KR101574203B1 - Device For Neutron Generation - Google Patents

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KR101574203B1
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heavy water
laser beam
vacuum chamber
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snow
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남성모
한재민
임창환
하성용
김희진
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한국원자력연구원
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Abstract

The present invention relates to a neutron generator. A micro-nozzle is used to spray low-temperature heavy water into a vacuum chamber at high pressure to generate heavy water snow particles having a very wide outer area to ensure excellent laser beam absorption efficiency. The heavy water snow particles are used as a projection target of a laser beam to increase the temperature of plasma to ensure high energy distribution of the deuterium ions generated in a Coulomb explosion to increase the nuclear fusion reaction probability of the deuterium, thereby increasing the neutron emission amount. The present invention can also collect the remaining snow and vapor in a low-temperature cooling container on the floor in the form of ice to remove the collected snow and vapor, thereby constantly maintaining the degree of vacuum in the vacuum chamber. Accordingly, the present invention can generate neutrons reliably and consistently.

Description

중성자 발생 장치{Device For Neutron Generation}&Quot; Device For Neutron Generation "

본 발명은 중성자 발생 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 레이저빔을 중수로 이루어진 눈에 집속하여 핵융합 원리를 이용해 중성자를 발생시키는 중성자 발생 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a neutron generator, and more particularly, to a neutron generator for focusing a laser beam on an eye made of heavy water to generate neutrons using a fusion principle.

주지된 바와 같이, 레이저빔을 이용한 중성자 발생 방법은 합성수지를 이용하는 방식, 관성핵반응 방식, 기체 클러스터 방식 등이 있다.As is well known, a neutron generation method using a laser beam includes a method using a synthetic resin, an inertial nuclear reaction method, and a gas cluster method.

합성수지를 이용한 중성자 발생 방식은 중수소를 포함한 합성수지 고체 내에서 레이저의 전자기적 성질을 이용한 플라즈마의 가속을 통하여 발생된 중수소 이온이 주변의 중수소 이온과 핵반응을 통해 중성자를 발생시키도록 하는 것이다.The neutron generation method using synthetic resin is to cause the deuterium ions generated through the acceleration of the plasma using the electromagnetic properties of the laser in the synthetic resin solid including the deuterium to generate the neutrons through the deuterium ion and the nuclear reaction in the vicinity.

관성핵반응 중성자 발생 방식은 여러 개의 고에너지의 레이저를 중수소가 담긴 구형 표적의 외부에 균일하게 조사하여 표면에 생긴 플라즈마의 팽착압력에 의한 압축을 통해 관성핵반응을 일으켜 중성자를 발생시키도록 하는 것이다.Inertial nuclear reaction The neutron generation method uniformly irradiates a plurality of high energy lasers to the outside of a spherical target containing deuterium, compresses it by the pressure of the plasma generated on the surface, and causes an inertial nuclear reaction to generate neutrons.

그리고, 중수소를 함유한 기체를 저온 상태에서 노즐을 통해 진공챔버에 방출하여 클러스터를 만들고 이에 레이저빔을 집속 흡수시켜 쿨롱폭발에 의한 중수소이온 가속을 통해 핵반응이 일으켜 중성자를 발생시키도록 하는 것이다.Then, the gas containing deuterium is discharged into the vacuum chamber through the nozzles at a low temperature to form clusters, and the laser beam is focused and absorbed to generate nuclear neutrons by accelerating deuterium ions by Coulomb explosion.

그러나, 합성수지를 이용한 중성자 발생 방식은 부산물로 발생하는 탄소화합물이 진공챔버 내의 광학계를 오염시키고 진공장치의 기능을 저하시키는 부작용을 가지며, 관성핵반응 중성자 발생 방식은 레이저 시설이 거대화되어 지나친 비용의 투자가 필요하며, 그리고 기체 클러스터 중성자 발생 방식은 핵반응 후 잔류가스가 진공챔버 내부에서 확산되면서 진공도를 떨어뜨려 반복적인 핵반응을 불가능하게 되는 단점을 갖는다.However, the neutron generation method using the synthetic resin has a side effect that the carbon compound generated as a by-product contaminates the optical system in the vacuum chamber and deteriorates the function of the vacuum device. Inert nuclear reaction neutron generation method is a method in which the laser facility is enormous, And the gas cluster neutron generation method is disadvantageous in that after the nuclear reaction, the residual gas diffuses in the vacuum chamber, and the degree of vacuum is lowered so that repetitive nuclear reaction becomes impossible.

