중성자 감쇄반응을 이용한 유해물질 탐지에 관한 연구

고승국,이희석,김대일,박수열,이보영 한국물리학회 2005 새물리 Vol.50 No.1

A feasibility study to develop detection techniques for hazardous materials was carried out. Fast neutrons were generated from a Bi target bombarded with a 2-GeV electron beam, and attenuation spectra of C, N and O were compared to the original spectra. The neutron energy was measured by using the time-of-flight method. The total cross-sections were obtained from the measured attenuation spectra and showed good agreement with the spectra in the ENDF-VI library. The resonance peaks were the keys in detecting plastic explosives in unknown substances. The transmittances of two materials, such as carbon and liquid nitrogen and carbon and liquid oxygen, were measured and compared to the calculated values from the ENDF-VI library. The peak energies in the of resonance region were investigated for both single and double samples, and the resonance peak energies identifying carbon, liquid nitrogen and liquid oxygen were selected. The spectral dependence on the geometrical distribution was observed by using a two detector system, and an analysis in a 2-dimension distribution was possible. 펄스형 고속중성자의 감쇄반응을 이용한 유기물질의 탐지기술을 연구하였다. 2 GeV 전자빔을 Bi 표적에 조사하여 연속 스펙트럼을 갖는 펄스형 중성자를 생성시켰으며 이 중성자를 C, N, O 시료에 투과시켜 투과 전후의 스펙트럼을 비교하였다. 스펙트럼비교에서 각 원소별 중성자 감쇄반응의 차이를 이용하여 미지시료의 원소들 함량을 결정하는 것이다. 중성자 에너지 스펙트럼은 TOF방법으로 측정하였고 스펙트럼 비교결과로부터 전반응단면적을 계산하여 ENDF-VI 자료와 비교하였다. C, N, O의 전반응단면적 비교결과 중성자 에너지 스펙트럼과 잘 일치하였으며, 공명영역의 극값에너지를 찾아 미지시료 검출에 적용하였다. 검색물질의 이차원분포를 측정하기 위하여 두 개의 검출기를 이용한 스펙트럼도 비교 분석 하였다.

탄산가스 레이저빔 조사에 의한 플라스마 발생

고승국,정기형 서울대학교 공과대학 1977 공대연구보고 Vol.9 No.2

유도전하 충전장치용 펠렛체인의 설계

고승국 울산대학교 1990 연구논문집 Vol.21 No.1

정전압가속기에서 일상적으로 사용하는 전하운반용 펠렛의 개선을 위해서 새로이 설계 제작하였다. 실험에서 제작한 구조는 각 펠렛의 연결부분을 단순화 시켜서 파손의 취약점을 제거하였다. 이 펠렛체인을 직경 25cm인 풀리를 이용하여 1200rpm으로 회전시키고 인덕터와 펠렛간의 간격을 6.5mm로 하여 작동시험을 한 결과 유도전압에 따른 발생전류는 0.87μA/KV로 측정되었다. Pellet chain and charge induction components which are used for charge carrying in electrostatic accelerators have been newly designed and manufactured. The structure for connecting parts of the pellet is simplified ; therefore the possibility of the breakage can be lowered. When the pellet chain is driven 1200rpm by the pulley with 25cm diameter and the gap between inductor and pellet is 6.5mm, the experimental value of current produced by carrying charges is 0.87μA/KV.

0.633㎛ 영역에서 설계된 위상변위차 박막계의 두께 오차에 대한 성능 분석

한성홍,고승국 울산대학교 1983 연구논문집 Vol.14 No.2

선형 편극된 광파가 45°로 입사할 때 원형 편극으로 반사시키는 위상변위차 다층박막계를 중심파장이 0.633μm인 영역(??)에서 설계하였다. 설계된 박막계는 이 영역에서 각 편극에 대한 반사율은 99.95%이상이었으며 위상변위차는 90°±0.15°이내에서 진동함을 알았다. 그리고 이 박막계에 두께 오차가 포함된 경우에 대하여 spectral performance를 계산하였다. 이 결과로 우리는 이 위상 변위차를 실제로 제작할 때는 가운데에 위치하는 박막층에 대하여 더 정밀히 thickness monitoring을 하여야 함을 알았다. We designed 20 layer thin film system which gives 90°differential phase shift between p-polarization and s-polarization in the region of 0.633μm(??). In this thin film system the reflectances of two polarizations are greater than 99.95% and the differential phase shift is within 90°±0.15. And we have calculated the spectral performance of this system whose thicknesses are involved errors. From these results it is found that we have to monitor more precisely the thicknesses located between 4th and 10th layer in producing this thin film system.

