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제안 방법
- 실제 코아 시료 측정시 최적의 시료 두께를 구하기 위하여 시료의 두께에 따른 검줄기의 질량 효율을 계산하여 그림 2에 나타내었다. 계산에서 사용한 시료의 직경은 실제 해체 현장에서 콘크리트 시료를 채취하기 위한 코아 시료 채취장치와 동일한 50 mm이며, 두께는 5에서 30까지 5 mm 간격으로 변화시키면서 계산하였다.
- 측정 용기와 동일한 모양의 용기에 표준선원을 준비하여 HPGe 검출기의 효율을 결정하였고, 측정시와 동일한 기하학적인 조건을 사용하여 MCNP 코드로 효율을 계산하였다. 계산한 결과는 표 3과 4에 나타내었는데, 계산의 정확성을 기하기 위하여 개개의 용기에 대하여 서로 다른 두 가지의 조건으로 측정하였다.
- 다른 모양의 측정용기에 대한 전에너지 피크효율은 HPGe 검출기를 이용하여 한국표준연구원에서 제작·보급한 원통형 표준선원(55 mL 원통형 비커, CB1)과 Amersham의 혼합 감마선원을 증류수에 희석하여 제조한 표준선원(8L 원통형 용기, CB2)을 이용하여 측정하였다. 한국표준연구원에서 제작된 표준선원의 매질은 한천(agar)이며, 밀도는 1.
- 기존의 방법으로는 시료 전처리의 어려움과 표준선원의 준비 및 자체흡수효과에 의하여 정확한 측정효율을 결정하는데 어려움이 있기 때문에, Monte Carlo 모사기법을 이용하여 효율을 평가하고 비교하였다. 또한, 계산 결과의 타당성을 입증하기 위하여 표준선원을 준비하여 HPGe 검출기의 효율을 결정하였고, 동일한 기하학적인 조건을 사용하여 MCNP 코드로 효율을 계산하여 적용성을 확인하였다.
- 본 연구에서는 Monte Carlo 방법을 이용하여 해체 콘크리트의 방사능 분석을 위한 HPGe 검출기의 전에너지 피크효율을 계산하여 실제 측정효율과 비교하였다. 또한, 콘크리트의 밀도 및 성분 변화에 따른 자체흡수 효과에 따른 효율의 변화 정도를 비교하였다.
- 본 연구에서는 Monte Carlo 방법을 이용하여 해체 콘크리트의 방사능 분석을 위한 HPGe 검출기의 전에너지 피크효율을 계산하여 실제 측정효율과 비교하였다. 또한, 콘크리트의 밀도 및 성분 변화에 따른 자체흡수 효과에 따른 효율의 변화 정도를 비교하였다.
- MCNP는 초기에 중성자 수송을 위하여 개발된 코드이지만 최근에는 전자와 광자에까지 적용되고 있다. 본 연구에서는 광자 모드만을 사용하여 다양한 콘크리트의 밀도와 성분에 대하여 전에너지 피크효율을 계산하였다.
- 이는 실제 방사능 분석 시 밀도 뿐만 아니라 콘크리트 구성 성분의 차이에 따른 효율을 적용하여야 한다. 이를 위하여 일반 콘크리트와 강화 콘크리트의 밀도 범위인 2.0에서 3.5 g/㎤까지 0.5간격으로 변화시키면서 Fe의 무게함량에 따른 효율을 계산하였다. 계산 결과는 그림 4에 나타내었다.
- 이상에서 콘크리트 시료의 두께, 밀도, 그리고 Fe 함량에 따른 효율을 계산하였다. 이 결과는 실제 원자로의 콘크리트 차폐체의 방사능 분석 시 자체흡수 효과를 포함한 효율 결정에 유용하게 이용할 수 있을 것이다.
