The nano-scale crystallite sizes of uranium oxide powders in simulated spent fuel were measured by the neutron diffraction line broadening method in order to analyze the sintering behavior of the dry process fuel. The mixed and fission product powders were dry-milled in an attritor for 30, 60, and 120 min. The diffraction patterns of the powders were obtained by using the high resolution powder diffractometer in the HANARO research reactor. Diffraction line broadening due to crystallite size was measured using various techniques such as the Stokes' deconvolution, profile fitting methods using Cauchy function, Gaussian function, and Voigt function, and the Warren-Averbach method. The non-uniform strain, stacking fault and twin probability were measured using the information from the diffraction pattern. The realistic crystallite size could be obtained after separation of the contribution from the non-uniform strain, stacking fault and twin.

σ-VFe 금속간화합물에 대한 기계적 합금화(MA) 효과를 중성자 및 X선 회절법으로 조사하였다. MA 분말의 구조분석은 X선 회절(Cu-Kα) 린 중성자회절(HRPD, λ=1.835Å)을 이용하여 행하였다. σ-VFe화합물의 MA시 큰 구조변화가 관찰되었으며, MA 60시간의 경우 Fe-Fe 훤자분포는 unit cell에 30개의 원자를 포함하고 있는 σ상의 tetragonal구조에서 120˚C이상에서 안정하게 존재하는 α-(V,Fe) 고용체의 bcc 구조로 상변화함을 알 수 있었다. 또한 α-VFe 화합물에 대한 중성자 및 X선 회절패턴의 비교분석을 행하였으며 그 결과 σ상이 가지는 화학적 규칙성에 기인하는 (101)과 (111) 회절 피크가 중성자 회절에서 뚜렷하게 관찰됨을 알 수 있었다.

Mn-Mo-Ni 저합금강의 중성자 조사에 따른 기계적(미세경도, 인장, 샤피충격시험) 및 자기적(포화자화, 보자력, 잔류자화, Barkhausen Noise(BN)진폭, BN에너지) 성질 변화를 측정하여 이들의 상관관계를 고찰하였다. 기계적 성질시험 결과, 중성자 조사로 인하여 항복강도, 인장강도, 미세경도 및 천이온도(T41J)는 증가하였고 최대흡수에너지(USE)는 감소하였으며, 인장 시험의 경우 용접금속에서는 모재와 비교했을 때 큰 변화가 없었다. 자기적 성질을 측정한 결과, 잔류자화, BN진폭, BN에너지는 감소하였고 보자력은 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 기계적.자기적 성질변화의 상관관계에서 자기적성질인 보자력 증가에 따라 천이온도, 항복강도, 경도는 증가하고 USE는 감소하였고, BN진폭의 경우는 보자력과 반대의 경향을 보였다. 본 실험에서 중성자조사로 인한 기계적.자기적 성질변화가 일관성 있는 상관관계가 있음을 확인하였고, 이들의 변화를 통해 조사손상을 평가하는 데 이용 가능하다.

방사선물질의 수송 및 저장용기 등에 사용되는 에폭시수지계 중섣자 차폐재, KNS-201, KNS-301 및 KNS-601을 제조하였다. 기본물질은 개질 및 수소 첨가된 비스페놀 A형 그리고 노블락형 에폭시수지이며, 첨가제로는 수산화알루미늄 및 탄화붕소이다. 이들 중성자 차폐재들의 열적 및 역학적 성질 및 재방사선성 등을 평가하기 위해 여러 특성시험을 행하였다. 조사된 제반 특성들은 열분해온도;257~280˚C, 열전도도;0.95~1.14W/m.K, 열팽창계수 ;0.77~1.26x10-6˚C-1, 연소특성;800˚C이하, 평균연소시간;5초 이하, 평균연소길이 ;5mm 이하, 인장강도;2.5~3.2Kg/mm2,압축강도:13.2~15.2kg/mm2 굴곡강도:5.2~604Kg/mm2 등을 나타냈다. 전반적으로 개발된 중성자 차폐재들의 관련 특성들이 외국에서 사용되는 중성자 차폐재, NS-4-RF보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 KNS-601의 내방사선성이 KNS-201과 KNS-301보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 KNS-601의 내방사선이 KNS-201과 KNS-301보다 우수한 것으로 나타났다.

