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ISAGE를 위한 중성자선원 평가－ 미래의 달 임무를 위한 현장 중성자 여기분석

전문가 제언: ○ 극미량의 원소농도가 INAA(Instrumental Neutron Activation Analysis)에 의하여 결정될 수 있다. 어떤 시료가 중성자선속에 조사되면 방사성 핵종들이 생성되는데, 그 핵종들이 방사성 붕괴하면서 각 핵종 특유의 감마선을 방출한다. 이 감마선의 강도에 관한 감마선분광분석에 의하여 여러 가지 핵종들의 농도가 산출된다. INAA의 유익한 점은 (1) 저렴한 분석방법, (2) 비파괴 분석방법, (3) 분석시료 크기가 mg 수준, (4) 검출한계가 ng 범위, (5) 많은 원소의 동시분석 가능 등이다.

○ 40K-40Ar 연대측정 방법에서 40K의 양에 대한 40Ar의 양은 암석이 아르곤(Ar)을 트랩핑(trapping)하기에 충분히 냉각된 이래로 경과된 시간 T에 직접 관련된다. 즉 T=(T1/2/ln2)ln[(Kf+Arf/0.109)/Kf]이다. 여기서 T1/2 은 40K의 반감기(1.25Gy), Kf는 암석시료 중 40K의 남은 양 그리고 Arf는 암석시료 중 발견되는 40Ar 양이다. 특히 상수 0.109는 칼슘(40Ca)으로 붕괴된 40K의 측정되지 않은 부분에 대한 보정인수이다.

○ 40Ar/39Ar 연대측정 기법에서 암석시료의 연령은 식 T=λ-1ln(J×R+1)과 같이 표현할 수 있다. 여기서 λ는 40K의 붕괴상수(5.5×10-10y), J는 J 인수a로서 중성자 조사과정에 관련되는 매개변수, 그리고 R은 39Ar/40Ar* 붕괴 비의 역수로서 40Ar*는 자핵 Ar을 의미한다. (주) a : Overman, Richard L., "Evaluation of the Ar/Ar Dating Process", Creation Re- search Society Quarterly, 47, Summer 2010, pp.23~30.

○ 1970년대 초에 J. I. Trombka 등에 의하여 우주탐험에서 중성자선원으로서 추천된 252Cf는 반감기(2.65y)가 그다지 짧지 않고 중성자방출 강도는 매우 높은 편이다. 그러나 그 에너지스펙트럼이 매우 강하지는 않지만, 원자로에서 235U의 핵분열 중성자스펙트럼과 상당히 유사하다는 것은 유의해야 할 필요가 있는 부분이다.

○ 원자로 중성자를 이용하는 중성자여기분석기법과 인류고고학 분야에서 K-Ar 및 Ar-Ar 연대측정 기법 등은 세계적으로 잘 알려져 있다. 국내의 기술능력 역시 선진국 수준이다. 그러나 국내 우주항공 분야에서 그러한 중성자 관련 기술의 응용능력은 이제 걸음마 단계라고 하겠다.

저자: X. Li et al
자료유형: 학술정보