$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

합성 고분자 화합물 및 탄화붕소 혼입에 따른 모르타르의 중성자 차폐성능 분석
Neutron Shielding Performance of Mortar Containing Synthetic High Polymers and Boron Carbide 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.28 no.2, 2016년, pp.197 - 204  

민지영 (한국건설기술연구원 구조융합연구소) ,  이빛나 (한국건설기술연구원 구조융합연구소) ,  이종석 (한국건설기술연구원 구조융합연구소) ,  이장화 (한국건설기술연구원 구조융합연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 타 재료에 비해 수소 원소 함유량이 높아 고속 중성자 차폐에 유리한 합성 고분자 화합물과 중성자 포획단면적이 큰 붕소화합물을 각각 혼입한 모르타르를 대상으로 중성자 차폐성능을 분석하였다. 합성 고분자 화합물의 종류, 형상, 크기, 함량 및 붕소화합물의 함량에 따라 총 16개 모르타르 배합을 설계하였으며, 각 배합의 슬럼프 플로우, 28일 압축 및 인장강도를 측정하고, 고속 중성자 및 열중성자에 대한 차폐실험을 수행하였다. 합성 고분자 화합물의 선량 투과율은 모르타르 대비 최대 38.5%까지 감소하였으며, 공기 중 선량의 26.3%까지 차폐하였다. 붕소화합물을 혼입한 모르타르의 열중성자 차폐율은 최대 90.3%로 대부분의 열중성자를 차폐하였다. 비록 화합물 혼입에 의해 모르타르의 기본 특성은 저하되었으나, 표면 개질, 특수 혼화제 첨가 등 지속적인 연구를 통하여 성능 저하를 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 중성자 투과성능 역시 다양한 타입의 시험체 조합을 통한 레이어 시스템 도입 등으로 다양한 투과성능에 따른 맞춤형 설계를 제공할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Concrete walls of neutron generating facilities such as fusion reactors and fission reactors become radioactive by neutron irradiation. Both low-activation and neutron shielding are a critical concern at the dismantling stage after the shutdown of facilities with a requirement of radioactive waste m...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 025 eV 이하의 열중성자에서부터 10 MeV의 고속 중성자를 모두 포함하고 있음을 알 수 있다.15) 따라서 본 연구에서는 252Cf 선원-선량측정기, 241Am/Be선원-열중성자 검출기의 조합을 이용하여 고속 및 열중성자에 대한 합성수지와 붕소화합물의 영향을 살펴보았으며, 해당 시험은 대전 소재 한국표준과학연구원 방사선표준센터에서 수행되었다.
  • 5%이며, 이 값은 모르타르 압축강도 시험을 위한 KSL 510512)에 규정되어 있다. 모르타르 인장강도 시험을 위한 KS L 510413)에는 이와 다른 물-시멘트비를 제안하고 있으나, 본 연구에서는 실험 결과의 일관성을 유지하기 위하여 물-시멘트비를 하나로 통일하였다.
  • 본 논문에서는 고속 중성자 및 열중성자를 차폐하는 데에 있어 합성 고분자 화합물 및 붕소화합물을 혼입한 모르타르의 성능을 검증하는 연구를 수행하였다. 중성자 차폐시험에 앞서 모르타르의 기본 특성인 슬럼프 플로우, 28일 압축 및 인장강도를 측정하였으며, 합성수지 및 붕소화합물 혼입시 작업성이 저하되면서 강도 역시 감소함을 확인하였다.
  • 지속적인 연구를 통해 최종적으로는 합성 고분자 화합물과 탄화붕소 등 붕소화합물을 혼합 제조한 특수골재를 개발하고자 하며, 이를 위한 선행 연구로서 합성수지 및 탄화붕소 각각을 혼입한 모르타르를 제작하여, 합성 고분자 화합물의 종류 및 형상, 탄화붕소 함량 등에 따라 252Cf 선원 기반 고속 중성자 및 241Am/Be 열중성자에 대한 차폐성능을 분석하였다. 본 연구 결과를 기반으로 추후 구조체 두께별 중성자 차폐성능 확보가 가능하도록 다양한 타입의 특수골재를 제작하고 콘크리트 골재 일부를 치환하여 중성자 차폐용도로 사용할 수 있도록 시공성, 내구성 등에 관한 연구를 지속적으로 수행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 원전과 같은 대형 시설물의 1차 방호벽에 적용 가능하도록, 콘크리트에 합성 고분자 화합물 및 탄화붕소를 혼입하여 경제적이면서 부재의 크기, 형상 등에 제한을 받지 않는 중성자 차폐 콘크리트를 개발하고자 하였다. 지속적인 연구를 통해 최종적으로는 합성 고분자 화합물과 탄화붕소 등 붕소화합물을 혼합 제조한 특수골재를 개발하고자 하며, 이를 위한 선행 연구로서 합성수지 및 탄화붕소 각각을 혼입한 모르타르를 제작하여, 합성 고분자 화합물의 종류 및 형상, 탄화붕소 함량 등에 따라 252Cf 선원 기반 고속 중성자 및 241Am/Be 열중성자에 대한 차폐성능을 분석하였다.
  • 합성수지 및 붕소화합물 혼입에 의한 모르타르의 기본 물성 및 강도 저하는 추후 합성수지 입자 자체의 표면 개질뿐만 아니라 강도를 증진시킬 수 있는 재료(플라이애쉬 등) 및 특수혼화제 등을 첨가함으로써 개선시킬 계획이며, 합성수지별 중성자 차폐성능 분석이 주요 목표인 본 논문에서는 다루지 않는다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철(Fe) 성분을 주로 함유한 중량골재의 문제점은? 4 m에 달한다. 또한 철(Fe) 성분을 주로 함유한 중량골재의 경우 주요 장주기 방사성 핵종 중 하나인 코발트(Co)와의 이온 반경 유사성으로 인해 방사화(activation)가 되기 쉬운 것으로 알려져 있어 중량 콘크리트의 경우 차폐재로서의 역할은 우수할지라도 수명 종료 시 방사성 폐기물로 분류되어 이의 처리비용이 높다는 문제가 있다.3)
콘크리트가 원자로시설의 차폐재로 사용되는 이유는? 콘크리트는 감마선과 중성자선에 대한 차폐효과가 크고 시공이 용이하기 때문에 원자로시설의 차폐재로 주로 사용되며, 따라서 철광석, 중정석 등 중량골재를 첨가한 방사선 차폐용 중량 콘크리트에 관한 연구는 오래전부터 있어왔다.1-2) 그러나 고속 중성자선 차폐에 있어서는 상 당량의 콘크리트 두께를 확보하여야 하며, 원전 격납건물 내 1차 방호벽의 경우 그 두께가 최대 2.
본 실험에서 고속 중성자 및 열중성자에 대한 차폐실험 결과는? 합성 고분자 화합물의 종류, 형상, 크기, 함량 및 붕소화합물의 함량에 따라 총 16개 모르타르 배합을 설계하였으며, 각 배합의 슬럼프 플로우, 28일 압축 및 인장강도를 측정하고, 고속 중성자 및 열중성자에 대한 차폐실험을 수행하였다. 합성 고분자 화합물의 선량 투과율은 모르타르 대비 최대 38.5%까지 감소하였으며, 공기 중 선량의 26.3%까지 차폐하였다. 붕소화합물을 혼입한 모르타르의 열중성자 차폐율은 최대 90.3%로 대부분의 열중성자를 차폐하였다. 비록 화합물 혼입에 의해 모르타르의 기본 특성은 저하되었으나, 표면 개질, 특수 혼화제 첨가 등 지속적인 연구를 통하여 성능 저하를 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 중성자 투과성능 역시 다양한 타입의 시험체 조합을 통한 레이어 시스템 도입 등으로 다양한 투과성능에 따른 맞춤형 설계를 제공할 수 있을 것이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. Akkurt, I., Basyigit, C., Kilincarslan, S., Mavi, B., and Akkurt, A., "Radiation Shielding of Concretes Containing Different Aggregates", Cement and Concrete Composites, Vol.28, Issue 2, 2006, pp.153-157. 

