• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권1호
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• pp.22-28
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• 2013

Skyshine은 고에너지 가속기의 차폐 설계 시 반드시 고려되는 중요한 현상이다. 본 연구에서는 고에너지 전자 가속기에 대한 중성자 skyshine 평가 방법을 새롭게 제시하였으며 기존의 방법들과 비교하여 타당성을 검증하였다. 고에너지 전자가속기로부터 원거리 지역의 방사선량을 계산하기 위해 몬테카를로 코드, FLUKA와 PHITS를 이용하였다. 가속기 건물로부터 원거리 지역까지 도달하는 방사선장의 경로를 skyshine, direct, groundshine, multiple-shine으로 분류하였다. 분류된 각각의 성분이 총 유효선량에 기여하는 정도를 평가하였다. 방사선원 계산에는 10 GeV 전자가 두꺼운 표적에 입사하여 생성되는 중성자를 고려하였다. Groundshine 효과를 평가하기위해 PAL-XFEL의 건설부지토양에 대한 성분을 고려하였다. 가속기 건물로부터 비교적 가까운 50 m 미만에서는 direct와 groundshine 성분들이 총 유효선량에 대부분 기여하였다. 가속기 터널로부터 거리가 멀어질수록 skyshine 성분의 기여도가 증가하였다. 평가된 skyshine 성분에 대한 유효선량은 기존에 skyshine 선량을 계산할 때 사용되었던 반실험식 중 전자가속기를 이용한 실험결과에 기반한 Rindi의 식과 가장 잘 일치하였다. 간이계산코드 SHINE3의 결과와 20% 이내로 일치하였다. 모든 성분이 포함된 총 유효선량은 기존의 평가방식에 비해 10배 정도 크게 평가되었다. 가속기 터널로부터 원거리 지역에 대한 선량평가계산에서 mutiple-shine 성분의 영향은 skyshine 성분보다 더 크다는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.109-109
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• 2013

고주파 가속기의 전자선원의 설계 및 제작검증을 위한 hot-firing station을 설계하였다. 본 장치는 전자총의 빔 사이즈, 빔 전류 등을 측정할 수 있는 기기로 전원장치부, 고진공 챔버, 측정장치부 등 크게 세 부분으로 이루어져 있다. 특히 전원장치는 이중에너지 모드를 구현할 수 있도록 에너지의 크기가 다른 두개의 전자총 펄스를 생산해 낼 수 있도록 설계되었다. 고진공 챔버는 고전압 절연체를 이용하여 제작되었으며, 스크롤(건식) 펌프 와 터보 분자펌프를 이용하여 $10^{-7}$ torr 저/고진공 배기를 수행한 뒤, 이온 펌프를 이용하여 $10^{-8}$ torr까지 초고진공 배기를 수행할 수 있도록 설계하였다. 전자총으로 부터 나오는 전자들의 특성을 분석하기 위하여 패러데이 컵과 YAG 스크린을 설치하였다. 패러데이 컵은 전자빔의 인출 파형및 빔 전류를 측정하고, YAG 스크린은 CCD 카메라와 컴퓨터를 이용하여 전자빔의 균일도를 측정하여 정보를 얻도록 한다. 진공 쳄버의 최대 진공배기는 $10^{-9}$ torr이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.111.1-111.1
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• 2013

전자가속기는 대표적인 방사선 발생장치 중의 하나로서, 오랜 세월 동안 연구개발 되어왔으며 의료 및 산업현장에서 활용되어 왔고 그 이용분야도 매우 폭넓다. 전자가속기는 최근 들어 기술이 확산되고 성능이 고도화되면서 그 활용과 함께 전자가속기 개발 및 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 연구개발에 있어 전자가속기의 가속관 제작은 가장 기본이 되는 중요한 부분 중에 하나이다. 가속관제작에 있어서 RF parameter들인 resonance frequency, bandwidth, 10 GHz 범위의 higher order modes와 quality factor는 가속관에서 중요한 특성이다. 본 연구에서는 9, 6 MeV 에너지를 가지는 2856 MHz의 고주파 전자가속기의 가속관 설계, 제작 및 튜닝에 있어서 network analyzer를 이용하여 RF parameter를 측정하여 가속관의 특성을 분석한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.110-110
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• 2013

진공중을 전파하는 번치된 전자빔은 공간전하 효과로 빔이 퍼지게 된다. 본 연구의 중점 내용은 S-band 고주파 전자 가속기를 개발하는데 있다. 전자 가속기란 전자를 수 MeV의 에너지로 가속시키는 장치이다. 가속기의 중요한 3대 요소는 진공, 전자석, RF이다. 본 연구에서는 가속기에서 중요한 좋은 진공상태에서 좋은 전자석을 사용하여 실험하였다. S-band(2852~2860 MHz) 고주파 전자가속기의 캐비티내 전기장의 효과로 가속되는 번치된 전자빔의 집속 및 스티어링 효과를 얻기 위하여 스티어링 및 솔레노이드 전자석을 제작하여 실험에 사용하였고, 실제 빔을 인출 후 포커싱 및 스티어링 효과를 관찰 할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.435-450
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• 2006

자유전자레이저는 고에너지 전자빔의 운동에너지를 빛 에너지로 바꾸는 장치로서, 다른 어떤 종류의 광원으로도 제공할 수 없는 넓은 범위의 파장가변성과 우수한 분광특성을 갖고 있어, 기초연구에서부터 산업응용에 이르기까지 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 논문에서는 자유전자레이저의 원리와 특성, 요소기술을 소개하고, 최근 주목받고 있는 테라헤르츠파 자유전자레이저와 에너지 회수형 고출력 자유전자레이저에 대하여 자세하게 소개하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.494-494
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• 2012

