초록 ▼

핵연료주기를 통한 핵물질 재활용을 위한 미래원자력시스템의 안전하고 경제적인 기술개발과 사용 후핵연료 관리의 안전성, 경제성 및 최적화를 위하여 핵분열 핵물질(U235, Pu239, Pu241, MA)의 정량정보는 기본적으로 제공되어야 하는 필수 요건이다. 이러한 핵물질의 핵종별 정량측정 분석을 위한 LSDS(Lead Slowing Down Spectrometer) 기술을 개발하였다. LSDS 시스템은 스펙트로메터, 중성자 선원, 측정기술, 데이터 처리기술로 구성되어있고 1단계(2012년~2013년)에서는 측정시스템 요소기술개발,

핵연료주기를 통한 핵물질 재활용을 위한 미래원자력시스템의 안전하고 경제적인 기술개발과 사용 후핵연료 관리의 안전성, 경제성 및 최적화를 위하여 핵분열 핵물질(U235, Pu239, Pu241, MA)의 정량정보는 기본적으로 제공되어야 하는 필수 요건이다. 이러한 핵물질의 핵종별 정량측정 분석을 위한 LSDS(Lead Slowing Down Spectrometer) 기술을 개발하였다. LSDS 시스템은 스펙트로메터, 중성자 선원, 측정기술, 데이터 처리기술로 구성되어있고 1단계(2012년~2013년)에서는 측정시스템 요소기술개발, 중성자 선원 핵심기술개발, 측정시스템 개념설계, 차폐개념 설계에 대한 연구가 수행되었다. 측정시스템 설계를 위하여 스펙트로메터에 대한 특성 연구가 수행되었고 중성자 스펙트럼과 분해능분석, 계측기 설계 및 반응도 분석과 측정분석 모델을 제안하였다. 최적화된 중성자 선원 발생을 위하여 선원장치 설계 및 표적 설계를 수행하였다. 또한 시설 차폐를 위한 요소분석과 방사선 차폐 선량모사를 통하여 차폐 최적화 모델을 제안하였다. 2단계(2014~2016)에서는 스펙트로메터 최적화 설계와 주요 파라메터들을 결정하였고 핵물질들에 대한 핵분열 측정 민감도분석, 선형가속기 설계, 빔덤프 설계, 표적 최적화 설계 및 중성자 수율 평가, 냉각방식 선정, 중성자 수율 증대방안 모색, 물질 방사화 평가, 차폐 검증과 최적화 모델 개발등을 통하여 핵물질 동위원소별 함량도출을 위한 수학적인 선형 모델을 제안하고 핵분열 측정으로부터 함량도출을 위한 전산 프로그램을 개발하였다. 또한 핵물질 핵분열 신호 분석을 통하여 보정인자 도출 방법론을 확립하였고 다양한 핵물질에 대한 함량도출과 공동연구를 통하여 우라늄(U235, 4.8%)과 플루토늄(Pu239 47g, 91g)을 이용한 핵분열 실측 데이터를 획득하였다. 특히 다양한 핵물질과 실측 데이터를 이용한 핵물질 핵종별 함량도출에서 우라늄과 플루토늄의 경우 1~3% 정확도로 도출할 수 있음을 검증하였고 실질적인 핵물질 양적 증가에 대한 실측치 확보와 미지 핵물질 시료 함량분석에서도 플루토늄은 1~2%의 정확도로 분석할 수 있었다. 이러한 핵물질 동위원소별 정량측정 분석 기술은 순환 핵물질 활용과 관리에서 요구되는 필수 기술로 미래원자력시스템의 성공적인 기술개발에 기여하고 첨단 신기술 개발에 따라 국제적 기술선점으로 기술수출에 이바지 할 것이다.

(출처 : 서지정보양식 321p)

Abstract ▼

To reuse fissile materials through fuel cycle in future nuclear energy system development and achieve safety, economics, optimization of spent fuel management, an information of isotopic fissile content(U235, Pu239, Pu241, MA) is required to be provided basically. LSDS technology development was do

