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중성자 조사를 받은 10B4C의 안정성

전문가 제언: ○ 중성자는 원자를 직접적으로 전리하지 않기 때문에 어떤 다른 핵에 접근했을 때 다른 하전입자와는 달리 쿨롱장벽(coulomb barrier)을 투과, 핵반응을 일으켜 하전입자 또는 광자를 만들고 그것을 적당한 검출기로 계수하는 방법을 이용해서 간접적으로 중성자를 검출한다.

○ 10B4C박막필름은 기존의 사용하던 3H를 대체할 차세대중성자검출기의 중성자변환물질로 적합함을 필자들이 증명한 바 있다. 이 공헌으로 필자들은 수년간 중성자 검출기의 10B4C필름이 중성자조사와 이에 수반된 상호작용으로 손상되지 않는다는 사실을 증명하였다. 이 연구에서는 1μm 두께의 10B4C박막필름을 직류 마그네트론 스퍼터링(dc magnetron sputtering)을 이용하여 Al이나 Si기질에 침착시켰다.

○ 침착된 필름을 중성자 밀도 1.2×1014/cm2, 평균 파장 6.9Å의 냉 중성자 빔으로 조사하였다. 조사된 시료와 침착된 대조군을 비행시간 탄성 되튐 검출분석, 산란전자현미경, 투과전자현미경, X선광전자현미경, 광전자방출분광분석 및 X선 회절로 분석하였다. 필자들은 10B4원자의 1.8ppm만이 소비되고 필름의 조성은 측정정확도범위 내에서 중성자 상호작용으로 변하지 않았음을 확인하였다. 방사선조사는 필름의 부착을 열화 시키지 않으며 0.095GP의 압력으로 침착시킨 필름에 잔류응력을 증가시키지 않는다. 육안으로 보는 것으로부터 원자 레벨에 이르기까지 검토하여보아도 방사선조사로 특성변화를 일으키지 않는다는 것을 확인하였다.

○ 우리나라에서는 원전계측기전문업체인 (주)우진(대표 유계현)이 5년간의 연구개발 끝에 원자로 핵 계측기(ICI) 중 핵심부품인 중성자검출기(SPND)를 자체개발하는데 성공하여 향후 막대한 수입대체 효과를 거둘 수 있게 되었다. 이 회사는 지난 2006년 4월부터 한국수력원자력(주)과 공동으로 총 40억 원을 투입, 전량 수입에 의존해오던 중성자검출기(SPND)의 실용화 연구에 착수해 2010년 말 세계 세 번 째 로 SPND 개발에 성공, 원천기술을 확보케 됐다. (주)우진은 이번 기술개발로 2010년 말 지식경제부로부터 SPND 신기술(NET) 보유업체로 지정 받았다.

저자: Carina Hoeglund, et al.
자료유형: 학술정보