최근에 현대 물리학과 과학의 정점에 있는 초전도가속기 같은 고에너지 빔 가속기 시스템에서 Diocotron instability의 연구가 재조명 되고 있다. 환형의 전자 빔 사이로 프로톤 빔을 통과시키는 구조로써 자기장과 회전하는 전자빔의 상호작용에 기초를 두고 있으며 이 환형의 전자 빔이 고에너지의 프로톤 빔을 집속하는 역할을 한다. 하지만 전자빔이 진행함과 동시에 왜곡되는 현상이 발생하는데 이 왜곡되는 현상을 충분히 조절하지 못한다면 프로톤 빔의 손실과 가속하는 빔의 에너지 저하를 초래하게 될 것이고 또한 실험장치 자체에도 큰 결함을 발생 시킬 수 있다. 따라서 Diocotron instability는 가속기를 활성화 하는데 주요한 테마가 될 것이다. 환형의 전자 빔 층은 정전기적 효과로 인해서 안쪽과 바깥쪽의 속도차가 발생하게 되고 이로 인하여 drift instability 가 발생하게 되어서 왜곡이 발생하고 결국에는 몇 개의 소용돌이를 생성하게 된다. 본 연구에서는 이를 2차원 원통형 구조의 Particle-in-cell 시뮬레이션을 통하여 연구하였으며 자기장의 효과에 따른 환형의 전자빔의 왜곡현상을 지연시키는 방안에 중점을 두었다. 특히 자기장의 세기, 전자빔의 밀도, 전자빔 층의 두께, 전자빔의 프로필의 차이에 의한 결과로 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.111.2-111.2
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• 2013

고주파 전자가속기는 고출력 RF 시스템으로 구동된다. 이러한 고주파 전자가속기에서 고출력 RF 시스템은 종종 고출력 방전으로 인해 가속관에 손상을 입힐 수 있기 때문에 조심스럽게 RF conditioning을 진행 하여야 한다. 일반적으로 RF conditioning은 아주 긴 시간을 필요로 하고, RF 출력을 서서히 높여가며 진행할 필요성이 있다. 한국원자력연구원에서는 9 MeV와 6 MeV 에너지를 출력하기 위해서는 가속관으로 RF 입력을 약 5.5 MW까지 RF conditioning을 진행하여야 한다. 따라서, 본 연구에서는 Klystron 최대 출력이 약 5.5 MW로 한국원자력연구원에서 개발된 S-band (2,856 MHz) RF 전자가속관에 RF conditioning을 진행 하였다. 가속관의 진공을 약 1.0e-7을 유지하면서 반복률을 10 Hz부터 180 Hz로 증가시켰고, RF 입력 파워는 약 6 MW까지 RF conditioning을 진행 하였다. 그 결과 짧은 시간에 RF commissioning을 진행할 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.161-163
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• 2006

포항가속기는 선형가속기 및 저장링을 통하여 2.5Gev의 고에너지 전자빔 생성과 저장, 유지 되고 있다. 저장링에서 안정적으로 방사광을 추출하여 각종 실험 및 연구를 위하여 이를 제공하고 있다. 이를 위해서 전자가 매우 안정적이고 높은 집적도를 가진 전자다발 형태로 유지되어야 한다. 전자다발의 집적도가 높을수록 전자간의 상호 간섭으로 보유에너지가 더 빠른 시간에 소진되어 전자빔의 수명이 짧아진다. 3차 하모닉 RF 공동기는 전자다발의 운동방향으로 길게 늘려서 전자밀도를 줄여 전자빔의 운전수명을 개선하기 위한 장치이다. 공동기의 제작은 소재준비, 성형, 가공, 용접, 연마, 열처리 등의 여러 공정을 거쳐 완료된다. 본 보고서에서는 공동기의 제작 공정 중 전자빔을 이용한 시험용접, 본용접, 용접부 검사 및 용접부의 연마와 결과에 대하여 기술하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권2호
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• pp.97-103
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• 2005

본 연구에서는 몬테칼로 계산(MCNPX 2.4.0)을 이용하여 24MV 의료용 선형가속기에서 발생하는 이차중성자의 에너지분포와 선량계산을 수행하였다. 먼저 선형가속기 두부(head)에서 방출되는 광자와 중성자의 에너지분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 광자와 중성자의 흡수선량을 계산하였다. 몬테칼로 계산결과 물표면에서 5cm까지 중성자의 흡수선량은 $0.66\~0.35mGy/photon\;Gy$로 나타났으며, 상호작용 자료를 이용한 근사적 계산결과는 전자평형 깊이에서 0.52mGy/photon Gy로 나타났다. 다른 연구결과들과 비교를 통하여 본 연구가 고에너지 선형가속기에서 발생되는 중성 자의 선량평가에 응용될 수 있음을 제시하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1457-1458
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• 2006

좁은 공간에 고출력 고에너지 레이저를 집속할 때 발생하는 고밀도, 고에너지 플라즈마 연구는 상태방정식, 실험실 천체물리, 전자가속 둥 기초 분야 뿐 아니라 X-선 및 극자외선 광원 개발, 원전 유지보수 등 다양한 산업 활용 분야를 갖고 있어 최근 미국, 프랑스, 일본, 중국 등 선진강대국에서 크게 주목 받고 있는 연구 분야이다. 한국원자력연구소는 물리나 광학의 원천기술 뿐 아니라 미래 산업에 파급효과 큰 플라즈마 기반 연구를 위하여 1 kJ급 고에너지 Nd:Glass 레이저 시설을 구축하고 있다.