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SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제의 개요 17
제1절 연구개발의 목적 17
제2절 연구개발의 필요성 17
제3절 연구개발 범위 18
제2장 현장 가동형 중성자 래디오그라피 기술 개발 방안 19
제1절 국내외 기술 역량 분석 19
제2절 On-site NR 시스템 개발 전략 수립 22
제3절 국내외 기술 수요 분야와의 연구 개발 및 이용 전략 도출 28
제4절 개발 기술 및 장치의 활용도 제고 31
제3장 양성자가속기연구센터 현황 33
제1절 양성자가속기연구센터 현황 33
제2절 양성자가속기연구센터의 중성자원 개발 계획 34
1. 양성자가속기 중성자 빔라인 34
2. 20 MeV 양성자가속기 기반 중성자원 38
3. 100 MeV 양성자가속기 기반 중성자원 39
4. 가속기 기반 중성자원 핵심 기술 41
제3절 향후 추진 계획 44
1. 양성자가속기연구센터의 기술개발 로드맵 44
2. 파쇄중성자원 개발 계획 45
3. 가속기 기반 중성자원의 개발 일정(안) 46
제4장 사이클로트론 기반 중성자원 개발 현황 47
제1절 사이클로트론과 중성자발생장치 47
1. 사이클로트론의 개요 47
2. 가속기 기반 중성자 발생시설 기술 동향 54
3. 기술의 취약점 57
제2절 가속기 기반 중성자발생 표적 57
1. 기술 동향 57
2. 표적 제안 61
제3절 사이클로트론 기반 중성자 연구시설 64
1. 국산 사이클로트론의 활용가능성 64
2. 30 MeV 사이클로트론 중성자 시설 제안 64
3. 활용방안 65
제5장 13 MeV 사이클로트론을 이용한 소형 중성자원 전산모사 66
1. 중성자 생성을 위한 핵반응 66
2. 몬테카를로 전산모사 66
3. 양성자 선원 67
4. 전산모사 환경 70
5. 베릴륨 표적(Beryllium Target) 두께 최적화 70
6. 금속층(Metal Layer) 중성자속 및 에너지 분포 계산 72
7. 냉각시스템(Cooling system)의 열속(Thermal Flux) 계산 74
8. 감속재(Moderator) 두께 최적화 계산 74
9. 열중성자 영상시스템 응용 76
제6장 붕소-중성자 포획 치료기술(BNCT) 78
제1절 붕소-중성자 포획치료 개요 78
제2절 국내·외 연구 현황 79
1. 국외 연구 현황 79
2. 국내 연구 현황 81
제3절 붕소-중성자 포획치료 장비 85
제4절 붕소-중성자 포획치료 관련 임상 연구 86
1. 일본의 BNCT를 이용한 교모세포종(Gliobalstoma) 환자 대상 연구 86
2. 일본원자력연구소 JRR-4에서의 임상시험 86
3. 핀란드의 BNCT를 이용한 연구 88
4. 타이완의 BNCT를 이용한 Head & Neck 암 환자 대상 연구 88
제7장 국제 소형 중성자원 협력 현황 89
제1절 소형 중성자원 국제 협력 역사 89
제2절 소형 중성자원의 장점 및 역할 92
제3절 소형 중성자원 장치 현황 94
1. RIKEN(일본) 94
2. Indiana University(미국) 94
3. Hokkaido University(일본) 96
4. Institute of Atomic Physics Nuclear(루마니아) 97
4. NFS, GANIL(프랑스) 98
5. RCNP(일본) 99
6. NPI(체코) 99
제8장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 100
제1절 연차별 목표 달성도 100
제2절 관련분야 기여도 101
제9장 연구개발결과의 활용계획 103
제10장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 112
제11장 참고문헌 113
붙임 114
붙임 1. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 1차 회의 회의록 115
붙임 2. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 1차 Mini-Workshop 117
붙임 3. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 2차 Mini-Workshop 158
붙임 4. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 3차 Mini-Workshop 213
붙임 5. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 2차 회의 회의록 228
붙임 6. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 3차 회의 회의록 239
붙임 7. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 4차 회의 회의록 246
붙임 8. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 5차 회의 회의록 259
붙임 9. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 6차 회의 회의록 267
붙임 10. "현장 가동형 중성자 래디오그라피 시스템 개발 방안 연구" 7차 회의 회의록 283
연구성과(연구사업지원시스템 입력성과) 307
자체평가의견서 308
원자력정책연구사업 대표성과기술서 314
표 3-1. 빔라인별 주요 특성. 33
표 3-2. 가속기 기반 중성자원의 세계적 현황. 35
표 3-3. 가속기 기반 중성자원의 세계적 현황. 36
표 3-4. 양성자빔 에너지에 따른 중성자 에너지. 41
표 3-5. Li과 Be target의 비교 43
표 3-6. BNCT용 중성자원 TMR에 사용된 물질과 그 역할 44
표 4-1. 2014년 국내 사이클로트론 보유 현황 및 용도 49
표 4-2. 양전자방출단층촬영기(positron emission tomography : PET) 운영 현황 50
표 4-3. 사이클로트론 국내외 연구 현황 51
표 4-4. RFT-30 사이클로트론의 주요 사양 52
