중성자 회절과 산란 측정기술의 현황

전문가 제언

○ 중성자 회절은 원자로 등에서 방출되는 중성자를 납이나 구리 등의 결정에 조사할 경우에 나타나는 중성자 회절현상을 말한다. 중성자를 재료의 결정에 조사하면 각 원자핵에 따라 산란하는 진폭이 다르기 때문에 결정 속 수소원자의 위치를 확인하거나 원자의 식별과 결정의 자기적 구조 등을 분석하는데 이용할 수 있다.

○ 또한 저에너지 중성자의 회절이나 간섭효과를 이용하여 원자 수준에서 재료의 결정과 자기구조를 해석하고 결정의 격자 진동이나 스핀파(spin wave)의 에너지와 파수의 관계 등을 파악할 수 있어 여러 가지 형태의 중성자 회절과 산란 측정 장치들이 원자로에 설치되어 있다.

○ 이들 장치는 다른 측정방법에서 얻을 수 없는 정보를 얻을 수 있게 하는데 이러한 정보는 재료의 물성연구뿐만 아니라 고분자과학, 생체물질, 화학반응, 재료개발 등 많은 분야에서 중요한 기초정보를 제공하고 있다. 최근에는 산업 측면의 재료평가에도 이용되고 있다. 특히 10meV 정도의 저에너지 중성자는 입자의 성질과 파동의 성질을 동시에 가지고 있어 회절과 간섭효과를 나타내므로 유용하게 이용할 수 있다.

○ 중성자 회절은 이러한 성질을 이용하여 물질의 구조를 규명하는 연구 수단인데 원자로 속의 감속재료 열평형에 있는 중성자의 파장은 약0.1mm로서 결정 구조해석에 이용되는 X선과 동등한 파장이기 때문에 마찬가지로 이용할 수 있다. 그러나 중성자 산란연구에는 거대한 중성자원과 측정 장치가 필요하다. 현재 이용되는 중성자원은 10~75MW의 연구용 원자로와 GeV급 양자 가속기이다. 이들 시설은 많은 건설비와 운전유지비가 필요하고 엄중한 차폐가 필요하다.

○ 현재 일본에서는 JRR-3M 연구로, Kyoto대의 KUR 원자로, 고에너지연구소의 양자 가속기를 이용하는 KENS의 3개 시설에서 중성자원을 이용할 수 있다. 우리나라도 원자력연구소의 실험용 원자로인 하나로의 FCD를 이용한 중성자 회절실험으로 결정구조 내의 수소원자 위치 측정이나 유무기 결정 및 고분자의 정확한 구조해석과 반응메커니즘을 규명할 수 있는 기반을 갖추고 있다.

저자

Yukio Morii

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2011

권(호)

60(2)

잡지명

非破壞檢査

과학기술
표준분류

에너지

페이지

59~64

분석자

오*섭

분석물

• 중성자 회절과 산란 측정기술의 현황.pdf [244,570 byte]

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