중성자차폐

Neutron Shielding. 핵분열 즉시 방출되는 즉발중성자와 같은 에너지가 매우 큰 고속중성자는 원자번호가 큰 원소인 납, 철 등과의 비탄성충돌을 통하여 약 0.5 MeV의 에너지까지 잘 감속된다. 여기까지 감속된 중성자는 원자번호가 큰 원소와의 충돌로는 거의 감속되지 않으며 원자번호가 낮은 원소(물이나 콘크리트와 같은 수소를 많이 함유한 물질)와의 탄성산란으로 감속이 잘 된다.

감속된 중성자는 대부분의 물질에 포획흡수되는데 이때 일반적으로과 감마선(2차 감마선) 방출이 수반된다. 이 때문에 중성자의 차폐에는 2차 감마선의 차폐도 고려해야 한다. 소규모 장치의 경우 중성자선원의 주위를 우선 철(비탄성산란에 의한 감속)로 둘러 싸고, 그 외측을 콘크리트, 파라핀 블록, 물 등의 차폐체로 둘러 쌈으로써 차폐를 잘 할 수 있다.

대형 상용원자로에서는 원자로 내부구조물(슈라우드와 배럴)과 그 사이를 흐르는 물이 이들을 담고 있는 원자로 용기의 차폐체 역할을 한다. 원전에서 원자로 용기는 교체 불가능 구조물이기 때문에 용기 수명이 다하면 원전은 세울 수 밖에 없으므로 원자로 용기의 수명을 결정짓는 핵심인자인 고속중성자에 의한 용기에의 시간누적 조사량(fluence)을 가급적 줄일 필요가 있다. 고속중성자가 적게 누설되도록 핵연료를 노심에 배치 (저누설 장전모형) 하거나 반경방향 반사체 설계 최적화 등이 대표적인 플루언스 저감 방안이다.

이 자료의 최초 작성 및 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr