• 천문학회보
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• 제46권1호
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• pp.27.4-28
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• 2021

Since the first direct detection of the gravitational waves in 2015, more than 50 events coming from the merging of compact binaries composed of black holes and neutron stars have been observed. The simultaneous detection of gravitational waves and electromagnetics waves from the merging of neutron stars opened up multi-messenger astronomy. The forthcoming observations with better sensitivity by the network of ground based detectors will enrich the gravitational wave source populations and provide valuable information regarding stellar evolution, dynamics of dense stellar systems, and star formation history across the cosmic time. The precision of the Hubble constant from the distance measurement of gravitational sources will improve with more binary neutron star events are observed together with the aftweglows. I will also briefly cover the expected scientiic outcomes from the future detectors that are sensitive to much lower frequenies than current detectors.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권4호
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• pp.172-178
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• 2013

본 연구에서는 미래 파이로 시설에서의 핵물질 계량 연구를 위하여 개발하고 있는 통합비파괴측정장치(Unified Non-Destructive Assay, UNDA)의 중성자 검출 효율을 MCNPX 코드를 이용하여 평가하였다. 검출 효율 평가는 두 개의 다른 설계안의 UNDA에 대하여 수행되었으며, $^{252}Cf$ 중성자 발생 선원 위치에 따른 검출 효율 평가와 감손우라늄의 용기 두께 및 위치에 따른 검출 효율 평가를 수행하였다. $^{252}Cf$ 중성자 선원의 위치에 따른 UNDA의 검출 효율 결과는 6.83%부터 13.35%까지 분포로 나타났으며, $^{252}Cf$ 선원이 장치 내부의 상단에 위치할수록 검출 효율은 증가 후 감소하는 경향을 나타냈고, 선원이 외각에 위치될수록 효율이 증가하는 경향을 보였다. 감손우라늄 용기의 두께 및 위치에 따른 검출 효율 평가에서는 용기 두께가 증가할수록 검출 효율은 낮아지는 경향을 보이며, 용기 위치가 장치 상부에 위치될수록 효율은 감소하고, 외각에 위치할수록 효율은 증가하였다. 검출 효율은 $^{252}Cf$ 선원의 경우보다 약간 높게 나타났다(10.31~13.61%). 또한, 장치 상단에 고밀도 폴리에틸렌 덮개가 있는 설계안이 덮개가 없는 설계안 보다 평균적으로 약 2% 정도 중성자 검출 효율이 높은 것으로 평가되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권1호
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• pp.48-55
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• 2017

Background: Simultaneous detection of neutrons and gamma rays have become much more practicable, by taking advantage of good gamma-ray discrimination properties using pulse shape discrimination (PSD) technique. Recently, we introduced a commercial CLYC system in Korea, and performed an initial characterization and simulation studies for the CLYC detector system to provide references for the future implementation of the dual-mode scintillator system in various studies and applications. Materials and Methods: We evaluated a CLYC detector with 95% $^6Li$ enrichment using various gamma-ray sources and a $^{252}Cf$ neutron source, with validation of our Monte Carlo simulation results via measurement experiments. Absolute full-energy peak efficiency values were calculated for gamma-ray sources and neutron source using MCNP6 and compared with measurement experiments of the calibration sources. In addition, behavioral characteristics of neutrons were validated by comparing simulations and experiments on neutron moderation with various polyethylene (PE) moderator thicknesses. Results and Discussion: Both results showed good agreements in overall characteristics of the gamma and neutron detection efficiencies, with consistent ~20% discrepancy. Furthermore, moderation of neutrons emitted from $^{252}Cf$ showed similarities between the simulation and the experiment, in terms of their relative ratios depending on the thickness of the PE moderator. Conclusion: A CLYC detector system was characterized for its energy resolution and detection efficiency, and Monte Carlo simulations on the detector system was validated experimentally. Validation of the simulation results in overall trend of the CLYC detector behavior will provide the fundamental basis and validity of follow-up Monte Carlo simulation studies for the development of our dual-particle imager using a rotational modulation collimator.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.1024-1029
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• 2022

Composite scintillation screens on a base of Gd_1.2Y_1.8Ga_2.5Al_2.5O₁₂:Ce (GYAGG) scintillator have been evaluated for neutron detection. Besides the powdered scintillator, the composite includes ⁶LiF particles; both are merged with a binder and deposited onto the light-reflecting aluminum substrate. Results obtained demonstrates that screens are suitable for use with a silicon photomultiplier readout to create a prospective solution for a compact and low-cost thermal neutron sensor. Composite GYAGG/⁶LiF scintillation screen shows a pretty matched sensitivity and γ-background rejection with a widely used ZnS/⁶LiF screens however, possesses forty times faster response.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권2호
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• pp.235-246
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• 2023