To reuse fissile materials through fuel cycle in future nuclear energy system development and achieve safety, economics, optimization of spent fuel management, an information of isotopic fissile content(U235, Pu239, Pu241, MA) is required to be provided basically. LSDS technology development was done to assay isotopic fissile contents. LSDS system consists of specteometer, source neutron, measurement, data process. In 1st phase (2012~2013), key measurement technology, neutron source technology, conceptual design of detection system and shielding design were done. In the spectrometer, neutron spectrum and resolution analysis, detector design and response, detection model were performed. The optimum shielding model was proposed by shielding dose simulation. In 2nd phase (2014~2016), key parameters were determined in optimized spectrometer, fission detection sensitivity, accelerator and beam dump design, target design and neutron yield analysis, cooling system, material activation, optimized shielding model were done, and finally, mathematical assay model was proposed with software development to isotopic fissile content. Additionally, correction methodology was established by fission signal analysis. Using real U235(4.8%) and Pu239(47g, 91g), fission data was obtained. In fissile assay using various fissile materials, the content of uranium and plutonium was assay with 1~3% error. In the unknown sample, the content of plutonium was analyzed in 1~2% uncertainty. The isotopic fissile content assay technology is required in the reuse by fuel cycle for success of future nuclear energy system development. Moreover, such an advanced new fissile assay technology will lead the international nuclear area and contribute to technology export.

(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 322p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 7
• SUMMARY ... 16
• CONTENTS ... 24
• 목차 ... 27
• 표목차 ... 30
• 그림목차 ... 35
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 43
• 제1절 연구개발 목적의 필요성 ... 45
• 제2절 연구개발 목표 및 내용 ... 46
• 1. 단계 목표 ... 46
• 2. 주요연구 수행내용 ... 46
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 49
• 제1절 핵물질 측정 기술개발 ... 51
• 1. 국내 연구 동향 ... 51
• 2. 국외 연구 동향 ... 52
• 제2절 핵물질 측정 기술개발 동향 ... 56
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 59
• 제1절 측정 시스템 요소 기술개발 ... 61
• 1. 핵물질 특성 자료 생산 및 선정 ... 61
• 2. LSDS 측정 시스템 요소기술 분석 ... 65
• 3. LSDS 측정 모델 설정 ... 72
• 제2절 측정시스템 개념설계 ... 78
• 1. 중성자 분해능 분석 ... 79
• 2. 계측기 설계 및 반응도 분석 ... 90
• 3. LSDS 측정분석 모델 개발 ... 96
• 제3절 핵물질 핵분열 측정 시스템 기술개발 ... 97
• 1. 핵물질 측정 시스템 모델 선정 ... 97
• 2. 핵물질 핵종별 측정 및 민감도 분석 ... 103
• 3. 핵물질 핵종별 정량분석 기반 마련 ... 107
• 4. 국외시설 이용 핵물질 핵분열 측정분석 ... 114
• 5. 측정 및 전산모사 데이터 분석 ... 127
• 제4절 핵물질 핵종분석 기술개발 ... 130
• 1. 핵물질 핵종별 정량분석 모사 ... 130
• 2. 핵물질 핵종별 핵분열 측정분석 ... 137
• 3. 핵물질 측정 자료 신뢰도 평가 ... 141
• 4. 핵물질 분석 민감도 평가 ... 147
• 5. 핵물질 핵종별 정량분석 기술개발 ... 151
• 제5절 중성자 선원 핵심 기술개발 ... 162
• 1. 선원장치 기술 분석 및 모델 설정 ... 162
• 2. 표적설계 개념 선정 ... 164
• 3. 방사선 차폐 요소 분석 ... 174
• 4. 방사선 측정 및 전자 발생장치 개발 ... 178
• 제6절 중성자 선원 개념 설계 ... 180
• 1. 선원장치 개념설계 ... 180
• 2. 전자 발생장치 파라메터 선정 ... 195
• 3. 표적설계 및 특성 분석 ... 203
• 4. 방사선 차폐 선량모사 ... 209
• 제7절 중성자 선원 기술개발 ... 215
• 1. 선원 시스템 설계 및 평가 ... 215
• 2. 표적설계 및 특성 평가 ... 232
• 3. 표적 성능 평가 ... 245
• 4. 중성자 수율 증대방안 평가 ... 248
• 5. 물질 방사화 평가 ... 251
• 6. 방사선 차폐 평가 및 검증 ... 267
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 282
• 제1절 연구개발 목표 달성도 ... 284
• 1. 연구개발 목표 ... 284
• 2. 주요 연구결과 ... 284
• 제2절 관련 분야에의 기여도 ... 292
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 294
• 제1절 미래원자력시스템 핵주기 공정 적용 ... 296
• 1. 순환 핵물질의 정량 분석 ... 296
• 2. 회수 핵물질의 정량 분석 ... 296
• 3. 폐기물내의 핵물질의 정량 분석 ... 297
• 제2절 사용후핵연료내의 핵물질 정량 분석 ... 297
• 제3절 불법 핵물질 탐지 관리 ... 298
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 300
• 제7장 연구개발성과의 보안등급 ... 304
• 제8장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 308
• 제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행 실적 ... 312
• 제10장 참고문헌 ... 317
• 서지정보양식 ... 321
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 322
• 끝페이지 ... 323