증기발생기 취출계통으로부터의 방사성 폐기물 방출에 관한 연구

고승국,이헌주 울산대학교 1982 연구논문집 Vol.13 No.2

증기발생기의 냉각수 취출에서 발생하는 방사선의 영향을 조사하기 위해서 설계상 방출량 10GPM일 때 외부에 나타나는 방사선 준위를 계산하였다. 이 결과 액체 취출물의 누적 총방사선 량은 12.574Ci/yr이며 기체로 방출되는 것은 주로 I-131 및 I-133으로 나타났다. To investigate the radioactive effects produced from the steam generator blowdown system, off-site radioactive levels are calculated for the design base of coolant effluents with 10 GPM. As a result, total accumulated radioactivity in the liquid from blowdown system is 12.574 Ci/yr and main constituents of discharge gages are I-131, I-133.

부유대역 결정정제를 위한 고주파유도로의 효율에 관한 연구

고승국,한성홍 울산대학교 1983 연구논문집 Vol.14 No.2

부유대역방법에 의한 결정정제를 위해서 4MHz고주파유도로의 발진회로와 가열코일의 효율을 조사하였다. 발진회로의 출력은 냉각수의 온도상승을 이용하여 측정한 결과 시료로 전달할 수 있는 효율은 60%정도이고 최대출력은 5kW였다. 또 가열코일의 모형실험에서는 solenoid형태가 spiral형태보다 열집중성이 좋은 것으로 나타났다. The efficiencies of the oscillating circuit and the work coil in the 4MHz radio-frequency induction furnace are investigated for refining the crystal by the floating zone method. Maximum output transferred to sample is 5kW and efficiency is measured about 60% with the calorimetry of the coolant in oscillating circuit. It is concluded that the solenoid type is preferable to the spiral type in the experiment of energy concentration.

마그네트론 스퍼터링에 의한 TiO_2 증착

류승완,고승국 울산대학교 2002 자연과학논문집 Vol.11 No.2

직류와 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 TiO_2 박막을 제작하였다. 석영 기판과 실리콘웨이퍼 기판을 사용하였으며 산소의 농도를 3∼30%의 범위로 하였다. DC/RF 스퍼터링 장치의 전원은 150W였고 타겟과 기판사이의 거리를 60㎜로 하였으며, 실험에서 증착 압력을 5× 10 exp (3)Torr로 유지하였다. 증착된 시료는 500℃의 온도에서 1시간동안 열처리하여 산소의 농도에 따른 TiO_2 박막의 구조적 특성들을 조사한 결과 박막의 굴절률은 산소농도의 증가에 따라서 감소하였다. TiO_2 thin films were deposited by DC and RF magnetron sputtering method. Quartz glass and Si-wafer were used as substrates. Oxygen concentration in sputter gas O_2/(O_2+Ar) was changed from 3% to 30% in DC magnetron sputtering. The sputtering pressure was maintained at 5× 10 exp (3)Torr and the DC/RF sputtering power was 150W. The target-to-substrate distance was 60㎜. Deposited samples were annealed at 500℃ for 60 minutes. Their structure properties of the deposited samples with different conditions of O_2 concentration and annealing temperature were investigated. Refractive indices of the films were decreased with increasing O_2 concentration in sputter gas.