따라서 작은 규모이면서 지속적으로 작동하며 경제적으로도 유리한 새로운 효과적인 중성자 발생 장치에 관한 연구가 필요한 실정이다.
Therefore, it is necessary to study a new effective neutron generator that is small in size, operates continuously, and is economically advantageous.

대한민국 공개특허공보 제2010-0090475호(공개일자 2010년08월16일)Korean Patent Publication No. 2010-0090475 (Published Date Aug. 16, 2010) 일본 공개특허공보 제2004-101219호호(공개일자 2004년04월02일)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101219 (published on April 02, 2004)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 마이크로노즐을 이용해 저온의 중수부를 진공챔버 내에 고압으로 분사하여 눈을 발생시키고, 고출력의 레이저빔을 발생된 눈에 집속하여 고온의 플라즈마를 발생시켜 유도된 중수소간의 핵융합 반응을 통해 효과적으로 중성자를 발생시키도록 하여 소규모이면서도 장치의 안정성을 고려하여 장시간 연속적으로 작동이 가능하며 높은 발생 효율을 가진 중성자를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention to solve the above problems is to provide an apparatus and a method for generating snow by injecting a low temperature water portion into a vacuum chamber at a high pressure using a micro nozzle and collecting a high output laser beam onto a generated eye to generate a high temperature plasma The neutron generated by the fusion reaction between the deuterium and the deuterium can be effectively generated, and the neutron can be operated continuously for a long time considering the stability of the apparatus in small scale and high efficiency.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중성자 발생 장치는, 진공챔버 내의 내부 진공도를 유지하는 진공 유지부; 상기 진공챔버 내에서 저온의 중수를 고압 분사하여 중수눈을 발생시키는 중수눈 발생부; 및 상기 진공챔버에 내에 발생된 중수눈 입자에 레이저빔을 집속하여 고온의 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마 내에서 중수소간의 핵융합반응을 유도하여 중성자를 발생시키도록 하는 레이저빔 조사부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a neutron generator comprising: a vacuum holder for maintaining an internal vacuum degree in a vacuum chamber; A heavy water generating unit generating high water pressure by injecting low-temperature heavy water in the vacuum chamber at a high pressure; And a laser beam irradiating unit for generating a high temperature plasma by focusing a laser beam on the heavy water snow particles generated in the vacuum chamber and inducing a fusion reaction between deuterium in the generated plasma to generate neutrons, .

여기서, 상기 진공챔버 내에서 플라즈마를 발생키키고 남은 잔여 중수눈을 저온냉각용기를 이용해 고체 상태로 포집하도록 하는 중수눈 포집부;을 더 포함하여 구성될 수 있다.The apparatus may further include a heavy water collector for collecting the remaining heavy water in the vacuum chamber in a solid state using a low temperature cooling vessel.

또한, 상기 중수눈 발생부는 고압 가스용기로부터 공급되는 고압 가스를 이용해 중수저장용기로부터 유입되는 중수를 마이크로노즐을 통해 상기 진공챔버 내에 고압 분사하도록 하는 마이크로노즐; 상기 마이크로노즐의 노즐몸체 외주면 상에 구비되어 상기 마이크로노즐을 통해 분사되는 중수를 냉각하도록 하는 노즐 냉각기; 및 상기 마이크로노즐의 노즐몸체 내부에 구비되어 상기 마이크로노즐을 통해 상기진공챔버 내에 분사되어 만들지는 중수눈의 발생량을 조절하는 솔레이노 밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.The heavy water generating unit may include a micro nozzle for injecting heavy water introduced from the heavy water storage vessel into the vacuum chamber through a micro nozzle by using high pressure gas supplied from a high pressure gas container; A nozzle cooler provided on an outer circumferential surface of the nozzle body of the micronozzle to cool the heavy water injected through the micronozzle; And a solenoid valve provided inside the nozzle body of the micronozzle to adjust the amount of generated heavy water snow that is injected into the vacuum chamber through the micronozzle.

