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미국,일본,프랑스 등 8개국과 4년간 공동연구 끝에 성공 우리나라가'파쇄 중성자원 표적개발 국제 공동연구'를 성공적으로 수행, 원자로가 아닌 양성자가속기를 이용해서 중성자를 대량 생산하는 기술을 개발하는데 성공하였다. 과학기술부는 한국원자력연구소가 양성자기반공학기술개발사업 및 원자력중장기계획사업으로 파쇄 중성자원(Spallation Neutron Source)과 가속기 구동 시스템(ADS, Accelerator Driven System)을 개발하기 위해 참여해온 국제공동연구에서 지난해 12월 메가와트(MW)급 파쇄 중성자원 표적 개발을 위한 1단계 조사실험에 성공했다고 밝혔다. 스위스 국립 폴슈러연구소(PSI)의 양성자가속기(SINQ)를 이용하여 진행된 이번 공동연구에서 우리나라를 포함한 8개국 연구진은 빛의 속도로 가속한 양성자를 중성자 생산용 액체 금속(납-비스무스) 표적(LBE; Liquid lead-bismuth eutectic)에 충돌시켜 중성자를 대량 생산해 내는데 성공했다. 양성자가속기를 이용한 중성자의 대량생산은 빠르게 가속된 양성자를 납 등 특정한 물질에 충돌시켜 원소의 원자핵을 깨뜨림으로써 중성자를 대량으로 만들어내는 것으로, 이렇게 생산한 파쇄중성자는 원자로에서 생산하는 중성자보다 저렴한 반면 에너지와 밀도는 훨씬 높아 재료 물성연구, 생명과학 연구 등에 다양하게 활용할 수 있다. 중성자 생산을 위한 표적 물질로 고체 대신 액체금속을 사용하면 효율성을 대폭 끌어올릴 수 있지만 재료, 열수력, 중성자, 방사화생성물 등 관련 문제점을 극복하지 못해 그동안 학술적인 가능성만 타진되어 왔었다. 이와 관련된 기술을 확보하기 위해 우리나라는 일본(JAEA), 미국(DOE), 스위스(PSI), 프랑스(CEA, CNRS), 독일(FZK), 이탈리아(ENEA), 벨기에(SCK, CEN) 등 8개국 연구기관과 공동연구를 시작하여 2002년 12월 액체 금속 표적에 대한 공학적 설계 완료 2005년 6월에 시험장치 설계 및 제작 완료 2006년 8월부터는 가속기를 구동하여 표적으로부터 중성자를 생산한 후 2006년 12월에 성공적으로 시험을 완료하였다. 이를 위해 한국원자력연구소는 2001년 12월부터 6년간 총 58만 달러(약 5억4,000만원)의 연구비와 전문 연구인력을 투입하여 이번 공동연구에 참여하여 왔다. 이번 실험에서는 95% 효율로 안정적인 중성자 생산 성능을 확인하였으며 초당 1017개의 중성자를 대량으로 생산할 수 있는 액체 금속 표적 제작과 운영에 성공하였다. 이번 실험에 사용된 액체 금속 표적은 연구에 참여한 각국에 분배되어 2009년부터 조사 후 굳은 액체 표적 분석을 약 2년에 걸쳐 수행하게 된다. 이번 실험은 고에너지 대용량 양성자가속기의 주요 이용분야중 하나인 중성자의 생산과 이를 이용한 물성연구에 필수적인 중성자 생산용 표적 개발을 위한 것으로 중성자를 활용한 차세대 신기술 개발에 필수적인 장치이다. 우리나라는 경주시에 2012년까지 100MeV 20mA급 규모의 대용량 선형 양성자가속기를 건설할 예정으로, 이번 실험에 참여하여 얻은 결과로 향후 파쇄 중성자원을 생산할 수 있는 핵심기술을 확보하게 되었다. |
