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JRR-3의 중성자 방사선 장치의 이용법

전문가 제언: ○ 중성자 조사연구는 금속투과율이 높고 수소나 붕소(boron) 등의 가벼운 원소(원자핵)와의 반응확률을 나타내는 반응단면적이 높기 때문에 X선으로 관찰하기 어려운 것을 관찰할 수 있는 특성이 있다. 또한 중성자 조사연구에서 이용될 수 있는 반응은 핵산란, 전자의 자기모멘트와의 상호 작용인 자기산란, 파의 간섭효과인 회절, 비탄성산란 등이 있다.

○ 중성자는 물성물리나 기초화학의 연구에 이용되어 왔지만 점차 산업 분야로 이용이 확대되었다. 처음에는 발전소나 건설기계 분야에서 구조재료의 용접부문 잔류응력 측정에 이용되었으나 기술의 발전과 미세화에 따라 점차 이용 범위가 확대되어 지금은 집합조직, 결정구조, 석출물질구조, 고분자구조, 단백질구조, 단결정구조, 분말구조, 자성박막구조 등의 해석에도 이용되고 있다.

○ 금속이나 결정 등의 구조해석과 산업 분야를 위한 투과검사 및 동위원소 생산 등에 중성자를 이용하기 위해서는 중성자를 발생시켜야만 한다. 그러나 중성자는 원자핵의 붕괴로 발생하기 때문에 연구용 원자로 등이 아니면 쉽게 이용할 수 없는 단점이 있다. 따라서 우리나라뿐만 아니라 일본의 경우도 중성자를 이용한 연구가 X선원 등을 이용한 연구보다 많이 수행되지 못하고 있다.

○ 이 자료는 물리, 화학, 생물, 의학, 재료, 공학 및 응용 분야 등의 연구를 위해 일본의 연구용 원자로(JRR-3)의 중성자 장치에 대한 이용현황을 소개하고 있다. 특히 JRR-3은 1990년에 시설을 개조하면서 노실에 가이드 홀(guide hole)을 설치하여 산업적 연구 이용을 확대하였다.

○ 우리나라에서는 한국원자력연구원의 연구용 원자로인 하나로를 이용하여 중성자 조사연구를 수행하고 있다. 하나로는 국가 대형 연구시설의 하나로서 1985년에 설계를 시작하여 1995년에 완공되었다. 물리, 화학, 의학, 생물, 공학 및 응용 분야 등의 물질특성 분석 및 동위원소 생산 등에 광범위하게 이용되고 있으며 2009년에는 노심 내에서 생성된 열중성자를 액체수소에 통과시켜 파장이 긴 냉중성자를 생산함으로써 연구범위를 나노 크기의 재료까지 넓힌 바 있다.

저자: Hiroshi Iikura
자료유형: 학술정보