Neutron resonance transmission technique was applied for assaying isotopic fissile materials produced in the pyro-process. In each process of the pyro-process, a different composition of the fissile material is produced. Simulation was basically performed on ²³⁵U and ²³⁹Pu assay for TRU-RE product, hull waste, and uranium addition. The resonance energies were evaluated for uranium and plutonium in the simulation, and the linearity in the detection response was examined on the fissile content variation. The linear resonance energies were determined for the analysis of ²³⁵U and ²³⁹Pu on the different fissile materials. For enriched TRU-RE assay, the sample condition was suggested; The sample density, content, and thickness are the key factors to obtain accurate fissile content. The detection signal is discriminated for uranium and plutonium in neutron resonance technique. The transmitted signal for fissile resonance has a direct relation with the content of fissile. The simulation results indicated that the neutron resonance technique is promising to analyze ²³⁵U and ²³⁹Pu for various types of the pyro-process material. An accurate fissile assay will contribute toward safeguarding the pyro-processing system.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권2호
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• pp.79-86
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• 2015

헬륨-3는 높은 반응효율, 장시간 사용가능성, 감마선에 대한 낮은 반응확률 등과 같은 장점들을 가지고 있기 때문에 대부분의 중성자 검출기의 반응물질로 사용되어 왔다. 그러나 지난 몇 년 사이 전세계적인 헬륨-3의 부족으로 인해 기체의 수급이 어려워지고 있고 이에 따라 가격이 급격히 증가하게 되었다. 이러한 이유로 헬륨-3 대체 물질들을 이용한 고효율의 중성자 검출기의 개발에 대한 연구가 많은 연구그룹에 의해 활발히 진행되기 시작하였다. 이러한 연구에서는 다양한 물질들을 이용하고 있으며, 이 중에서 붕소-10은 다른 대체물질과 비교할 때 상대적으로 높은 중성자 반응확률, 낮은 감마반응효율, 물질의 안정성, 가격적 이점 그리고 기존 헬륨-3를 이용한 검출기의 계측회로의 재활용 가능성 등과 같은 장점들 때문에 많은 연구그룹에서 붕소-10을 이용한 중성자 검출기 개발을 진행하고 있다. 본 논문에서는 중성자 검출기에 사용될 수 있는 붕소-10 박막을 개발하고 이에 대한 성능평가를 수행하였다. 중성자 검출기의 반응물질로 붕소-10을 사용하기 위해서는 중성자와 붕소-10이 반응하여 생성되는 이차방사선을 측정할 수 있어야 한다. 본 연구에서 활용한 기체충진형 중성자 검출기의 경우 붕소-10을 얇은 박막 형태로 제작하여 중성자와 반응하여 생성된 이차방사선이 기체를 이온화 시켜서 생성되는 이온쌍을 측정하는 방법을 이용한다. 그러므로 중성자 반응효율과 이차방사선의 재흡수율을 고려한 붕소-10(탄화붕소)의 적절한 두께를 선정할 필요가 있다. 이를 위해서 본 논문에서는 몬테칼로 기법을 이용하는 MCNP6를 이용하여 다양한 두께에 따른 중성자신호수집효율의 변화를 계산하였다. 또한, 스퍼터링 기법을 이용하여 다양한 두께의 박막을 제작하고 이를 이용하여 중성자 반응신호를 측정하였다. 그리고 제작된 박막의 2차원 모니터링을 위한 다중선 비례계수기의 적용가능성을 타진하기 위해 제작된 붕소박막이 설치된 2차원 다중선 비례계수기를 제작하고 중성자 응답 특성을 평가하였다.

