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문제 정의
- 본 연구에서는 뮤온 다음으로 감마선 분광시스템의 백그라운드에 영향을 주는 중성자를 차폐하기 위한 중성자 차폐체를 설계하고, 중성자 차폐체의 구성에 따른 중성자의 차폐 효과를 MCNP 코드를 통한 계산과 중성자 측정실험을 통하여 비교하였다.
- 중성자 흡수재를 폴리에틸렌 등의 중성자 차폐체에 혼합하여 제작하면 이상적이나 균일 혼합이 어렵다. 본 연구에서는 중성자 차폐체를 바깥에 두고 그 안에 낮은 에너지 중성자 흡수재를 설치하는 방법을 채택하였다. 외부에서 입사된 고속중성자가 폴리에틸렌을 통과하며 에너지가 낮아져 열중성자로 변한 후 폴리에틸렌 안쪽에 설치된 납등의 감마선 차폐물질과 반응하거나 측정시스템 내부를 통과한 후 빠져나가며 반대편의 폴리에틸렌과 반응하여 고 에너지 감마선을 발생시키는 것을 막기 위한 것이다.
- 본 연구에서는 중성자 차폐체를 바깥에 두고 그 안에 낮은 에너지 중성자 흡수재를 설치하는 방법을 채택하였다. 외부에서 입사된 고속중성자가 폴리에틸렌을 통과하며 에너지가 낮아져 열중성자로 변한 후 폴리에틸렌 안쪽에 설치된 납등의 감마선 차폐물질과 반응하거나 측정시스템 내부를 통과한 후 빠져나가며 반대편의 폴리에틸렌과 반응하여 고 에너지 감마선을 발생시키는 것을 막기 위한 것이다.
- 3과 같이 중성자 차폐실험 장치를 제작하였다. 중성자 차폐실험 장치는 MCNP4b를 이용한 몬테카를로 모사에 의한 중성자 속 계산과 중성자 즉정실험 결과를 비교하기 위하여 제작되었다. 중성자흡수재의 모의 제작 실험결과 b4c 파우더의 혼합비율을 변경하기는 용이하나 두께를 변경하기는매우 어려웠다.
가설 설정
- 입사되는 중성자의 에너지는 0 MeV에서 20 MeV까지에 대하여 동일한 확률분포를 가정하였고 차폐체 외부에서 내부로 등방향으로 입사되는 경우를 고려하였다. 각 셀에서의 에너지 구간별 평균 중성자 개수를 계산한 결과는 Fig.
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