광섬유 방사선 탐침 시스템(Optical Fiber Radiation Probe System, OFPS)은 광섬유 기반 섬광(detector, scintillation) 검출기를 활용하며, 국제원자력기구(IAEA)와 한국의 검사관들이 CANDU형 중수로의 사용후핵연료 번들을 확인하기 위해 사용해 왔다. 이전 연구에서 확인된 과제들을 해결하기 위해 OFPS는 현재 성능 향상을 위한 개량을 진행 중이다. 이러한 업그레이드의 일환으로 두 가지의 새로운 광섬유 기반 섬광 검출기가 설계 및 제작되었다. 포괄적인 현장 시험은 한국의 CANDU형 시설인 월성 원자력발전소에서 수행되어, 기존 검출기와 새로 개발된 검출기들의 성능을 평가하고 비교하였다. 본 연구의 목적은 피크-밸리 비(Peak-to-Valley Ratio, PVR) 및 적층된 사용후핵연료 번들 간을 구분하는 능력 측면에서 광섬유 기반 섬광 검출기의 성능을 평가하는 것이다. 현장 시험 동안 서로 다른 세 가지 방사선 검출기—하나는 기존 OFPS 검출기, 나머지 둘은 개선된 광섬유 기반 검증 시스템(Improved Optical Fiber-based Verification System, IOVES)을 위한 새로 개발된 검출기—를 평가하였다. 실험 결과, PVR의 차이는 크지 않았으나, 광섬유 코어 직경 1.0 mm 및 섬광체 크기 4.0 mm × 4.0 mm × 10.0 mm를 갖는 IOVES 검출기가 가장 높은 PVR을 보였다. 그러나 해당 검출기는 고방사성 사용후핵연료를 측정할 때 높은 배경 방사선으로 인해 신호 포화가 발생하였다. 반대로, 광섬유 직경 0.6 mm 및 2.5 mm × 2.5 mm × 10 mm p-terphenyl 유기 섬광체를 사용하는 IOVES 검출기는 약간 낮은 PVR 값을 보였지만, 사용후핵연료의 방사능 수준이나 냉각 기간과 무관하게 적층된 사용후핵연료 번들을 성공적으로 구분하였다. 실제 사용후핵연료 저장 수조에는 냉각 기간이 긴 극저방사능 사용후핵연료와, 최근에 방출된 고방사성 사용후핵연료가 모두 존재한다. 이러한 현실적인 운용 시나리오를 고려할 때, 광섬유 코어 직경 0.6 mm 및 2.5 mm × 2.5 mm × 10 mm p-terphenyl 섬광체를 갖는 광섬유 기반 섬광 검출기가 시험된 세 검출기 중에서 최적의 성능을 보였다. 따라서 광섬유 기반 방사선 검출기는 냉각 기간과 무관하게 사용후핵연료 번들을 신뢰성 있게 측정할 수 있으므로, IAEA 및 국가 당국의 검사 활동의 효율성과 효과를 향상시킬 것으로 기대된다.

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