또한, 상기 레이저빔 조사부는 레이저빔을 펄스 형태로 발생시키는 레이저빔 발생기; 및 상기 레이저빔 발생기에서 발생된 레이저빔을 상기 진공챔버에 구비된 레이저 창을 통해 발생된 중수눈 입자에 레이저빔을 집속시키는 레이저 집속렌즈;를 포함하여 구성될 수 있다.
The laser beam irradiating unit may include a laser beam generator for generating a laser beam in a pulse form; And a laser focusing lens for focusing the laser beam generated by the laser beam generator onto the heavy water eye particles generated through the laser window provided in the vacuum chamber.

상기한 본 발명의 중성자 발생 장치에 따르면, 마이크로노즐을 이용해 저온의 중수를 진공챔버 내에 고압으로 분사하여 외부 표면적이 매우 넓어 레이저빔의 흡수 효율이 우수한 중수눈 입자를 발생시키고, 발생된 중수눈 입자를 레이저빔의 조사 표적으로 사용하여 플라즈마 온도를 향상시켜 쿨롱폭발에 의해 발생되는 중수소 이온이 높은 에너지 분포를 가지도록 하여 중수소의 핵융합 반응 확률을 높여 중성자 발생량을 증가시킬 수 있고, 반응 후 잔류된 눈과 증기를 바닥의 저온냉각용기에 얼음 상태로 포집하여 제거할 수 있도록 하여 진공챔버 내의 진공도를 지속적으로 유지할 수 있도록 하여 소규모이면서 지속적이고 안정적으로 중성자를 발생시킬 수 있는 효과를 갖는다.
According to the neutron generator of the present invention, since the heavy water at a low temperature is injected into the vacuum chamber at a high pressure by using the micronozzles, heavy water particles having excellent absorption efficiency of the laser beam are generated, Can be used as an irradiation target of a laser beam to improve the plasma temperature so that the deuterium ions generated by the Coulomb explosion have a high energy distribution to increase the nuclear fusion reaction probability of deuterium to increase the amount of neutrons generated, And the steam can be collected and removed in a low-temperature cooling container on the bottom, so that the degree of vacuum in the vacuum chamber can be continuously maintained, so that the neutron can be generated in a small scale, continuously and stably.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 발생 장치를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic view showing a neutron generator according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중성자 발생 장치를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic view showing a neutron generator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 중성자 발생 장치(1)는 진공 유지부(10), 중수눈 발생부(20), 레이저빔 조사부(30) 및 중수눈 포집부(40)를 포함하도록 구성된다. 1, the neutron generator 1 of the present embodiment includes a vacuum holding section 10, a heavy water snow generating section 20, a laser beam irradiating section 30, and a heavy water snow collecting section 40 .

진공 유지부(10)는 중수눈(28)을 생성함과 아울러 중수눈에 레이저빔(35)을 조사하여 중성자를 발생시킬 수 있도록 진공챔버(11) 내부에 기설정된 내부 진공도를 유지할 수 있게도록 구성된다.The vacuum holding unit 10 is configured to maintain the predetermined degree of internal vacuum in the vacuum chamber 11 so as to generate the heavy water eyes 28 and irradiate the laser beam 35 with the laser beam 35 to generate neutrons. .

중수눈 발생부(20)는 상기 진공챔버(11) 내에서 저온의 중수를 고압 분사하여 중수눈(28)을 발생시킬 수 있도록 마이크로노즐(21), 노즐 냉각기(22) 및 솔레이노 밸브(23)를 포함하여 구성된다.The water cooler 22 and the solenoid valve 23 to generate the heavy water eyes 28 by injecting the low temperature heavy water into the vacuum chamber 11 at a high pressure ).

마이크로노즐(21)은 진공챔버(11) 내부의 상측에 구비되어 고압가스용기(24)로부터 공급되는 고압 가스를 이용해 중수저장용기(26)로부터 유입되는 중수를 마이크로노즐(21)을 통해 상기 진공챔버(11) 내에 고압 분사하도록 한다.The micronozzles 21 are provided on the upper side of the inside of the vacuum chamber 11 and use the high pressure gas supplied from the high pressure gas container 24 to supply the heavy water flowing from the heavy water storage container 26 through the micronozzles 21 to the vacuum So that high-pressure injection is performed in the chamber 11.

