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MCNP6 코드를 이용한 컨테이너 보안 검색용 전자 선형가속기 표적과 조준기에서 발생한 광중성자 특성에 관한 연구

A Study on Photoneutron Characteristics Generated from Target and Collimator of Electron Linear Accelerator for Container Security Inspection using MCNP6 Code

한국방사선학회논문지 2020년 14권 4호 p.455 ~ 465
이창호, 김장오, 이윤지, 전찬희, 이지은, 민병인,
소속 상세정보
이창호 ( Lee Chang-Ho ) - Inje University Department of Emergency Management
김장오 ( Kim Jang-Oh ) - Inje University Department of Emergency Management
이윤지 ( Lee Yoon-Ji ) - Inje University Department of Emergency Management
전찬희 ( Jeon Chan-Hee ) - Inje University Department of Emergency Management
이지은 ( Lee Ji-Eun ) - Inje University Department of Emergency Management
민병인 ( Min Byung-In ) - Inje University Department of Nuclear Applied Engineering

Abstract

본 연구 목적은 선형가속기 표적(Target) 및 조준기(Collimator)에서 발생한 광중성자 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 첫째, 표적은 단일물질 표적과 복합물질 표적으로 구성하였다. 둘째, 조준기 종류에 따라 원뿔형(Cone beam) 조준기와 부채꼴(Fan beam) 조준기로 구성하였다. 셋째, 부채꼴 조준기의 물질을 납(Pb)으로만 구성된 단일물질과 텅스텐(W)과 납으로 구성된 복합물질 조준기로 구성하였다. 연구 방법은 표적으로부터 100 cm 거리에서 가상의 구(Sphere) 표면에서 F2 Tally를 이용하여 광중성자 발생률과 에너지 스펙트럼을 계산하였다. 그 결과 광중성자 발생률은 첫째, 표적에 따라서는 20% 차이가 발생하였다. 둘째, 조준기의 종류에 따라서는 10% 차이가 발생하였다. 셋째, 조준기 물질에 따라서는 40% 차이가 발생하였다. 광중성자 스펙트럼에서도 평균 광중성자 플럭스(Flux)가 광중성자 발생량과 유사한 경향으로 나타났다. 이러한 결과로 9 MeV 선형가속기 광중성자 발생은 표적보다는 조준기에 의해 광중성자 발생이 증가하며, 조준기의 종류보다는 물질에 영향을 더 크게 받는 것을 확인할 수 있었다. 광중성자 발생이 적은 표적 및 조준기를 선택하여 운영하는 것이 가장 적극적인 방사선 방호가 될 것이다. 따라서, 본 연구는 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 도입 및 운영 그리고 방사선 방호에 유용한 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.

The purpose of this study is to evaluate the photoneutron characteristics generated by the linear accelerator target and collimator. The computer simulation design firstly, consisted of a target, a single material target and a composite material target. Secondly, it consisted of a cone beam and a fan beam depending on the type of the collimator. Finally, the material of the fan beam collimator is composed of a single material composed of only lead (Pb) and a composite material collimator composed of tungsten (W) and lead (Pb). The research method calculated the photoneutron production rate and energy spectrum using F2 tally from the surface of a virtual sphere at a distance of 100 cm from the target. As a result, firstly the photoneutron production rate was 20% difference, depending on the target. Secondly, depending on the type of the collimator, there was a 10% difference. Finally, depending on the collimator material, there was a 40% difference. In the photoneutron energy spectrum, the average photoneutron flux tended to be similar to the photoneutron production rate. As a result, it was confirmed that the 9 MeV linear accelerator photoneutron are production increased more by the collimator than by the target, and by the material, not the type of the collimator. Selecting and operating targets and collimator with low photoneutron production will be the most active radiation protection. Therefore, it is considered that this research can be a useful data for introducing and operating and radiation protection of a linear accelerator for container security inspection.

키워드

컨테이너 보안 검색 ; 선형가속기 ; 표적 ; 광중성자특성
Container security inspection ; MCNP6 ; Linear accelerator target ; Collimator ; Photonuclear characteristics

원문 및 링크아웃 정보

등재저널 정보

KCI