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[표지] 1

제출문 2

요약문 3

SUMMARY 7

목차 10

CONTENTS 13

제1장 서론 20

제1절 연구개발 배경 20

제2절 연구개발 기획 22

제2장 국내·외 연구개발 현황 24

제1절 국내 연구개발 현황 24

제2절 국외 연구개발 현황 25

1. 미국 연구개발 25

2. 독일 연구개발 26

3. 유럽 연구개발 26

4. 최근 연구 동향 28

5. 핵물질 측정 기술 동향 29

제3장 SDTS 시스템 개발을 위한 요소 기술 분석 35

제1절 기술적 타당성 분석 35

1. 배경 35

2. SDT 스펙트로메터의 기본원리 37

제2절 기본요소 기술 평가 40

1. 시스템 기본 요소 기술 평가 40

2. 핵연료주기 공정 응용을 위한 연계성 분석 42

3. 핵물질 inventory 평가 43

제3절 측정 자료의 불확도 평가 체계 구축 46

1. 불확도 평가의 일반적인 지침 46

2. 불확도 평가의 절차 49

제4장 측정 시스템 예비 개념 설계 및 핵심 기술개발 53

제1절 측정 시스템 기초 자료 생산 53

제2절 측정 시스템 분석 모델 개발 54

1. 측정 시스템 중성자 감속 매질 선정 54

2. Geometry 특성 파악 및 선정 56

3. 선원 중성자 위치 결정 57

4. Self shielding 영향 평가 58

5. 계측기 불순물 영향 평가 59

6. 측정 시스템 예비 개념 설계 61

제3절 몬테칼로 전산 모사를 통한 기초 영향 평가 및 특성 파악 64

1. 감속매질 불순물 특성 파악 64

2. Geometry gap size에 따른 특성 파악 66

3. 열중성자의 cut-off 효과 및 차폐 물질에 대한 평가 70

4. 선원 중성자와 조사 시료 중성자의 back-scattering 효과에 대한 평가 72

5. LSDTS에서 발생된 감마선에 의한 중성자 계측기 영향 평가 75

제5장 중성자 선원장치 예비 개념 설정 79

제1절 중성자 선원장치 선정 타당성 예비평가 79

1. 중성자 선원장치 현황자료 수집 및 분석 79

2. 중성자 선원장치의 설계 개념 설정 85

3. 중성자 선원장치의 설계 항목별 평가 87

제2절 선원장치용 표적 예비개념 및 특성평가 93

1. 선원장치용 표적자료 수집 및 분석 93

2. 선원장치용 표적 특성 평가 98

제6장 결론 109

제1절 측정 시스템 예비 개념설계 109

제2절 선원장치 예비 개념설계 109

제3절 차기년도 수행계획 110

제7장 참고문헌 112

서지정보양식(BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET) 113

표목차 18

Table 2-1. 상용 중성자 발생장치 비교 28

Table 2-2. LANL의 핵물질 측정 분석에 대한 목표 30

Table 2-3. 사용후핵연료의 plutonium의 양을 측정하는 방법론들 31

Table 3-1. 핵물질 생성(3.5 w/o, 35,000MWd/MTU) 44

Table 3-2. (α, n) 반응에 의한 중성자 발생(3.5 w/o, 35,000MWd/MTU) 44

Table 3-3. Spontaneous 중성자 발생(3.5 w/o, 35,000MWd/MTU) 45

Table 3-4. Spontaneous fission 중성자 발생(4.0 w/o, 45,000MWd/MTU) 45

Table 3-5. Spontaneous fission 중성자 발생(4.0 w/o, 45,000MWd/500gU) 46

Table 3-6. Coverage Factor for Various Degree of Freedoms 48

Table 4-1. probe fission chamber에서의 우라늄 동위원소 성분비 54

Table 4-2. 샘플 납에 대한 성분 분석 55

Table 4-3. 중성자 감속 시간에 따른 선원 중성자의 에너지 분포도 59

Table 4-4. 핵물질 종류에 따른 self shielding 효과 분석 60

Table 4-5. 평형주기초에 새로 장전되는 핵연료(HM) 구성 성분 60

Table 4-6. 중성자 계측기의 U-235양에 따른 계측기 내에서의 fission neutron... 62

Table 4-7. "SK"와 "J.I.S."모델의 불순물 구성 65

Table 4-8. 공기의 구성 물질별 함량 68

Table 4-9. 실험 모델에 따른 분류 68

Table 4-10. 선원중성자 및 조사시료를 선원으로 할 때의 카드뮴 층에 따른 분류 74

Table 4-11. 에너지 영역에 따른 카드뮴 층의 중성자 흡수 효과 75

Table 4-12. evaporation spectrum에 의하여 발생된 감마선 76

Table 4-13. 중성자 계측기에서 선원 중성자에 의한 photofission 효과 76

Table 4-14. 사용 후 핵연료에서 발생된 감마선 77

Table 4-15. 중성자 계측기에서 사용 후 핵연료에 의한 photofission 효과 77

Table 5-1. Characteristics of Commercial Neutron Generators 79

Table 5-2. Characteristics of Local Neutron Generators 80

Table 5-3. Key Parameters of Electron Accelerator in KAERI 83

Table 5-4. Design Parameters of Linear Electron Accelerator in PAL 87

Table 5-5. Main Parameters of Electron Gun 89

Table 5-6. Main Parameters of Klystron 90

Table 5-7. Previous Patents for Plate Type Neutron Generator Target 95