• 분석과학
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• 제16권5호
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• pp.1041-1051
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• 2003

즉발감마선 중성자방사화법 (PGAA)은 시료내 미량 및 주원소를 빠르게 비파괴적으로 분석하는 방법으로 주로 광물, 금속, 석탄, 시멘트, 석유, 코팅, 제지 등 다양한 산업체에서 실시간 분석법으로 매우 유용하다. 이 방법은 제약과 관련된 산업체 또는 연구업무에도 활용되며, 마약 또는 폭발물과 같은 위험물질의 탐지에도 이용되고 있다. 본 총설은 즉발감마선 중성자 방사화법의 현재의 기술현황과 앞으로 연구추진 경향에 대하여 서술하였다. PGAA 시스템은 중성자 선원, 증성자 핵반응으로부터 발생하는 즉발감마선을 측정하기위한 다중채널분석기와 A/D 변환기 등의 전자모듈과 고분해능 HPGe 검출기로 구성된다. 속중성자의 콤프턴 산란에 의한 높은 바탕값은 감마-감마 동시계수장치의 도입으로 개선될 수 있다. 현재 $^{252}Cf$를 사용한 즉발감마선 중성자 방사화 장치는 수용액중에 존재하는 원소들의 실시간분석을 위해 한국원자력연구소에서 개발중에 있다. 이 장치는 다양한 마약 및 폭발물 또는 화학무기의 탐지에도 응용될 수 있다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권1호
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• pp.35-37
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• 2005

한국원자력연구소의 방사선 검출기 연구팀에서는 가스 전자 증폭기를 이용하여 고효율 중성자 검출기를 개발하고 있다. 이중 가스 전자 증폭기를 제작하였고 Ar/Isobutane 혼합기체에서 동작시켰다. 고효율 중성자 검출기에 적용하기 위해서 다중 가스 전자 증폭기 포일 양면에 중성자 변환 물질인 $^6Li$ 또는 $^{10}B$를 코팅하는 것이 고려되었다. 중성자 검출을 위한 박막의 최적화된 두께를 MCNP와 SRIM으로 계산하였다. 중성자 검출 효율은 박막을 구성하는 화합물과 박막 두께를 변화시키면서 계산하였다. 열중성자는 drift plate에 중성자 반응 박막을 입힌 GEM 검출기에 의해서 측정되있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제5권3호
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• pp.191-201
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• 1973

MeV 영역의 속중성자분광을 위해 재래의 radiator system을 개량하여 ringshaped vertical radiator와 cone-shaped horizontal radiator를 공용한 특수한 recoil proton radiator assembly를 사용함으로서 energy 분해능의 저하없이 검출효율을 높이도록 recoil Proton telescope detector를 설계ㆍ제작하였다. 이 검출기에는 입사중성자속에 대한 Si(ti) 검출기의 직접노출을 피함으로서 background를 줄일수 있도록 입사중성자차폐부도 고안 내장되어 있다. 이 개량된 recoil proton telescope detector의 검출효율 및 energy 분해능을 중성자 energy 1-15 MeV에 대하여 radiator system과 Si(Li) 검출기사이의 거리변화에 따라 이론적인 계산치로 도출ㆍ표시하였으며, 실험적검증의 예로서 이 거리를 29cm로 하고 중성자 energy를 14.1 MeV로 하였을 때의 검출기의 제특성측정결과를 얻어 분석하였다. 측정결과의 분석에 의하면 이론에서 추정된것처럼 혼합형 radiator system을 사용하였을 때의 검출 효율은 단일 radiator system을 사용한 재래식 검출기의 검출효율의 2.2배의 증가를 보인데 반하여 energy 분해능의 저하는 불과 30%, background의 증가는 약40% 말만임을 알수가 있었다. 또한 측정에 의한 14.1 MeV 중성자에 대한 energy 분해능은 3.9% FWHM었는데, 이는 이논적인 3.7% FWHM와 거의 완전한 일치를 보이고 있음도 입증되였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권7호
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• pp.921-928
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• 2013

A future nuclear energy system is being developed at Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), the system involves a Sodium Fast Reactor (SFR) linked with the pyro-process. The pyro-process produces a source material to fabricate a SFR fuel rod. Therefore, an isotopic fissile content assay is very important for fuel rod safety and SFR economics. A new technology for an analysis of isotopic fissile content has been proposed using a lead slowing down spectrometer (LSDS). The new technology has several features for a fissile analysis from spent fuel: direct isotopic fissile assay, no background interference, and no requirement from burnup history information. Several calculations were done on the designed spectrometer geometry: detection sensitivity, neutron energy spectrum analysis, neutron fission characteristics, self shielding analysis, and neutron production mechanism. The spectrum was well organized even at low neutron energy and the threshold fission chamber was a proper choice to get prompt fast fission neutrons. The characteristic fission signature was obtained in slowing down neutron energy from each fissile isotope. Another application of LSDS is for an optimum design of the spent fuel storage, maximization of the burnup credit and provision of the burnup code correction factor. Additionally, an isotopic fissile content assay will contribute to an increase in transparency and credibility for the utilization of spent fuel nuclear material, as internationally demanded.