표 5-1. Be의 중성자 생성 경로 66
표 5-2. KIRAMS-13의 사양 69
표 5-3. 바나듐 금속의 특성 74
표 6-1. 열중성자 빔을 이용한 신경교종 환자의 BNCT 임상적용 결과. 80
표 6-2. 국내 BNCT 연구 현황. 82
표 6-3. 2016년도 산업핵심기술개발사업 신규기획과제 RFP 83
표 6-4. 국가 별 가속기 기반 BNCT 연구 현황 85
표 6-5. Minimal dose of clinical target volume(CTV). 86
표 6-6. MST and survival rate. 86
표 7-1. Timeline for ICANS 89
표 7-2. Timeline for UCANS 90
표 7-3. 대형 시설과 소형 중성자원의 상호 비교 92
그림 2-1. 중성자 영상법의 구성과 중성자속의 변화 23
그림 2-2. 기하학적 불명확성 및 공간 분해능의 개념도 23
그림 2-3. 연구개발에 가용한 권역별 싸이클로트론, 양성자가속기와 연구용원자로... 26
그림 3-1. 양성자가속기와 빔라인 구성 33
그림 3-2. 양성자가속기 이용 실적(2013.7.~2015.10.) 34
그림 3-3. TR21 단면도(BNCT 활용 예시). 37
그림 3-4. TR105 표적실의 구조 및 사진. 37
그림 3-5. 중성자 이미지 측정방법을 이용한 문화재검사. 38
그림 3-6. 카메라의 중성자 이미지 측정 결과 38
그림 3-7. 에너지 선택형 중성자 이미지 측정법에 의한 용접 부위... 39
그림 3-8. 100 MeV 양성자가속기에서 가능한 에너지 40
그림 3-9. 양성자빔 에너지에 따른 중성자의 에너지와 발생량. 40
그림 3-10. 80MeV 양성자빔 조사 시 발생하는 중성자 에너지 스펙트럼. 41
그림 3-11. Be target의 blistering 문제와 해결방법 42
그림 3-12. Moderator 구조물 설계의 예 44
그림 3-13. 양성자가속기연구센터의 기술개발 로드맵 45
그림 3-14. 파쇄 중성자원 개발 계획(안) 45
그림 4-1. 사이클로트론의 작동원리 48
그림 4-2. 조선대학교 병원 내에 설치 된 광주-전남 권역 사이클로트론 49
그림 4-3. 사이클로트론의 구성 및 가속입자 52
그림 4-4. RFT-30(KIRAMS-30) 30 MeV 사이클로트론 53
그림 4-5. 사이클로트론 및 양성자 빔 조사실 53
그림 4-6. 가속기 기반 중성자 발생 시설 54
그림 4-7. 일본의 중성자 연구시설 54
그림 4-8. 양성자 에너지에 따른 Be 타켓의 Bragg's curve 비교연구 56
그림 4-9. RANS 가속기 기반 중성자 시설 57
그림 4-10. RANS 시설 레이아웃 58
그림 4-11. 모더레이터 외관 및 구성 59
그림 4-12. 중성자 발생표적 외관 59
그림 4-13. 중성자 발생 표적 구성 및 개념도 60
그림 4-14. Blistering 현상과 RANS 표적 60
그림 4-15. LENS 중성자 발생 표적 61
그림 4-16. 표적 설계 제안 63
그림 4-17. 30 MeV 사이클로트론 이용 중성자 발생시설 제안 64
그림 4-18. 30 MeV 사이클로트론의 활용 65
그림 5-1. Geant4 코드 개념도 67
그림 5-2. 싸이클로트론 설치 현황 68
그림 5-3. 부산대학교에 설치된 13 MeV급 싸이클로트론(KIRAMS-13) 68
그림 5-4. 표적 설계 : 베릴륨, 금속층, 냉각층 그리고 감속재로 구성되어 있다. (a)... 69
그림 5-5. (a) 두께 측정을 위한 전산모사 셋업, 2 mm 두께를 0.1 mm간격으로... 71
그림 5-6. 1.25 mm 두께의 베릴륨에서 발생하는 중성자 에너지 분포 72
그림 5-7. 금속 후보군에 따른 (a) 중성자 에너지 분포와 (b) 중성자속 비교 73
그림 5-8. QT4를 이용한 Geant4 코드 시각화, 초록색의 궤적으로 중성자가... 75
그림 5-9. (a) 감속재 두께에 따른 열중성자 발생량 분포 및 전체 생성된 중성자에... 76
그림 5-10. 콜리메이터 구경과 감속재 두께에 따른 열중성자 발생량 분포 77
그림 5-11. L/D 비율에 따른 열중성자 발생량 77
그림 6-1. 붕소-중성자 포획치료의 원리 78
그림 6-2. 일본 남동북 BNCT 연구센터 양성자 가속기 및 치료실 81
그림 6-3. First case in the world of BNCT for head and neck cancer 87
그림 6-4. Clinical trial for Melanoma 87
그림 6-5. (Left) Recurrent ethmoid sinus carcinoma in the nose and primary site... 88
그림 6-6. Kaplan; Meir survival curves of our patients. (Left) Overall survival... 88
그림 7-1. 일본 소형 중성자원 그룹 관계도 91
그림 7-2. 일본의 중성자 시설들 91
그림 7-3. 대형 시설과 소형 중성자원간의 상호 역할 93
그림 7-4. 소형 중성자원으로 활용이 가능한 분야 93
그림 7-5. Indiana University Low-Energy Neutron Source(LENS) 95
그림 7-6. LENS TRM 구조도 95
그림 7-7. LENS cold neutron moderator 96
그림 7-8. HUNS 시설 개략도 97
그림 7-9. HUNS와 HANARO에서 측정 결과의 상호 비교 97
그림 7-10. U-120 사이클로트론 기반 중성자 생산 시설 98
그림 7-11. 얇은 리튬 타겟에서 생성된 0˚ 에서의 중성자 선속 분포 98
그림 7-12. MeV 양성자 빔이 리튬 타겟에 입사하였을 때 0˚ 에서 발생하는... 99
그림 7-13. 7Li과 12C 타겟에서 생성된 중성자 플럭스. 측정값(심볼), 계산 값... 99
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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