- 측정 용기와 동일한 모양의 용기에 표준선원을 준비하여 HPGe 검출기의 효율을 결정하였고, 측정시와 동일한 기하학적인 조건을 사용하여 MCNP 코드로 효율을 계산하였다. 계산한 결과는 표 3과 4에 나타내었는데, 계산의 정확성을 기하기 위하여 개개의 용기에 대하여 서로 다른 두 가지의 조건으로 측정하였다.
- 5 keV로 정하였다. 측정효율은 피크 계수치에서 이웃 에너지 빈(bin)의 계수치 평균을 소거하여 얻었다. 실험과 계산 표 4.
대상 데이터
- 이때 사용된 표준선원의 핵종, 에너지 그리고 반감기는 표 1과 같다. 실험에 사용한 검출기는 Canberra 사의 동축형 HPGe 검출기이다. Ge 결정은 직경이 62mm이고, 길이가 58mm이며, 60Co의 1332.
- 연구로 1, 2호기의 차폐체 콘크리트는 일반 콘크리트와 강화(heavey) 콘크리트가 같이 사용되었다. 이는 실제 방사능 분석 시 밀도 뿐만 아니라 콘크리트 구성 성분의 차이에 따른 효율을 적용하여야 한다.
- 연구로 2호기의 원자로 구조는 그림 1과 같다. 원자로는 콘크리트 차폐구조로 되어 있으며, 콘크리트 차폐체는 일반 콘크리트이며, horizontal thermal column door는 밀도가 3.5 g/㎤인 고밀도 콘크리트로 구성되어 있다. 토양의 오염을 막기 위해 원자로 수조탱크의 아래쪽도 약 152 cm 두께의 일반 콘크리트 기초로 되어 있다.
- 다른 모양의 측정용기에 대한 전에너지 피크효율은 HPGe 검출기를 이용하여 한국표준연구원에서 제작·보급한 원통형 표준선원(55 mL 원통형 비커, CB1)과 Amersham의 혼합 감마선원을 증류수에 희석하여 제조한 표준선원(8L 원통형 용기, CB2)을 이용하여 측정하였다. 한국표준연구원에서 제작된 표준선원의 매질은 한천(agar)이며, 밀도는 1.0g/㎤이다. 이때 사용된 표준선원의 핵종, 에너지 그리고 반감기는 표 1과 같다.
데이터처리
- Monte Carlo 모사기법을 이용하여 정확한 계산 결과를 얻기 위해서는 검출기의 특성을 정확하게 모사하여야 한다. 실제 측정에 이용되는 검출기의 특성을 모사하기 위하여 두 가지 측정용기인 CB1과 CB2를 이용하여 효율을 측정하고, 그 결과를 계산 결과와 비교하였다. 이들 두 가지 측정용기는 실제 현장에서 콘크리트 시료의 방사능 분석 시 사용하는 것으로서, 분말과 같이 시료량이 작은 경우에는 CB1을 사용하고, 콘크리트 덩어리와 같이 부피가 큰 시료를 측정할 때는 CB2를 사용한다.
이론/모형
- Monte Carlo 모사기법을 이용하여 콘크리트의 두께, 밀도, 그리고 Fe 함량에 따른 효율을 계산하였다. 이는 향후 원자로 차폐 콘크리트 구조물의 코아 시료 분석 시 정확한 방사능을 결정하는데 유용한 자료로 활용될 것이다.
- 연구로 1, 2호기의 원자로 차폐 콘크리트를 해체하기 위한 사전작업으로서 방사화 범위 및 농도를 결정하여야 한다. 기존의 방법으로는 시료 전처리의 어려움과 표준선원의 준비 및 자체흡수효과에 의하여 정확한 측정효율을 결정하는데 어려움이 있기 때문에, Monte Carlo 모사기법을 이용하여 효율을 평가하고 비교하였다. 또한, 계산 결과의 타당성을 입증하기 위하여 표준선원을 준비하여 HPGe 검출기의 효율을 결정하였고, 동일한 기하학적인 조건을 사용하여 MCNP 코드로 효율을 계산하여 적용성을 확인하였다.
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