한편, 고압가스용기(24)와 마이크로노즐(21)의 노즐몸체(21a)를 연결하는 가스공급배관(25) 상에는 고압가스용기(24)로부터 노즐몸체(21a)로 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기(25b)와 가스 공급량을 조절하기 위한 가스밸브(25a)가 더 구비될 수 있으며, 중수저장용기(26)와 마이크로노즐(21)의 노즐몸체(21a)를 연결하는 중수공급배관(27) 상에는 중수저장용기(26)로부터 노즐몸체(21a)로 공급되는 중수의 공급량을 조절하기 위한 중수밸브(27a)가 더 구비될 수 있다.On the other hand, on the gas supply pipe 25 connecting the high-pressure gas container 24 and the nozzle body 21a of the micronozzle 21, the pressure of the gas supplied from the high-pressure gas container 24 to the nozzle body 21a is controlled And a gas valve 25a for regulating the gas supply amount may be further provided and a water supply pipe 25a for connecting the heavy water storage container 26 and the nozzle body 21a of the micronozzle 21 may be further provided, And a heavy water valve 27a for controlling the supply amount of heavy water supplied from the heavy water storage container 26 to the nozzle body 21a may be further provided on the water tank 27.

노즐 냉각기(22)는 상기 마이크로노즐(21)의 노즐몸체(21a) 외주면 상에 구비되어 상기 마이크로노즐(21)을 통해 분사되는 중수를 냉각하도록 한다. The nozzle cooler 22 is provided on the outer circumferential surface of the nozzle body 21a of the micronozzle 21 to cool the heavy water injected through the micronozzle 21. [

그리고, 솔레이노 밸브(23)는 상기 마이크로노즐(21)의 노즐몸체(21a) 내부에 구비되어, 상기 마이크로노즐(21)을 통해 상기 진공챔버(11) 내에 분사되어 저온 중수의 분사량을 조절해 결국 진공챔버(11) 내에 만들어지는 중수눈(28)의 발생량을 조절할 수 있도록 한다. The solenoid valve 23 is provided inside the nozzle body 21a of the micronozzle 21 and is injected into the vacuum chamber 11 through the micronozzle 21 to adjust the injection amount of the low temperature heavy water So that it is possible to control the generation amount of the heavy water eyes 28 produced in the vacuum chamber 11.

따라서, 상기한 중수눈 발생부(20)는 중수저장용기(26)로부터 중수공급배관(27) 상의 중수밸브(27a)를 통해 공급량이 조절되어 노즐몸체(21a)로 공급된 중수를 가스 압력 용기로부터 가스공급배관(25)상의 가스밸브(25a)와 압력조절기(25b)를 통해 압력 조절되어 공급된 고압 가스로 가압시킴과 아울러 노즐 냉각기(22)를 통해 빙점에 근접하는 온도로 냉각시킨 상태로 솔레노이드밸브(23)에 의해 단속되는 마이크로노즐(21)의 분사공을 통해 마이크로 입자 형태로 진공챔버(11) 내에 분사하여, 진공챔버(11) 내에 분사된 저온 중수가 단열 팽창되며 냉각되어 중수눈(28)으로 바뀌게 된다. Accordingly, the heavy water generating portion 20 is supplied with the heavy water supplied from the heavy water storage container 26 through the heavy water valve 27a on the heavy water supply pipe 27 to the nozzle body 21a, Pressure gas supplied through the gas valve 25a on the gas supply pipe 25 and the pressure regulator 25b while being cooled to a temperature close to the freezing point through the nozzle cooler 22 Sprayed into the vacuum chamber 11 in the form of micro particles through the injection hole of the micro nozzle 21 interrupted by the solenoid valve 23 so that the low temperature heavy water injected into the vacuum chamber 11 is adiabatically expanded and cooled, (28).

레이저빔 조사부(30)는 상기 진공챔버(11)에 내에 발생된 중수눈(28) 입자에 레이저빔(35)을 집속하여 중성자를 발생시키도록 레이저빔 발생기(31) 및 레이저빔 집속렌즈(32)를 포함하도록 구성된다.The laser beam irradiating unit 30 irradiates the laser beam to the laser beam generator 31 and the laser beam focusing lens 32 to focus the laser beam 35 on the heavy water eyes 28 generated in the vacuum chamber 11 to generate neutrons. ).

