KR20110057807A - 가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법 - Google Patents

가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법 Download PDF

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Abstract

본발명은 기존의 보너구 시스템의 부피와 무게를 대폭 줄일 수 있고 다양한 열중성자 검출기를 포함하는 기본 보너구의 제작으로 제작단가를 낮추며 중성자 에너지 측정의 편의를 제공하는 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정 방법에 관한 것이다. 이를 위해 특히, 소정 공간상에 존재하는 중성자의 중성자 에너지를 측정하기 위한 보너구 시스템에 있어서, 열중성자를 검출하는 열중성자 검출기(100); 및 열중성자 검출기(100)를 내부에 포함하며 열중성자 검출기(100)로부터 출력되는 열중성자의 검출신호 전송을 위한 소정의 신호선(400)이 인출되는 신호선 인출홀(210, 220, 304)이 형성되어 있으며 열중성자 검출기(100)에 이르는 중성자 충돌거리 변화에 기초하여 중성자를 감속시켜 열중성자로 변환 시키는 열중성자 변환수단;을 포함하고, 열중성자 변환수단은 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조를 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)로 갖되 중성자 충돌거리를 변화시키기 위해 짝 결합된 한 짝의 껍질구조의 내면 또는 외면에 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)와 크기를 달리하는 다수의 껍질구조가 연속하여 밀착 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템이 개시된다.
중성자, 중성자 에너지, 열중성자, 열중성자 검출기, 보너구, 폴리에틸렌 구

Description

가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법{VARIABLE GEOMETRY BONER SPHERE SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING NEUTRON ENERGY SPECTRUM USING THE SAME}
본발명은 한 짝의 껍질구조를 단위 보너구로 하여 짝결합함으로써 중성자 감속을 유도할 수 있는 보너구 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구를 크기별로 다수를 구비하여 측정시 짝결합에 의해 중성자 감속을 위한 부피증가를 유도할 수 있는 가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법에 관한 것이다.
열중성자라 함은 운동에너지가 약 0.025 eV 정도로 맥스웰-볼츠만 분포를 이루는 중성자를 말한다. 에너지가 높은 중성자는 물질 중을 통과하는 동안 원자핵과 충돌하여 에너지를 잃어 최종적으로는 열중성자로 바뀐다. 이를 검출하여 특정 공간에서의 중성자 에너지를 측정할 수 있는데 보너구 시스템은 이러한 측정장치 중 하나이다.
도 1은 종래의 중성자 에너지 측정을 위한 보너구 시스템을 나타낸 사진이다. 도 1의 사진과 같이, 크기별로 총 10개의 보너구(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)로 이루어져 있는 데 개개의 보너구 내부에 열중성자 검출기(100)를 구비할 수 있으며 내부는 폴리에틸렌 수지로 충진되어 있다. 총 보너구 개수는 가감이 있을 수 있으며, 일반적으로 보통 10개의 보너구를 차례대로 하나씩 설치하여 중성자를 계수하며 순차적으로 측정이 이루어진다. 이렇게 보너구 별로 계수된 중성자 계수율 및 보너구 반응함수를 이용하여 특정 장소의 중성자 에너지를 측정하게 된다.
다양한 크기의 폴리에틸렌 재질의 보너구는 높은 에너지의 중성자를 산란에 의해 감속시켜 열중성자로 변환시키기 위해 크기별로 구비될 수 밖에 없다. 그런데 이러한 종래의 보너구 시스템은 전체를 이동할 경우, 부피와 무게에 의한 불편함이 상존하고 한번 제작한 보너구 시스템은 내부에 동일한 열중성자 검출기를 사용하도록 제작되기 때문에 특정 열중성자 검출기에만 사용 가능하다는 단점이 있다. 실제로 무게 면에서 12 인치 보너구의 무게는 약 14. 2 kg 정도로 10개가 모두 구비될 경우 40 kg에 달할 정도로 무겁다. 따라서 이러한 불편을 제거하면서도 측정의 정확도를 유지할 수 있는 보너구 시스템의 도입이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 한 짝의 껍질 구조(shell structure)의 단위 보너구를 다수 구비하여 짝결합에 의해 크기를 키울 수 있는 가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 열중성자 검출기를 포함하는 기본 보너구의 외곽을 한 짝의 껍질 구조의 단위 보너구로 짝결합하면서 크기 증가에 따라 고에너지의 중성자를 열중성자로 변환시킬 수 있으며 보너구 시스템의 무게와 부피를 크게 줄일 수 있는 가변 형상 보너구 시스템 및 이를 이용한 중성자 에너지 측정방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본발명의 목적은 소정 공간상에 존재하는 중성자의 중성자 에너지를 측정하기 위한 보너구 시스템에 있어서, 열중성자를 검출하는 열중성자 검출기(100); 및 열중성자 검출기(100)를 내부에 포함하며 열중성자 검출기(100)로부터 출력되는 열중성자의 검출신호 전송을 위한 소정의 신호선(400)이 인출되는 신호선 인출홀(210, 220, 304)이 형성되어 있으며 열중성자 검출기(100)에 이르는 중성자 충돌거리 변화에 기초하여 중성자를 감속시켜 열중성자로 변환 시키는 열중성자 변환수단;을 포함하고, 열중성자 변환수단은 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조를 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)로 갖되 중성자 충돌거리를 변화시 키기 위해 짝 결합된 한 짝의 껍질구조의 내면 또는 외면에 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)와 크기를 달리하는 다수의 껍질구조가 연속하여 밀착 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.
