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원자력발전소 및 입자 가속기 등 상용화된 원자력관계시설에서는 해당 시설 내부의 구조 및 위치 등에 따라 다양한 에너지를 가진 중성자스펙트럼을 나타내며 이에 대한 중성자선량 평가 및 작업자의 방사선방호 조치에 대한 수요는 점차 증가하고 있다. 중성자스펙트럼을 측정하기 위해서 일반적으로 보너구 스펙트로메터가 많이 이용된다. 보너구 스펙트로메터를 이용한 중성자 스펙트럼 측정의 경우 중성자검출기의 반응함수, 초기추정 스펙트럼, 계수율 측정값을 사용하여 중성자스펙트럼 언폴딩을 수행하게 된다. 본 연구에서는 MC50 사이클로트론에서 발생하는 중성자스펙트럼을 LiI 섬광검출기 기반의 보너구 스펙트로메터를 이용하여 측정하였으며 표적에 입사되는 양성자 에너지와 위치에 따른 중성자선속, 중성자 평균에너지 및 선량률 자료를 정량적으로 평가하였다.

Operational nuclear facilities such as nuclear power plants and particle accelerators show various neutron spectra according to the type of facilities and specific position. Necessities of neutron dose management and neutron monitoring for radiation protection of radiation workers in such a kind of facilities have continuously increased in recent years. Bonner sphere spectrometers are widely used for measurement of neutron spectra. Data on response function of neutron detector, default neutron spectra and count rates of Bonner sphere spectrometer are required to obtain unfolded neutron spectra in specific workplaces. In this study, we carried out measurement of neutron spectra produced in MC50 cyclotron using Bonner sphere spectrometer with LiI scintillation detector. Additionally, we estimated quantitative data on neutron flux, mean neutron energy and ambient dose equivalent rate according to the incident proton energies and positions in MC50 cyclotron.

핵임계 사고시에 방출되는 즉발중성자 스펙트럼을 두개의 스펙트럼 매개변수를 갖는 일반화된 Cranberg 식으로 표시할 수 있다고 가정한 다음, 이들 매개변수를 변화시키면서 몇개의 발단 방사화검출체에 대한 평균핵반응단면적의 변화를 고속전자계산기로 계산하였다. 평균핵반응 단면적은 스펙트럼 변화에 따라 민감하게 변화하는데 발단 방사화 에너지가 높을수록 그 변화정도가 심한것 같았다.

On the assumption that the spectral distribution of prompt fission neutrons released from supercritical accidents can be expressed by the generalized Cranberg form with two spectral parameters, which is then transformed into the single parameter form, a variation of the fission spectrum-averaged cross-sections for some threshold reactions with varying the spectral parameter has teen calculated using an electronic computer. It appears that the average cross-sections are very sensitive to the spectral deformation, especially those for the detectors having the threshold at high neutron energy are high compared to those for the detectors of which the threshold energies are comparatively low.

원자로(TRIGA MARK-II)노심의 특정위치에서 0.5 Mev 이상의 고속중성자 스펙트럼을 발단검출기(Threshold detector)를 사용하여 실험적으로 측정하였다. 발단검출기의 실험적인 방사화자료로서 결정되는 일련의 적분방정식에 대한 근사해를 얻기 위하여 최소자승법의 개념을 이용한 급수전개법을 사용하였다. 상이한 가중함수 (weighting function)를 사용하므로서 해답에 미치는 영향을 각측정에서 분석 검토하였다. 이방법의 사용에 관련되는 수치계산을 수행하기 위하여 UNIVAC 1106전자계산기를 위한 계산코드를 준비하였다. 본 연구에서 얻은 미분적 고속중성자 스펙트럼은 독립적으로 다군 수송이론에 의하여 얻은 결과와 잘 일치하였다.

The differential fast neutron spectra above 0.5 Mev at particular spatial positions in tile reactor(TRIGA MARK-II) core has been determined experimentally using several threshold activation detectors. The series expansion technique utilizing the concept of least squares optimization was used to obtain an approximate solution to the set of integral equations which are defined by the experimentally determined activation data. The influence of use of different weighting functions in the solution was analyzed in each measurement. To carry out the necessary mathematical calculations, a computer code for the UNIVAC 1106 digital computer has been prepared. Good agreement was achieved between the differential fast neutron spectra determined in this work and the computed flux determined independently using space-independent multigroup transport theory.

This paper describes a computational approach to the quantification of primary damage under irradiation and demonstrates the effect of neutron energy spectra on the formation of the displacement cascade. The development of displacement cascades in ${\alpha}-Iron$ has been simulated using the MOLDY code - a molecular dynamics code for simulating radiation damage. The primary knock-on atom energy, key input to the MOLDY code, was determined from the SPECTER code calculation on two neutron spectra. The two neutron spectra include; (i) neutron spectrum in the instrumented irradiation capsule of the high-flux advanced neutron application reactor (HANARO), and (ii) neutron spectrum at the inner surface of the reactor pressure vessel steel for the Younggwang nuclear power plant No.5 (YG 5). Minor differences in the normalized neutron spectra between the two spectra produce similar values of PKA energy, which are 4.7 keV for HANARO and 5.3 keV for YG 5. This similarity implies that primary damage to the components of the commercial nuclear reactors should be well simulated by irradiation in the HANARO. Moreover, the application of the MD calculations corroborates this statement by comparing cascades simulation results.

핵분열 중성자스펙트럼이 원자로핵계산에 미치는 영향을 고속임계로심의 임계계산을 통해 다각적으로 분석하였다. 검토된 내용은 Maxwell식과 Watt-Cranberg 형의 식 적용, 영역별 스펙트럼자료의 적용, Maxwell식에서 핵온도 선정에 따른 효과, 우라늄과 풀루토늄의 가중평균된 스펙트럼자료의 적용, 노심내 전에너지에 따른 핵온도를 고려한 스펙트럼자료의 적용 등이다.

Effects of fission neutron spectra in the reactor calculations have been analysed through applications of several cases of spectra in the criticality calculations of fast critical assemblies. They were the application of Maxwellian or Watt-Cranberg type formulae, of region dependent spectrum, of composition dependent spectrum, of fission transfer matrix, and the effects due to the selection of nuclear temperature in Maxwellian formula.