여기서, 레이저빔 발생기(31)는 펄스 형태로 레이저빔(35)을 발생시키도록 구성되고, 레이저빔 집속렌즈(32)는 레이저빔 발생기(31)를 통해 발생된 펄스 형태의 레이저빔(35)을 진공챔버(11)에 구비된 레이저창(12)을 통해 진공챔버(11) 내에 발생된 중수눈(28) 입자에 집속시켜, 집속된 레이저빔(35)에 의해 이온화된 중수눈(28) 입자들의 쿨롱폭발이 이루어지면서 가속된 중수소 이온들이 서로 충돌하여 핵융합 반응을 유도하여 중성자를 발생시키도록 한다.Here, the laser beam generator 31 is configured to generate the laser beam 35 in the form of a pulse, and the laser beam focusing lens 32 includes a laser beam 35 in the form of a pulse generated through the laser beam generator 31, Is focused on the heavy water eyes 28 generated in the vacuum chamber 11 through the laser window 12 provided in the vacuum chamber 11 and the heavy water eyes 28 ionized by the focused laser beam 35 The Coulomb explosion of the particles causes accelerated deuterium ions to collide with each other, inducing a fusion reaction to generate neutrons.

중수눈(28) 포집수는 진공챔버(11) 내부 하측에 구비되어 저온냉각용기(41)를 포함하도록 구성되어, 저온냉각용기(41)를 이용해 레이저빔에 의해 플라즈마로 바뀌지 않고 떨어지는 중수눈(28)을 저온냉각용기(41)에 담아 포집하되 증발하지 않고 고체상태를 유지하여 진공챔버(11) 내부의 진공도를 유지할 수 있도록 한다.The water collected in the heavy water eye 28 is provided in the lower side of the vacuum chamber 11 and includes the low temperature cooling vessel 41. The water in the heavy water eye 28, which does not change into plasma by the laser beam, 28 are collected in a low-temperature cooling vessel 41, but are kept in a solid state without evaporation so that the degree of vacuum in the vacuum chamber 11 can be maintained.

전술한 중성자 발생 장치(1)를 통해 중수로 이루어진 중수눈(28)에 레이저빔을 집속하여 중성자를 발생시키는 과정을 방법을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. A method of generating a neutron by focusing the laser beam on the heavy water eye 28 made of heavy water through the neutron generator 1 will be described in more detail as follows.

핵융합에 의한 중성자 발생은 핵반응에 가담하는 원자핵의 운동에너지 분포에 따라 변화하는 핵융합 반응도에 의존한다. 중수소 간의 핵융합 반응도는 중수소 원자핵이 1MeV의 에너지에 도달하기 전까지는 지속적으로 증가하므로 쿨롱폭발에 의한 최대 에너지(<100KeV)를 고려할 때 가능한 한 높은 중수소 원자핵의 에너지를 얻는 것이 중성자 생산에 유리하다.The generation of neutrons by fusion depends on the degree of nuclear fusion reaction, which depends on the kinetic energy distribution of the nucleus involved in the nuclear reaction. The degree of fusion between deuterium is continuously increased until the deuterium nucleus reaches 1 MeV. Therefore, it is advantageous for the neutron production to obtain the energy of deuterium nuclei as high as possible considering the maximum energy (<100 KeV) caused by Coulomb explosion.

빙점에 근접한 온도로 저온 냉각된 중수를 마이크로노즐(21)을 통하여 진공챔버(11) 내부에 분사하면 중수의 마이크로 입자들이 발생하고 분사시 순간적으로 단열 팽창에 의하여 냉각이 일어나 중수의 상태가 액상에서 고상으로 바뀌면서 중수눈(28)이 만들어진다. When heavy water cooled at a temperature close to the freezing point is injected into the vacuum chamber 11 through the micronozzles 21, microparticles of heavy water are generated, and cooling occurs by adiabatic expansion instantaneously at the time of injection, It changes into a solid state, and a heavy water eye (28) is made.