열중성자 검출기(100)는 리튬6, 헬륨3 및 붕소10 중 어느 하나의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
다수 짝의 껍질구조 소재는 폴리에틸렌인 것이 바람직하다.
한 짝의 껍질구조의 짝 결합 형상은 구 형상인 것이 바람직하다.
또한, 한 짝의 껍질구조는 상호 짝 결합되는 각 껍질의 대면부가 요철구조(302a, 302b)인 것이 바람직하다.
요철구조(302a, 302b)는 측면에 한 짝의 껍질구조가 나사 결합하기 위한 나사가 형성된 것일 수 있다.
신호선 인출홀(210, 220, 304)은 한 짝의 껍질구조의 짝 결합에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
열중성자 변환수단은 열중성자 검출기(100)를 내부에 직접 포함하고 열중성자 검출기(100) 위치를 제외한 내부가 폴리에틸렌 소재로 충진된 기본 보너구(200)를 더 포함하고, 다수의 껍질구조는 기본 보너구(200)의 외면을 직접 또는 간접적으로 감싸서 짝 결합 되는 것이 바람직하다.
기본 보너구(200)는 직경이 3 인치 구형상이며, 상호 짝 결합된 다수의 껍질구조는 짝결합시 구형상으로 각각의 직경이 3.5 인치, 4 인치, 4.5 인치, 5 인치, 6 인치, 7 인치, 8 인치, 10 인치, 12 인치인 것이 바람직하다.
한편 본발명의 목적은 다른 카테고리로서, 한 짝의 껍질구조의 짝결합으로 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 직접 내부에 포함하는 기본 보너구(200a, 200b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 1계수단계(S100); 중성자의 감속을 위해 기본 보너구(200a, 200b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합되는 단계(S110); 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 2계수단계(S120); 및 신호처리장치가 계수된 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 공간상의 중성자 에너지를 연산하는 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
그리고 기본 보너구(200a, 200b)는 직경이 3 인치의 구 형상이며, 다수의 껍질구조는 결합시 구 형상으로서 각각의 직경이 3.5 인치, 4 인치, 4.5 인치, 5 인치, 6 인치, 7 인치, 8 인치, 10 인치 및 12 인치인 것이 바람직하다.
중성자 에너지는 에너지 대별 중성자의 개수로 나타내어지는 것이 바람직하다.
또한, 제 2계수단(S120)와 중성자 에너지 연산단계(S130) 사이에는, 단위 보 너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합되는 단계(S122); 및 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 3계수단계(S124);를 더 포함하고, 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S122) 및 제 3계수단계(S124)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 최대 크기의 단위 보너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행되는 것이 바람직하다.
그리고, 본발명의 목적은, 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 내부에 직접 포함하고 열중성자 검출기(100) 위치를 제외한 내부가 중성자 감속재로 충진된 기본 보너구(200)가 내부에 위치한 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 1계수단계(S200); 중성자의 감속을 위해 기본 보너구(200)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합되는 단계(S210); 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 2계수단계(S220); 및 신호처리장치가 계수된 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 공간상의 중성자 에너지를 연산하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
그리고, 제 2계수단계(S220)와 중성자 에너지 연산단계(S230) 사이에는, 단위 보너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합되는 단계(S222); 및 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 3계수단계(S224);를 더 포함하고, 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S222) 및 제 3계수단계(S224)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 최대 크기의 단위 보너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본발명의 바람직한 일실시예에 따르면 보너구 시스템의 부피와 무게를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. 무게의 경우에는 약 65%를 감소하는 효과가 있다.
또한, 열중성자 검출기의 종류에 따라 다양한 내부구조를 가진 핵심적인 기본 보너구를 제작하여 사용함으로써 중성자를 계수하는 경우 모든 구를 바꿀 필요가 없어 제작비의 감소와 편리성이 도모된다.