고속중성자 감쇠에 의한 영상특성과 원자성분비 분석

박수열,고승국,이보영,이희석 한국물리학회 2006 새물리 Vol.53 No.3

The possibility of discriminating the shapes and the atomic ratios simultaneously for blind materials has been studied by using the attenuation of irradiated white fast neutrons with the MCNPX code simulations. Graphite, ammonium nitrate, C-4, and sugar were selected as testing materials. The neutron energy spectrum produced by bombarding 2-GeV incident electrons on the Pb or Bi target was adopted. Neutron detection with and without the blind material was done with a 2.4-cm wide, 2.4-cm high 5-cm long 17 x 17 square-type NE-102 plastic scintillator array with a total number of 289. The atomic ratios were determined by using the elemental effective cross sections to on fold the transmittances for the specific detector-shown apparent shape of the testing material and were compared with the true values derived from the molecular formulae. The atomic ratios of the tested materials wrapped with 2-mm aluminium bags were compared with the results obtained without the bag. Cadmium or tungsten was substituted as the interlayer material of the detectors to get more precise data, and the relative errors were reduced considerably. The atomic ratios and the radiograph obtained by using the MCNPX code simulation with the neutron spectrum produced by the 40-MeV incident electron beam correspond with the photoneutron results for a 2-GeV incident electron beam. 미지 시료에 연속스펙트럼의 고속 중성자를 조사하여 감쇠에 따른 특성을 MCNPX 코드를 사용한 모사로 분석하여 그 형태의 구별과 원자수비를 동시에 구할 수 있는 가능성을 연구하였다. 흑연과 질산암모늄, C-4, 설탕을 시험재료로 선택하였다. 중성자의 에너지 분포는 2 GeV 에너지의 전자빔이 납(Pb)표적에 조사되어 발생되는 스펙트럼을 적용하였다. 미지시료에 의한 감쇠 전후의 중성자는 폭과 너비가 2.4 cm이고 길이가 5 cm인 NE-102 검출기 289개를 17 x 17 형태로 정방형으로 배열하여 검출하였다. 물체의 형태를 명확히 나타낸 특정 검출기에 검출된 중성자의 투과도를 구성 원소의 유효단면적으로 전개하여 미지 시료의 원자수비를 구하고 분자식에의한 참값과 비교하였다. 미지시료가 2 mm 두께의 알루미늄 가방으로 둘러싸여 있을때의 원자수비와, 가방이 없을 때의 결과도 비교하였다. 검출의 정밀도를 높이기 위하여 검출기사이의 알루미늄격자를 카드뮴이나 텅스텐격자로 대치하여 상대오차를 줄였다. 40 MeV 의 전자빔이 Pb 표적에 충돌하여 발생하는 광중성자의 에너지 분포를 사용한 전산모사로 구한 복합물질의 영상과 원자수비 계산 결과는 2 GeV 에너지 전자빔에 의한 광중성자로부터의 결과와 잘 일치하였다.

핵융합 반응 생성입자의 플라즈마 대면물체에 대한 영향 분석

이보영,오주희,고승국,이희석 한국물리학회 2011 새물리 Vol.61 No.9

The effect of nuclear fusion, D-D and D-T, reaction products, such as 2.45 MeV and 14.06 MeV neutrons and 3.05 MeV protons with a PFC (plasma facing component) are analyzed by using simulations. The deposit energy and dpa(displacement per atom) according to the depth of the graphite/Cu/SS316L PFC are simulated by using the Monte Carlo PHITS code, and the heat load is analyzed by using the ANSYS-CFX code. The dpa in a full power year is found to be 0.47 dpa/FPY for graphite, 3.53 dpa/FPY for Cu and 2.62 dpa/FPY for SS316L. The distribution of the energy deposited by 14.06 MeV neutrons is 4times higher than that deposited by 2.45 MeV neutrons. The characteristics of the heat deposited by 2.45 MeV and 14.06 MeV neutron sources was simulated, and the temperature profile increased by less than 140℃for a 300sec irradiation. 핵융합 반응의 D-D반응과 D-T반응에서 생성되는 2.45 MeV 중성자, 14.06MeV 중성자와 3.02 MeV 양성자와 플라즈마 대면물체와의 반응을전산모사하여 분석하였다. 몬테카를로 코드인 PHITS (Particle and Heavy-Ion Transport code System)를 이용하여 Graphite/Cu/SS316L 로구성된 대면물체의 깊이에 따른 집적에너지와 손상 정도(dpa)를분석하였고, 유체동역학 분석 프로그램인 ANSYS-CFX를 이용하여 열적분포 특성을 분석하였다. 분석 결과 각 입자의 반응들을 고려한 구조재의특성에 따른 손상정도(dpa)는 graphite가 0.47 dpa/FPY이고, Cu는 3.53dpa/FPY이며, SS316L는 2.62 dpa/FPY이다. 집적에너지 계산결과는 14.06MeV 중성자가 2.45 MeV 중성자보다 4배 높게 평가되었다. 또한 2.45 MeV 중성자와 14.06 MeV 중성자에 의한 집적에너지를 열원으로 이용하여대면물체의 깊이에 따른 열분포 특성을 분석한 결과 300s 동안 열원을조사한 경우 온도 상승폭이 140℃이하로 나타나 재료 특성변화에 영향이 적음을 확인할 수 있다.

SNU 1.5MV 직렬형 반데그라프 가속기[III]

정기형,박혜일,고승국,최병호,최희동,박주식,우형주,문장은,조규성 서울대학교 공과대학 1984 공대연구보고 Vol.16 No.2