사용후핵연료 검증용 광섬유 섬광 및 중성자 계측 연구

Optical-fiber scintillation and neutron measurement for spent-fuel verification

연구 내용

광섬유 섬광 검출기와 He-4 중성자 검출을 결합해 사용후핵연료 검증 장비의 신호 품질과 판별 성능을 개선하고, 차폐재 특성과 토모그래피 기반 측정 가능성을 평가하는 연구

사용후핵연료 검증을 위한 광섬유 섬광 검출기(OFPS)를 대상으로, 섬광체와 검출기 구조 조건에 따라 신호 감도와 배경 신호 성분을 비교하고 현장 성능을 평가합니다. CANDU형 시설에서의 field test를 통해 인접 다발 및 적층 다발 구분 능력과 PVR 특성을 분석하고, 고방사선·수중 환경에서 신호 포화와 판별 한계를 해석합니다. 또한 He-4 기반 검출을 활용해 건식 캐스크 차폐재의 중성자 감쇠 특성을 측정하고, MCNP 시뮬레이션과의 차이를 통해 재료 설계 근거를 보완합니다. 더불어 수동 중성자 측정의 토모그래피 접근을 통해 조립·전용 여부 구분 가능성을 실증합니다.

관련 프로젝트

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연구 흐름

초기에는 광섬유 기반 섬광 검출기의 성능 차이를 체계적으로 정리하기 위해 기존 장치 대비 신형 검출 개념을 비교하는 연구를 수행했습니다. 이후에는 섬광체 종류와 장치 조건이 신호 감도와 배경 특성에 미치는 영향을 반영하여 장비 성능평가의 실험 설계를 확립했습니다. 중단기적으로는 현장 시험을 통해 인접 다발 구분성과 신호 민감도를 검증하고, p-terphenyl 등 섬광체 선택 근거를 강화했습니다. 병행해서 He-4 검출 기반으로 건식 캐스크 차폐재의 중성자 감쇠를 측정하고 시뮬레이션과 비교해 설계 파라미터를 보정했습니다. 최근에는 검증 장비의 업그레이드를 위해 구조 변형 검출기를 제작하고 실제 사용 시나리오에서 적층 다발 판별 성능을 확인하는 흐름으로 확장했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

IAEA 사용후핵연료 검증 장치
광섬유 섬광 검출기 모듈
인접 다발 판별 센서
고배경 방사선 계측 시스템
습식 사용후핵연료 수조 측정
p-terphenyl 섬광체 적용
건식 캐스크 차폐재 성능평가
He-4 기반 중성자 감쇠 측정
MCNP 기반 설계 검증
토모그래피 기반 수동 중성자 영상