본발명은 중성자 에너지를 측정하려는 특정 지점에서 크기가 다른 여러 개의 보너구(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)를 순서대로 이용하던 종래의 기술과 달리, 한 짝의 껍질 구조를 순차적으로 결합시킴으로써 여러 개의 보너구를 사용한 것과 같은 효과를 얻기 위한 보너구 시스템에 관한 것이다. 이하 보너구 시스템의 실시예에 대해 설명한다.
<제 1실시예 >
도 2는 본발명에 따른 제 1실시예의 기본 보너구(200a, 200b)와 열중성자 검출기(100)의 분해 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1실시예는 기본 보너구(200a, 200b)와 그 내부에 설치되는 열중성자 검출기(100)를 기본 구성으로 가진다. 여기서 기본 보너구(200a, 200b)는 2 개의 반구를 한 짝으로 하고 그 내부가 폴리에틸렌 소재로 충진되어 있으며, 열중성자 검출기(100)를 위치시키기 위한 중앙의 홈과 열중성자 검출기(100)와 연결되는 신호선(400)을 인출하기 위한 신호선(400) 인출홀(210)이 반구의 외부로 길게 형성되어 있다. 다만 신호선(400) 인출홀(210)은 어느 한 반구에 독립적으로 형성될 수 있으나 제 1실시예와 같이 짝이 되는 두 개의 반구가 결합함으로써 완전한 신호선 인출홀(210)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
기본 보너구(200a, 200b)는 열중성자 검출기(100)만으로 계수할 수 없는 높은 에너지의 중성자를 감속시키기 위한 구성임과 동시에 제 1실시예의 구성 중 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)를 결합시킬 수 있는 핵심 보너구이다. 여기서 기본 보너구(200a, 200b)도 결합 및 분리 가능한 한 짝의 껍질구조이지만 열중성자 검출기(100)가 내부에 직접 위치하기 때문에 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)와는 내부 형상에 차이가 있다.
또한, 기본 보너구(200a, 200b)는 각각의 반구면 가장자리에 형성되어 상호 대면부가 볼록형상과 오목형상의 요철구조(202a, 202b)를 갖는 데 보너구 결합구조로 인한 틈을 통해 감속 없이 열중성자 검출기(100)로 접근하는 중성자를 차단하기 위함이다. 열중성자 검출기(100)는 실린더 또는 구 형상을 할 수 있으며 이에 따라 기본 보너구(200a, 200b)의 내부홈 형상이 결정된다. 그리고 제 1실시예는 외곽의 직경이 3 인치인 구 형상으로 하였으며, 제 1실시예와 달리 요철구조(202a, 202b) 측면에 두 개의 반구가 나사 결합하기 위한 나사(미도시)가 형성될 수도 있다.
열중성자 검출기(100)는 일반적으로 에너지가 큰 중성자 에너지를 측정하기 위해 감속재 등을 통해 중성자의 속력을 낮추어 열중성자로 변환된 중성자를 검출하기 위한 수단이다. 검출기에 사용되는 물질은 리튬6, 헬륨3 및 붕소10 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
신호선(400)은 열중성자 검출기(100)가 검출한 열중성자에 대응하는 전기신호를 외부의 신호처리장치(미도시)로 출력하기 위한 구성이며, 신호처리장치는 열중성자 검출기(100)에 의해 계수된 중성자 개수를 기초로 중성자 에너지를 연산하게 된다.
도 3은 본발명에 따른 제 1실시예의 단위 보너구(300a, 300b)로서 한 짝의 껍질구조가 분리된 상태의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1실시예의 구 성 중 한 짝의 껍질구조인 단위 보너구(300a, 300b)는 내부에 기본 보너구(200a, 200b) 또는 외부에 크기가 더 큰 다른 단위 보너구(310a, 310b)가 밀착 구비될 수 있도록 비워져 있다. 즉, 단위 보너구(300a, 300b)의 한 짝의 껍질구조가 내부에 기본 보너구(200a, 200b)를 함입하거나 또는 다른 단위 보너구(310a, 310b, 320a, 320b)를 결합함으로써 중성자의 감속을 위한 물질이 증가하는 작용을 하게 되는 것이다.
단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)는 감속재로서 폴리에틸렌을 소재로 하며, 크기별로 다수의 단위 보너구가 구비될 수 있으나, 제 1실시예는 상술한 기본 보너구(200a, 200b) 이외에 짝결합시 구 형상의 직경이 3.5 인치, 4 인치, 4.5 인치, 5 인치, 6 인치, 7 인치, 8 인치, 10 인치, 12 인치인 것을 구비하여 총 10개로 구성된다.
