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즉발 중성자를 이용한 핵물질 탐지 방법

전문가 제언: ○ 테러리스트에 의한 핵물질 확산은 세계의 안보를 위협하는 매우 심각한 문제로 대두되고 있다. 핵무기나 핵물질은 화물에 실려 항공기, 선박, 자동차에 의하여 불법으로 국가 간을 이동할 가능성이 있다. 미국을 비롯한 여러 국가는 이를 방지하기 위하여 항만, 국제공항, 국경에서 검색을 강화하고, 새로운 탐지 기술 개발에 최대의 노력을 경주하고 있다.

○ 현재 중성자, X-ray, 감마선 등 방사선을 이용한 검출 방법이 화물검색에 주로 사용된다. 방사선 검출 방법은 비침투(non-intrusive) 방식으로 화물을 적재한 상태에서 검색할 수 있는 장점이 있다. X-ray와 감마선은 투과력이 강하여 폭발물, 무기, 밀수품 탐지에 적절하다. 중성자는 핵분열 물질이나 폭발물 검색을 목적으로 하나, 현재 기술은 처리 속도와 정확성에 문제가 있다.

○ 본 발명은 핵분열에서 방출되는 즉발(prompt) 중성자를 이용하여 컨테이너 내에 위치한 핵물질을 검색하는 시스템을 제안하고 있다. 이 시스템은 배경 중성자와 즉발(prompt) 중성자 간의 구별이 가능하고, 즉발 중성자의 에너지와 각(angular)분포를 분석하여 핵분열 물질의 존재를 확인할 수 있다. 전자가속기를 표적에 조사하여 Bremsstrahlung 반응에서 발생되는 감마선을 이용하여 핵분열을 유도한다. 감마선 대신 직접 중성자를 사용하여 핵분열을 유도할 수도 있다. 이 시스템에 필요한 기술은 이미 개발된 상태이다.

○ 필자는 ReSEAT 모니터링분석을 통하여 최근의 핵무기 탐지기술과 관련된 발명특허를 소개한 바 있다: (1) 분산형 핵탐지 시스템(2009.4.27), (2) 입자탐지시스템(2009.2.17), (3) 방사성물질의 탐지를 위한 소형 중성자발생장치 (2009.2.12). 미국에서 핵무기 탐지를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 가까운 장내에 신빙성 있고 실용적인 핵물질 탐지시스템이 개발될 것으로 기대한다.

저자: W. Bertozzi, R.J. Ledoux
자료유형: 특허정보