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핵분열물질 함유량 측정을 위한 불활성 기체 검출기

전문가 제언: ○ 본 특허는 고속중성자 검출하고 핵분열 함유량을 측정하는 방법과 시스템과 관련이 있다. 중성자가 검출기의 헬륨과 같은 불활성 기체와 작용하여 여기상태의 eximer를 생성하고, eximer가 붕괴할때 방출되는 빛을 광전관 (PMT: Photomutiplier tube)을 사용하여 감지한다.

○ 플루토늄의 자발(spontaneous) 핵분열은 Watt 스펙트럼을 가진 여러 개의 중성자를 방출한다. 또한 알파 입자는 혼합산화물 (MOX: mixed oxide) 핵연료 내의 산소와 (alpha,n) 반응을 통하여 중성자를 생성한다. Watt 스펙트럼의 중성자와 (alpha,n) 중성자를 분간함으로써 연료봉 내에 Pu 동위원소와 기타 핵분열 물질의 존재를 결정이 가능하다. 또한 샘플에서 방출된 중성자의 검출기 내의 상호반응의 위치를 측정하고, 검출기와 샘플사이를 역으로 추적하여 샘플의 공간적 형태를 결정한다.

○ 중성자는 물질의 구조와 성분을 탐지하기 위하여 수십 년 간 사용되어 왔다. 중성자는 전기적으로 중성이므로, 물질의 핵과 반응할 때 발생하는 하전 입자를 간접적으로 검출하는 방법이 사용되며, 주로 He-3와 B-10이 반응 물질로 사용된다. He-3는 낮은 에너지의 중성자를 흡수하여 삼중수소와 양자를 방출한다. B-10은 열중성자와 반응하여 알파 입자를 방출하며, 비례계수기(proportional counter)에 BF3 가스를 채우거나 검출기 벽에 코팅된다.

○ 경수로 (PWR, BWR)의 MOX 핵연료는 안전과 원자로 성능검증을 위하여 조사가 요구된다. 종래에는 He-3을 이용한 검출기를 사용하여 왔다. 그러나 He-3의 공급이 크게 부족하여서 He-3 가격이 엄청나게 비싸다. 본 발명은 He-3 검출기의 대안으로 풀루토늄과 핵분열물질 총계 함유량을 측정하는 방법을 제공하고 있다.

저자: Chandrasekharan, Rico, S. et al
자료유형: 특허정보