중수눈(28) 입자는 구형인 물방울에 비하여 표면이 불규칙하게 구성되고 따라서 그 표면적이 상당히 증가하게 된다. The water of the heavy water (28) is irregularly formed on the surface of the water droplet as compared with the spherical water droplet, and thus the surface area thereof is considerably increased.

강한 레이저빔이 입자에 흡수되는 효율은 그 표면적에 비례하고 따라서 눈(28) 입자에 흡수되는 레이저 에너지가 증가함에 따라 중수눈(28) 입자 내부의 플라즈마 온도도 따라서 상승하게 된다. 이때 상대적으로 운동성이 우수한 전자들이 먼저 중수눈(28) 입자 내부에서 탈출하고 그 뒤 남아 있는 중수소와 산소 이온들이 서로간의 전기적 반발력(쿨롱힘)으로 밀어내며 사방으로 분산된다(쿨롱폭발). 특히 전자가 6개인 산소의 이온화도가 높아질수록 효과적으로 전하밀도가 증가하고 따라서 반발력(쿨롱힘)이 증가한다.The efficiency with which a strong laser beam is absorbed by the particles is proportional to its surface area and thus the plasma temperature inside the heavy water eye 28 particles also increases as the laser energy absorbed by the eye 28 particles increases. At this time, the electrons having relatively high mobility first escape from the inside of the heavy water eye (28), and the deuterium and oxygen ions remaining thereafter are dispersed to each other by the electrical repulsive force (coulomb force) between each other (Coulomb explosion). In particular, as the degree of ionization of oxygen having six electrons increases, the charge density increases more effectively and the repulsive force (Coulomb force) increases accordingly.

중수눈(28) 입자의 경우에는 레이저 에너지의 흡수가 우수하여 산소의 이온화도가 현저하게 증가하고 따라서 중수눈(28) 입자의 쿨롱폭발시에 보다 높은 에너지의 중수소 이온을 얻게 되고 그 결과 중성자 발생 효율이 증가하게 된다.In the case of heavy water eyes (28), the absorption of laser energy is excellent, so that the ionization degree of oxygen is remarkably increased, and therefore deuterium ions of higher energy are obtained at the time of Coulomb explosion of heavy water eye (28) .

중수는 온도 0도 이하에서는 고체 상태를 유지하며 진공 상태에서 승화에 의하여 증발하는 확률이 매우 낮아 진공챔버(11) 내에서 일단 영하의 상태로 저온으로 유지가 되면 챔버 내부의 진공 상태를 저해하지 않는다.The heavy water maintains a solid state at a temperature of 0 ° C. or lower, and the probability of evaporation by sublimation in a vacuum state is very low, so that once the substrate is maintained at a low temperature in a vacuum state in the vacuum chamber 11, .

마이크로노즐(21)을 통하여 분사된 중수는 방향성을 가지므로 마이크로노즐(21)의 하단에 중수의 분산 방향을 고려하여 저온냉각용기(41)을 설치하면 분사된 중수를 대부분 회수할 수 있게 된다.Since the heavy water injected through the micronozzles 21 is directional, most of the injected heavy water can be recovered by installing the low temperature cooling vessel 41 in consideration of the dispersion direction of the heavy water at the lower end of the micronozzles 21.

저온냉각용기(41)는 내부에 액체 질소 냉매를 이용하여 간단히 초저온 상태로 유지할 수 있으며 분사된 중수를 효과적으로 진공챔버(11) 내부에서 격리할 수 있게 하여, 진공챔버(11)의 진공 상태를 양호하게 유지하고 지속적으로 중성자 발생 장치(1)를 구동할 수 있도록 한다.The low temperature cooling vessel 41 can be kept at a cryogenic temperature simply by using a liquid nitrogen refrigerant in the interior thereof and can effectively isolate the injected heavy water from the inside of the vacuum chamber 11 to improve the vacuum state of the vacuum chamber 11 So that the neutron generator 1 can be continuously driven.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.