  2. Basyigit, C., Uysal, V., Kilincarslan, S., Mavi, B., Gunoglu, K., Akkurt, I., and Akkas, A., "Investigating Radiation Shielding Properties of Different Mineral Origin Heavyweight Concretes", AIP conference proceedings, Vol.1400, 2011, pp.232-235. 

  3. Lee, J. Y., "Development and Application of Low-Activation Cement", Cement, Vol.188, 2010, pp.27-37. 

  4. Halverson, D. C., Pysik, A. J., Aksay, I. A., and Snowden, W. E., "Processing of boron carbide-aluminum composites", Journal of the American Ceramic Society, Vol.72, 1989, pp.775-780. 

  5. Sandia Laboratories Transportation Technology Center, "Development of Boron Carbide-Copper Cermets: Status Report", Department of Energy, Report SAND-78-2317, 1979, p.58. 

  6. Sato., S., Maegawa, T., Yoshimatsu, K., Sato, K., Nonaka, A., Takakura, K., Ochiai, K., and Konno, C., "Development of a low activation concrete shielding wall by multi-layered structure for a fusion reactor", Journal of Nuclear Materials, Vol.417, No.1-3, 2011, pp.1131-1134. 

  7. Cho, S. H., Do, J. B., Ro, S. G., and Do, C. H., "Fabrication and Characteristics of Resin - Type Neutron Shielding Materials for Spent Fuel Shipping Cask", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol.7, No.3, 1996, pp.597-604. 

  8. Jun, J., Kim, J., Bae, Y., and Seo, Y. S., "Enhancement of dispersion and adhesion of B4C particles in epoxy resin using direct ultrasonic excitation", Journal of Nuclear Materials, Vol.416, 2011, pp.293-297. 

  9. KS A ISO 14152, "Neutron radiation protection shielding-Design principles and considerations for the choice of appropriate materials", Korean Standards Association, 2012, p.77. 

  10. http://mdportal.kaeri.re.kr/ 

  11. Morioka, A., Sakurai, S., Okuno, K., Sato, S., Verzirov, Y., Kaminaga, A., Nishitani, T., Tamai, H., Kudo, Y., Yoshida, S., and Matsukawa, M., "Development of 300C heat resistant boron-loaded resin for neutron shielding", Journal of Nuclear Materials, Vol.367-370, 2007, pp.1085-1089. 

  12. KS L 5105, "Testing method for compressive strength of hydraulic cement mortar", Korean Standards Association, 2012, p.5. 

  13. KS L 5104, "Testing method for tensile strength of hydraulic cement mortars", Korean Standards Association, 2012, p.8. 

  14. ASTM C143, "Standard Test Method for Slump of Hydraulic- Cement Concrete", ASTM International, 2015, p.4. 

  15. Park, H., Kim, J., and Choi, K.-I., "Neutron Spectrum Measurement at the Workplace of Nuclear Power Plant with Bonner Sphere Spectrometer", Journal of Nuclear Science and Technology, Supplement 5, 2008, pp.298-301. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로