컨테이너 보안 검색용 9 MeV 전자 선형가속기에서 발생한 방사화 특성평가에 관한 연구

• 영문명: A Study on Activation Characteristics Generated by 9 MeV Electron Linear Accelerator for Container Security Inspection
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 이창호(Chang-Ho Lee) 김장오(Jang-Oh Kim) 이윤지(Yoon-Ji Lee) 전찬희(Chan-Hee Jeon) 이지은(Ji-Eun Lee) 민병인(Byung-In Min)
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』 제14권 제5호, 563~575쪽, 전체 13쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2020.10.30

국문 초록

본 연구 목적은 컨테이너 보안 검색용 선형가속기에서 발생하는 방사화 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 첫째, 표적은 텅스텐(Z=74) 단일물질 표적 및 텅스텐(Z=74)과 구리(Z=29) 복합물질 표적으로 구성하였다. 둘째, 부채꼴(Fan beam) 조준기는 물질에 따라 납(Z=82) 단일 물질과 텅스텐(Z-74)과 납(Z=82)의 복합물질로 구성하였다. 셋째 선형가속기가 위치한 방(Room)의 콘크리트는 Magnetite type 및 불순물(Impurity)을 포함하였다. 연구 방법은 첫째, MCNP6 코드를 이용하여 선형가속기 및 구조물을 F4 Tally로 광중성자 플럭스(Flux)를 계산하였다. 둘째, MCNP6 코드에서 계산된 광중성자 플럭스를 FISPACT-II에 적용하여 방사화 생성물을 평가하였다. 셋째, 방사화 생성물의 비방사능을 통해 해체 평가를 진행하였다. 그 결과 첫째, 광중성자 분포는 표적에서 가장 높게 나왔으며, 조준기 및 10 cm 깊이의 콘크리트 순으로 나타났다. 둘째, 방사화 생성물은 텅스텐 표적 및 조준기에서 W-181, 불순물이 포함된 콘크리트에서 Co-60, Ni-63, Cs-134, Eu-152, Eu-154 핵종이 부산물(by-product)로 생성되었다. 셋째, 해체 시 텅스텐 표적은 90일 이후 자체 처분 허용 농도를 만족하는 것으로 보였다. 이러한 결과는 9 MeV 에너지에서의 광중성자 수율(Yield) 및 방사화 정도가 미미한 것으로 확인할 수 있었다. 하지만, 선형가속기 텅스텐 표적 및 조준기에서 발생한 W-181은 수리를 위한 분해 시 피폭의 영향을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구는 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 방사화된 부품관리에 관한 기초 자료를 제시한 것이다. 또한, 컨테이너 보안 검색용 선형 가속기 해체 시 자체처분을 만족하는 농도 기준을 입증하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

영문 초록

The purpose of this study is to evaluate the activation characteristics that occur in a linear accelerator for container security inspection. In the computer simulation design, first, the targets consisted of a tungsten (Z=74) single material target and a tungsten (Z=74) and copper (Z=29) composite target. Second, the fan beam collimator was composed of a single material of lead (Z=82) and a composite material of tungsten (Z-74) and lead (Z=82) depending on the material. Final, the concrete in the room where the linear accelerator was located contained magnetite type and impurities. In the research method, first, the optical neutron flux was calculated using the MCNP6 code as a F4 Tally for the linear accelerator and structure. Second, the photoneutron flux calculated from the MCNP6 code was applied to FISPACT-II to evaluate the activation product. Final, the decommissioning evaluation was conducted through the specific activity of the activation product. As a result, first, it was the most common in photoneutron targets, followed by a collimator and a concrete 10 cm deep. Second, activation products were produced as by-products of W-181 in tungsten targets and collimator, and Co-60, Ni-63, Cs-134, Eu-152, Eu-154 nuclides in impurity-containing concrete. Final, it was found that the tungsten target satisfies the permissible concentration for self-disposal after 90 days upon decommissioning. These results could be confirmed that the photoneutron yield and degree of activation at 9 MeV energy were insignificant. However, it is thought that W-181 generated from the tungsten target and collimator of the linear accelerator may affect the exposure when disassembled for repair. Therefore, this study presents basic data on the management of activated parts of a linear accelerator for container security inspection. In addition, When decommissioning the linear accelerator for container security inspection, it is expected that it can be used to prove the standard that permissible concentration of self-disposal.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

Ⅲ. RESULT

Ⅳ DISCUSSION

Ⅴ. CONCLUSION

Reference

키워드

컨테이너 보안 검색 선형가속기 방사화 생성물 Container security inspection MCNP6 FISPACT-II(4.0) Linear accelerator Activation Product