초록 ▼

산업적으로 고속 중성자의 활용 분야가 확대되고 있지만 아직도 효율적인 중성자원의 공급에는 문제가 많다. 현재 방사성 동위원소와 중성자 튜브가 많이 활용되고 있지만 중성자의 선속(flux), 수명, 가격 면에서 활용의 제한을 주고 있다. 최근 강력한 극초단 레이저의 발전으로 레이저에 의한 핵융합 반응과 이에 따른 중성자의 발생이 새로운 고속 중성자 공급원으로 부상하고 있다. 레이저에 의해 유도되는 중성자는 기존의 중성자원에 비해 피크(순간) 선속이 크고, 직경이 1 mm 수준의 점광원의 특성을 가지고 있어 펄스고속중성자 방사화법이나

산업적으로 고속 중성자의 활용 분야가 확대되고 있지만 아직도 효율적인 중성자원의 공급에는 문제가 많다. 현재 방사성 동위원소와 중성자 튜브가 많이 활용되고 있지만 중성자의 선속(flux), 수명, 가격 면에서 활용의 제한을 주고 있다. 최근 강력한 극초단 레이저의 발전으로 레이저에 의한 핵융합 반응과 이에 따른 중성자의 발생이 새로운 고속 중성자 공급원으로 부상하고 있다. 레이저에 의해 유도되는 중성자는 기존의 중성자원에 비해 피크(순간) 선속이 크고, 직경이 1 mm 수준의 점광원의 특성을 가지고 있어 펄스고속중성자 방사화법이나 즉발중성자 재료손상회복 연구 등 중요한 분야에 유용하게 응용될 수 있다. 본 연구의 1단계 (‘07～’09) 목표는 30 TW급 소형의 극초단 레이저를 사용하여 산업적으로 활용 가능한 107 neutrons/s 급 이상의 중성자원을 개발하고자 하며, 2단계 (‘10～’11)에서는 장시간 안정하게 발생되는 고속 중성자발생 시스템을 구축하고자 하며, 이를 이용하여 민감 물질의 방사화 분석 및 결정소자 피폭효과 분석 등에 활용 가능성을 실증하고자 한다.

Abstract ▼

The supply of high-efficiency neutron source is still problematic even though a fast neutron source is being accepted increasingly for industrial applications.
Radioisotopes and a neutron tube are typically being used, but their neutron flux, lifetime, and price are the limiting factors for more

The supply of high-efficiency neutron source is still problematic even though a fast neutron source is being accepted increasingly for industrial applications.
Radioisotopes and a neutron tube are typically being used, but their neutron flux, lifetime, and price are the limiting factors for more diverse applications.
As ultra high power, short pulse laser technologies have been developed, a neutron source generated via laser induced nuclear reaction comes to the fore.
The laser induced neutron source has a high peak flux in comparison to the traditional neutron source and is like a point source with its diameter less than 1 mm. These properties can be utilized effectively for the analysis of pulsed fast neutron activation or the studies of a fast neutron material damage and/or recover. The purpose of R&D here is to develop a robust neutron source with a yield of 107 neutrons/s during 1st R&D stage ('07~'09) and to construct a stable laser neutron source in longer operation and to demonstrate its usefulness for a neutron activation analysis of explosive materials and a neutron impact analysis of crystalline in the second R&D stage ('10~'11).