Table 5-8. Properties of Target Materials and Neutron Production Rate 99

Table 5-9. Neutron Yield for Various Thickness of Ta Target 101

Table 5-10. Results for Various Thickness Types of Target 102

Table 5-11. Results for Various Geometry Types of Target 105

Table 5-12. Results for Various Gap Sizes between Targets 106

Table 5-13. Results for Various Material Cases for Targets 107

그림목차 16

Fig. 1-1. 사용후핵연료내 원소별 조성 및 활용성 21

Fig. 2-1. Overview of the 14 MeV pulsed neutron... 25

Fig. 2-2. Detailed view of the graphite pile 25

Fig. 2-3. JRC Pulsed Neutron Interrogation... 27

Fig. 2-4. Cross Section of the PUNITA facility 27

Fig. 2-5. Passive multiplicity counter: DUPIC... 34

Fig. 2-6. Cut view of passive neutron... 34

Fig. 3-1. 중성자 에너지에 따른 U-235, Pu-239, Pu-241의 fission 특성 37

Fig. 3-2. SDTS 시스템의 기본원리 38

Fig. 3-3. Evaporation neutron spectrum 39

Fig. 3-4. Application of LSDTS to the advanced fuel cycle 43

Fig. 3-5. Procedure to evaluate the uncertainty 49

Fig. 4-1. probe fission chamber 설계 자료 53

Fig. 4-2. 납과 graphite의 중성자 에너지 감속 특성 56

Fig. 4-3. 매질 크기에 따른 중성자 세기 변화율 57

Fig. 4-4. 시료 핵물질과 선원 중성자 거리에 따른 시료 영역에서 중성자의 세기 58

Fig. 4-5. SDTS 예비 개념도 63

Fig. 4-6. SDTS 시스템의 핵물질 축정 민감도 63

Fig. 4-7. 감속매질의 구성성분에 따른 neutron capture 산란단면적 65

Fig. 4-8. 두 모델에 대한 은의 양에 증가에 따른 중성자 flux 크기의 변화 66

Fig. 4-9. 납 블록형태의 LSDTS... 67

Fig. 4-10. 공기를 구성하는 성분별 neutron capture 산란단면적 67

Fig. 4-11. Case 1, 2, 3(좌)와 4, 5, 6(우)의 중성자 크기 비교 69

Fig. 4-12. Case 7, 8, 9(좌)와 10, 11, 12(우)의 중성자 크기 비교 70

Fig. 4-13. LSDTS 계략도 71

Fig. 4-14. 카드뮴의 산란단면적 71

Fig. 4-15. 카드뮴 두께 변화에 따른 중성자 current의 변화 72

Fig. 4-16. Polyethylene 두께 변화에 따른 중성자 current... 73

Fig. 4-17. 선원 중성자와 조사시료에서 방출된... 74

Fig. 4-18. ²³⁸U의의 (γ,n) 산란단면적과 fission 산란단면적의 비교 78

Fig. 5-1. Neutron yield for various neutron generators 80

Fig. 5-2. D-D neutron generator of KAERI 82

Fig. 5-3. Laser D-D neutron generator of KAERI 82

Fig. 5-4. Schematic drawing of the SNU D-T neutron generator 84

Fig. 5-5. Proton peak count rate and... 84

Fig. 5-6. Linear electron accelerator in... 85

Fig. 5-7. Acceleration Module 87

Fig. 5-8. Acceleration Module 90

Fig. 5-9. Overview of Klystron 92

Fig. 5-10. Various types of neutron generation targets 96

Fig. 5-11. Configuration of target of neutron generator... 98

Fig. 5-12. Simple model of target... 98

Fig. 5-13. Neutron yields for various elements 100

Fig. 5-14. Neutron yield for various thicknesses with 35 and 20... 101

Fig. 5-15. Various configurations for thicknesses sensitivity analysis 102

Fig. 5-16. Energy deposition per unit mass for various types 103

Fig. 5-17. Total energy deposition for various types 103

Fig. 5-18. Various configurations for geometry sensitivity analysis 104

Fig. 5-19. Energy deposition per unit mass for various types 105

Fig. 5-20. Total energy deposition for various types 106

Fig. 5-21. Various configurations for gap sensitivity analysis 106

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