음극 전자빔을 이용한 대면적 플라즈마 소스 (A Large Area Plasma Source Using Multi-cathode Electron Beam)

  • 강양범;전형탁;김태영;정기형;고동균;정재국;노승정
    • 한국재료학회지
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    • 제9권9호
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    • pp.861-864
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    • 1999
  • 다중 음극 전자빔을 이용한 새로운 플라즈마 소스를 설계하고 제작하였다. 대면적의 플라즈마를 발생시키기 위해 다중 음극을 채택하였다. 다중 음극 전자빔 플라즈마 소스(multi-cathode electron beam plasma source, MCEBPS)를 이용하여 300mm 또는 그 이상의 직경을 가진 웨이퍼에 안정한 플라즈마를 생성시킬 수 있었다. 텅스텐 필라멘트를 음극으로 사용하였다. 직경 320mm의 넓이에서, plasma potential $V_p$와 floating potential $V_f$ 모두 균일하게 유지되었고 $V_p와 V_f$의 차이도 낮은 값으로 나타났다. 플라즈마 밀도는 약 $10^{10} cm^{-3}$ 정도로 측정되었고 반경걸에 따른 편차는 작게 나타났다.

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Fruits Extracts Mediated Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles Using Rubus coreanus and its Catalytic Activity for Degradation of Industrial Dye

  • Rupa, Esrat Jahan;Gokulanathan, Anandapadmanaban;Ahn, Jong-Chan;Mathiyalagan, Ramya;Markus, Josua;Elizabeth, Jimenez Perez Zuly;Soshnikova, Veronika;Kim, Yeon-Ju;Yang, Deok-Chun
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2018년도 춘계학술발표회
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    • pp.93-93
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    • 2018
  • This study disclosed the aqueous fruits extract of Rubus coreanus as a sustainable agent for the synthesis of Rubus coreanus zinc oxide nanoparticle (Rc-ZnO Nps) using as a reducing and capping precursor for co-precipitation method. The development of Rc-ZnO was assured by white precipitated powder and analyzed by spectroscopic and analytical instruments. The UV-visible (UV-Vis) studies indicate the maximum absorbance at 357nm which confirmed the formation of ZnO Nps and the purity, functional group and monodispersity were assured by field emission transmission electron microscopy (FE-TEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy and dynamic light scattering (DLS). The X-ray powder diffraction (XRD) data revealed the Nps is 23.16 nm in size, crystalline in nature and possess hexagonal wurtzite structure. The Rc-ZnO Nps were subjected for catalytic studies. The Malachite Green dye was degraded by Rc- ZnO NPs in both dark and light (100 W tungsten) conditions and it degraded about 90% at 4 hours observation in both cases. The biodegradable, low cost Rc-ZnO NPs can be a better weapon for waste water treatment.

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