1: 중성자 발생 장치 10: 진공 유지부
11: 진공챔버 12: 레이저창
20: 중수눈 발생부 21: 마이크로노즐
21a: 노즐몸체 22: 노즐 냉각기
23: 솔레노이드밸브 24: 고압가스용기
25: 가스공급배관 25a: 가스밸브
25b: 압력조절기 26: 중수저장용기
27: 중수공급배관 27a: 중수밸브
28: 중수눈 30: 레이저빔 조사부
31: 레이저빔 발생기 32: 레이저빔 집속렌즈
35: 레이저빔 40: 중수눈 포집부
41: 저온냉각용기 1: Neutron generator 10: Vacuum holder
11: vacuum chamber 12: laser window
20: heavy water eye generating part 21: micro nozzle
21a: nozzle body 22: nozzle cooler
23: solenoid valve 24: high pressure gas container
25: gas supply pipe 25a: gas valve
25b: pressure regulator 26: heavy water storage container
27: heavy water supply pipe 27a: heavy water valve
28: heavy water eye 30: laser beam irradiation part
31: laser beam generator 32: laser beam focusing lens
35: laser beam 40: heavy water snow trapping part
41: low-temperature cooling container

Claims (4)

진공챔버 내의 내부 진공도를 유지하는 진공 유지부;
상기 진공챔버 내에서 저온의 중수를 고압 분사하여 중수눈을 발생시키는 중수눈 발생부; 및
상기 진공챔버에 내에 발생된 중수눈 입자에 레이저빔을 집속하여 고온의 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마 내에서 중수소간의 핵융합반응을 유도하여 중성자를 발생시키도록 하는 레이저빔 조사부;를 포함하고,

상기 중수눈 발생부는
고압 가스용기로부터 공급되는 고압 가스를 이용해 중수저장용기로부터 유입되는 중수를 마이크로노즐을 통해 상기 진공챔버 내에 고압 분사하도록 하는 마이크로노즐;
상기 마이크로노즐의 노즐몸체 외주면 상에 구비되어 상기 마이크로노즐을 통해 분사되는 중수를 냉각하도록 하는 노즐 냉각기; 및
상기 마이크로노즐의 노즐몸체 내부에 구비되어 상기 마이크로노즐을 통해 상기 진공챔버 내에 분사되어 만들지는 중수눈의 발생량을 조절하는 솔레이노 밸브;를 포함하며,

상기 레이저빔 조사부는,
레이저빔을 펄스 형태로 발생시키는 레이저빔 발생기; 및
상기 레이저빔 발생기에서 발생된 레이저빔을 상기 진공챔버에 구비된 레이저 창을 통해 발생된 중수눈 입자에 레이저빔을 집속시키는 레이저 집속렌즈;를 포함하여 구성되는 중성자 발생 장치.
A vacuum holding part for holding an internal vacuum degree in the vacuum chamber;
A heavy water generating unit generating high water pressure by injecting low-temperature heavy water in the vacuum chamber at a high pressure; And
And a laser beam irradiating unit for generating a high temperature plasma by focusing the laser beam on the heavy water snow particles generated in the vacuum chamber and inducing a fusion reaction between deuterium in the generated plasma to generate neutrons,

The heavy snow generating part
A micro nozzle for injecting heavy water introduced from a heavy water storage container into the vacuum chamber through a micro nozzle by using a high pressure gas supplied from a high pressure gas container;
A nozzle cooler provided on an outer circumferential surface of the nozzle body of the micronozzle to cool the heavy water injected through the micronozzle; And
And a solenoid valve provided in the nozzle body of the micronozzle to adjust an amount of generated heavy water generated in the vacuum chamber through the micronozzle,

The laser beam irradiating unit
A laser beam generator for generating a laser beam in a pulse form; And
And a laser focusing lens for focusing the laser beam generated by the laser beam generator on the heavy water eye particles generated through the laser window provided in the vacuum chamber.
제1항에서,
상기 진공챔버 내에서 플라즈마를 발생키키고 남은 잔여 중수눈을 저온냉각용기를 이용해 고체 상태로 포집하도록 하는 중수눈 포집부;을 더 포함하는 중성자 발생 장치.
The method of claim 1,
And a heavy water snow trapping unit for collecting the residual water snow remaining in the vacuum chamber to generate plasma in a solid state using a cold cooling vessel.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001305299A (en) * 2000-04-19 2001-10-31 Hitachi Ltd Neutron generator
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KR101068811B1 (en) 2009-02-06 2011-10-04 한국원자력연구원 The neutron generator used laser

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