양성자 치료기의 Passive Scattering System 노즐을 모의모사 하여 노즐 내 각 구성품에서 발생되는 중성자를 에너지별로 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 치료환경에 사용되는 양성자 에너지 220 MeV, 도달 거리 20 cm, 6 cm 길이의 SOBP를 구현하고, 치료기 가동 시 발생하는 중성자를 각 구성품에 따라 종류별로 분류하였다. 양성자 가속기 구성품 중 산란체에서 중성자가 가장 높게 발생되었으며 양성자의 중심선 속에서부터 멀어질수록 중성자의 선속은 감소되었다. 본 연구는 양성자 가속기의 유지 보수 및 해체에 필수적인 방사화 평가를 진행하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

This research is to investigate the effect of borosilicate glass powder on neutron shielding capability of cement mortar. The average particle size of the borosilicate glass powder was 13 μm. It was found that the addition of borosilicate glass powder increased 28 day compressive strength. In addition, neutron shielding capability of cement mortar also increased by the addition of borosilicate glass powder. Considering our earlier findings on enhanced thermal neutron shielding of cement mortar by borosilicate glass powder, the use of borosilicate glass powder was found to be effective to shield neutron when the cement mortar was exposed to the neutron radiation. It can be concluded that borosilicate glass powder is a good alternative material for neutron shielding purposes.

본 연구는 선형가속기를 이용하여 10 MV 광자선을 조사하는 과정에서 발생하는 광중성자의 선량률 변 화를 측정하고자 하였다. 또한 방사선 조사가 종료된 후 광중성자의 수명을 분석하고자 하였다. 광중성자 측정은 BF3 비례계수관을 사용하였으며, 광중성자의 선량률 측정결과를 2초 간격으로 3부분으로 나누어 분석 하였다. 측정결과 조사야 내에 금속판이 없는 경우와 납판이 존재할 때 광중성자의 발생이 가장 빠르 게 나타났으며, 최종적으로 백그라운드 수준의 선량률을 나타내는 시간은 물질의 종류와 무관하게 약 1분 40초 정도의 수명시간을 나타내었다. 따라서 광중성자가 수명을 다할 때까지의 시간에 따른 선량률은 물질 의 종류와 임계에너지에 따라 다르게 나타내었다. 그러나 최종 수명시간은 물질의 종류에 관계없이 비슷한 결과를 나타내었으므로 물질의 종류가 광중성자의 수명시간에는 크게 관여하지 않는다고 판단되어진다.

근래의 방사선 치료는 고 에너지 사용이 증가하여 심부에 위치한 종양의 치료효율이 높아졌다. 그러나 이와 함께 광핵반응으로 인한 광중성자의 발생이 문제되고 있으며, 광중성자는 광자보다 인체의 위해도가 높아 지속적인 관리가 요구된다. 이와 관련하여 몬테카를로 방식의 모의실험을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 실측에 있어서는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 방사선 검출기를 이용하여 거리와 위치에 따른 광자와 광중성자를 측정하여 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 광자는 거리가 멀어지고 조사야가 작아질수록 산란선량이 감소함을 알 수 있었다. 또한 광중성자는 광자와는 다르게 조사야가 작을수록 선량값이 증가하였으며, 일정거리까지 증가하는 경향성을 보이다 감소하는 것으로 나타났다.

중성자에너지 영역 0.003 eV에서 10 eV에 대해 천연 Sm의 Sm(n,γ) 반응에 대한 중성자 포획단면적을 측 정하였다. 교토대학교 원자로실험소의 46-MeV 전자선형가속기에서 발생되는 전자의 광핵반응에 의한 중 성자를 사용하였고 TOF 방법으로 측정하였다. 사용한 검출기는 12개의 BGO(Bi4Ge3O12) 섬광체로 구성되었 고 이 검출장치로 Sm(n,γ) 반응으로부터 나오는 즉발감마선을 측정하였다. 검출장치는 중성자 생성 위치로 부터 12.7±0.02 m 위치에 설치되었으며 10B(n,αγ)7Li 반응을 이용해 Sm 시료에 입사되는 중성자 선속을 구 하였다. 또한 중성자 선속의 변화를 확인하기 위해 BF3 검출기로 모니터링 하였다. Sm(n,γ) 반응단면적 측 정결과는 BROND 2.2에 의한 평가결과와 J. C. Chou 및 V. N. Kononov 의 측정값과 비교하였다.

방사선치료는 의료용 선형가속기를 이용하는 방식이 가장 많이 적용되고 있으며 사용되는 광자선도 고 에너지화 되고 있다. 최근에 도입되는 선형가속기에는 선속평탄 여과판을 사용하지 않는 3F 방식과 조사중 에 조사야에 맞춰 jaw가 움직이는 tracking jaw 기술이 적용되어 임상에 보급되고 있다. 이에 본 연구는 선 형가속기를 이용한 고에너지 X선 조사 시 선속평탄 여과판 사용 유무에 따른 광중성자 발생과, tracking ja w 사용에 따른 광중성자 발생을 측정하여 비교분석하였다. 그 결과 3F 방식이 선속평탄 여과판의 적용에 비하여 광중성자의 검출이 약 70% 낮게 나타났으며, tracking jaw 방식은 static jaw에 비하여 약 83% 높게 광중성자가 발생하는 것으로 나타났다.