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 17
• 목차 ... 19
• 표목차 ... 23
• 그림 목차 ... 24
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 35
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 35
• 1. 기술적 측면 ... 35
• 2. 경제 • 산업적측면 ... 35
• 3. 사회 • 문화적 측면 ... 36
• 제2절 연구개발의 목표 및 범위 ... 37
• 1. 연구개발 목표 ... 37
• 2. 연구개발 범위 ... 37
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 39
• 제1절 국내 기술개발현황 ... 39
• 제2절 국외 기술개발현황 ... 41
• 1. 개요 ... 41
• 2. 국가별 개발현황 ... 42
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 47
• 제1절 고속중성자 발생용 레이저 품질 향상 ... 47
• 1. 레이저 펄스 대조비 개선 ... 47
• 2. 레이저 빔 출력 및 집속도 개선 ... 50
• 제2절 고체타겟을 이용한 고속중성자 발생 ... 56
• 1. 챔버 시스템 제작 ... 56
• 2. 고속중성자 계측시스템 개발 ... 80
• 3. 중수소 이온에너지 특성연구 ... 97
• 4. 레이저-유도 고속중성자 발생 및 특성 분석 ... 116
• 제 3 절 이론 시뮬레이션 연구 ... 124
• 1. 레이저 유도 중성자 이론연구 ... 124
• 2. 레이저-타겟 시뮬레이션 연구 ... 126
• 제 4 절 기체 클러스터 타겟을 이용한 고속중성자 발생 ... 133
• 1. 기체 타겟 ... 133
• 2. 고밀도 플라즈마 흡수 특성 ... 134
• 3. 기체타겟의 중수소이온 특성 ... 136
• 4. 기체 시료에서의 중성자 발생 및 분석 ... 138
• 5. 연속 표적공급 장치 ... 149
• 제 5 절 고속중성자 응용 기반연구 ... 151
• 1. 서론 ... 151
• 2. 고속 중성자에 의한 방사화 분석 ... 151
• 3. 고속 중성자 피폭에 의한 재료 손상 연구 ... 153
• 4. 생화학 응용 연구 ... 158
• 제 6 절 고안정 연속동작 고속중성자 발생효율 제고 ... 160
• 1. 연속동작 타겟시스템 개선(2010년) ... 160
• 2. 고에너지 이온 발생 메카니즘 연구 및 연속발생 중성자 최적화(2010년) ... 164
• 3. 알루미늄-C8D8 이중타겟에 의한 중양자 에너지 개선(2011년) ... 174
• 제 7 절 고효율 시료조사장치 구축 ... 179
• 1. 시료조사장치 설계 개념(2010년) ... 179
• 2. 조사장치 설계 및 제작 (2010년) ... 185
• 3. 시료조사장치 개선(2011년) ... 192
• 제 8 절 감마선분광장치 구축 ... 196
• 1. HPGe 검출기 시스템 구축 (2010년) ... 196
• 2. 동시계수시스템 구축 (2011년) ... 200
• 3. 레이저 중성자를 이용한 방사화 기초실험 (2010년) ... 204
• 4. 이차방사선 검출 및 특성분석 (2011년) ... 209
• 제 9 절 즉발감마선 검출시스템의 시뮬레이션과 시료분석용 소프트웨어 개발 ... 221
• 1. 즉발감마선 검출시스템의 시뮬레이션 ... 221
• 2. 시간영역대 (타임 게이트) 설정을 이용한 시료분석 ... 230
• 3. 레이저 유도 PGNAA 검출시스템 설계를 위한 GEANT4 시뮬레이션의 시료분석 적용 및 개선 ... 232
• 제 10 절 방사선 피폭 결정구조 분석을 위한 고휘도 특성 X-선원의 개발 ... 251
• 1. 고품질 X-선원 발생 연구 ... 251
• 2. X-선원 진단장치 개발 ... 257
• 3. X-선 분광 이미지 측정용 곡면 이미징 결정의 설계 및 제작 ... 259
• 4. X-선 분광 이미지 측정 및 중성자 피폭에 의한 성능저하 ... 263
• 제4장 목표달성도 및 주요 연구성과 ... 270
• 제1절 연구개발 목표의 달성도 ... 270
• 1) 1. 1단계/1차년도 (2007) ... 270
• 2. 1단계/2차년도 (2008) ... 270
• 3. 1단계/3차년도 (2009) ... 271
• 4. 2단계/1차년도 (2010) ... 272
• 5. 2단계/2차년도 (2011) ... 272
• 제2절 주요 연구성과 ... 273
• ◎ 1단계 (‘07～’09) 연구 ... 273
• 1. 레이저 빔 출력 및 집속도 향상 ... 273
• 2. 고속 중성자 검출기 개발 ... 273
• 3. 중수소 이온 에너지 측정 ... 274
• 4. 클러스터 타겟의 특성 분석 ... 274
• 5. 이론 시뮬레이션 연구 ... 275
• 6. 중성자 발생량 측정 ... 275
• 7. 연속 중성자 발생 기술 연구 ... 276
• 8. 장시간 와이어 타겟 공급기술 연구 ... 276
• ◎ 2단계 (‘10～’11) 연구 ... 277
• 알루미늄 코팅된 C8D8 이중-타겟에 의한 중양자 에너지 개선 ... 277
• 레이저-유도 중성자 즉발감마선 방사화 시스템 구축 ... 277
• 레이저-유도 고속중성자를 이용한 방사화 실증 ... 278
• 레이저-유도 고속중성자를 이용한 방사화 분석을 위한 GEANT-4 코드 개발 ... 278
• 초단 펄스형 특성 x선원 발생 기술 개발 ... 278
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 279
• 제1절 레이저 중성자 응용 ... 279
• 1. 중성자 방사화 분석 ... 279
• 2. 중성자 영상 ... 280
• 3. 중성자 보안검색 ... 281
• 4. 레이저 중성자와 X 선을 이용한 재료특성 연구 ... 282
• 5. 레이저 중성자를 이용한 핵물리 응용 ... 283
• 제2절 레이저 X-선 응용 ... 284
• 1. 레이저 X-선 특성 ... 284
• 2. 레이저 X-선의 응용 ... 284
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 285
• 제1절 논문 수집 정보 ... 285
• 가. 레이저 핵융합 분야 ... 285
• 나. 폭발물 분석 분야 ... 285
• 다. 핵물질 검색 분야 ... 285
• 라. 재료 연구 분야 ... 286
• 마. 생물학 연구 ... 286
• 제2절 학회참가 수집정보 ... 286
• 가. CLEO PR 2009 ... 286
• 나. IFSA09 ... 287
• 제7장 연구시설 • 장비 현황 ... 288
• 제8장 참고문헌 ... 289
• 서지정보양식 ... 298
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 299