극저준위 감마선 분광시스템의 백그라운드 저감화를 위한 중성자 차폐체 설계

Design of Neutron Shielder for Reducing Background of Low Level Gamma Ray Spectrometer

극저준위 방사능측정시스템의 백그라운드에 영향을 주는 중성자를 차폐하기 위한 차폐체를 설계하였다. 중성자 차폐방법은 고 밀도 폴리에틸렌을 이용하여 고속중성자를 감속한 후 $B_4C$를 이용하여 감속된 열중성자를 흡수하는 방법을 이용하였다. 몬테카를로 모사방법인 MCNP4B 코드를 이용하여 계산한 결과 고 밀도 폴리에틸렌의 두께가 10 cm 일 때 열중성자속이 최대가 되는 것으로 나타났으며 감속된 중성자의 흡수는 용제에 자연상태의 $B_4C$ 분말을 30 w% 섞을 경우 2 mm의 두께에서 94%의 중성자 흡수가 일어나는 것으로 나타났다. 또한 몬테카를로 모사를 통한 계산결과의 타당성 여부를 조사하기 위하여 중성자 차폐실험 장치를 제작하여 실험 결과와 비교하였으며, 비교 결과 실험값과 일치하는 것으로 나타났다.

In order to shield the neutrons affecting the background of Low Level Gamma Ray Spectrometer, a neutron shielder was designed. The method used in this study for neutron shielding was the deceleration of fast neutrons by high density polyethylene(HDPE) and the absorption of those slowing-down neutrons by $B_4C$. The calculation results of neutron Interaction in HDPE using Monte Carlo simulation code MCNP4B showed that the thermal-neutron flux was maximum at 10 cm thickness of HDPE. The results also showed that 95% of the thermal neutrons were absorbed by 2 mm thickness of $B_4C$ absorber Consisted of 30 w% $B_4C$ and 70 w% polymer. The results of the Monte Carlo calculation were in good agreement with the experimental value obtained by a neutron shielding apparatus designed for this purpose.