또한, 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)는 열중성자 변환수단으로서의 역할을 하는데 한 짝의 껍질구조는 상호 짝 결합되는 각 껍질의 대면부가 요철구조(302a, 302b)로 되어 결합 구조로 생길 수 있는 틈을 제거함과 동시에 내부에서 인출되는 신호선(400)을 위해 신호선 인출홀(304)이 형성되어 있다. 어느 한 껍질에 형성될 수도 있으나 도 3에서 도시된 바와 같이, 한 짝의 껍질구조의 짝 결합에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한 요철구조(302a, 302b)는 제 1실시예와 달리 측면에 한 짝의 껍질구조가 나사 결합하기 위한 나사가 형성될 수 있다.
도 4는 본발명에 따른 제 1실시예의 한 짝의 껍질구조인 단위 보너구(300a, 300b)가 기본 보너구(200a, 200b) 외곽에 결합된 상태의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1실시예는 열중성자 검출기(100)와 그 외부로 기본 보너구(200a, 200b)와 기본 보너구(200a, 200b) 외면을 감싸는 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b), 그리고 신호선 인출홀(304)을 통해 인출된 신호선(400)으로 구성될 수 있다.
여기서, 기본 보너구(200a, 200b)의 외면을 단위 보너구(300a, 300b)가 완전히 감싸게 되는 데 신호선 인출홀(210, 304)의 위치가 일치되도록 결합 되며 내부의 기본 보너구(200a, 200b)와 그 외면의 단위 보너구(300a, 300b)는 밀착하여 결합 된다. 이로써 생길 수 있는 기본 보너구(200a, 200b)와 단위 보너구(300a, 300b) 사이의 간극은 중성자를 계수함에 있어 그 영향이 미비할 뿐만 아니라 중성자 에너지 측정 전 전체 시스템에 대한 비교데이터로서 교정될 수도 있다.
기본 보너구(200a, 200b), 단위 보너구(300a, 300b) 및 신호선(400)에 대해서는 상술한 바와 같다.
<제 2실시예 >
도 5는 본발명에 따른 제 2실시예의 기본 보너구(200)가 열중성자 검출기(100)를 내부에 구비하고 있는 상태를 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2실시예는 제 1실시예와 비교하여 기본 보너구(200)의 구성에서 차이가 나는데, 제 1실시예에서 한 짝의 껍질구조, 즉 2개의 반구로 형성한 것과 달리 제 2실시예는 내부에 열중성자 검출기(100) 및 신호선(400) 일부를 포함하여 하나의 구로서 형성되며 금형을 이용한 압축성형 방식으로 제작될 수 있다. 따라서 중성자 에너지 측정시 적당한 열중성자 검출기(100)를 포함하는 기본 보너구(200)를 선택하기 위해 열중성자 검출기(100) 측정물질(예: 리튬6, 헬륨3 및 붕소10 등)을 달리하는 기본 보너구(200a, 200b)를 여러 개 제작하여 보너구 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
그 밖에 기본 보너구(200a, 200b)의 외면을 감싸는 한 짝의 껍질구조인 단위 보너구(300a, 300b)는 제 1실시예와 동일하다.
<중성자 에너지 측정방법>
도 6은 본발명에 따른 제 1실시예 또는 제 2실시예의 횡단면도로서 여러 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 결합된 상태에서 중성자가 충돌에 의해 열중성자로 변환되는 상태를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 중심에 열중성자 검출기(100)와 그 외면에 감속 물질 및 직경 증가를 위한 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b), 그리고 열중성자 검출기(100)와 연결되어 외부의 신호처리장치로 이어지는 신호선(400)이 구비되어 있다. 중성자는 도 6에서와 같이 폴리에틸렌 소재와 같은 감속재로 제작된 다수의 보너구에 침투하여 충돌로 인해 에너지를 잃고 열중성자로 변환된다. 물론 이보다 큰 에너지를 갖는 중성자는 더 큰 직경의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)를 짝 결합함으로써 두께를 더 두껍게 하여 열중성자로 변환할 수 있다.
도 7은 본발명에 따른 제 1실시예를 이용하여 중성자 에너지를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7을 참조하면, 우선 한 짝의 껍질구조의 짝결합으로 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 직접 내부에 포함하는 기본 보너 구(200a, 200b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S100).
다음, 중성자의 감속을 위해 기본 보너구(200a, 200b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합된다(S110).
다음, 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S120).
다음, 신호처리장치가 계수된 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 공간상의 중성자 에너지를 연산함으로써(S130) 가변형상의 보너구 시스템을 이용하여 중성자 에너지가 측정되게 된다.
다만, 중성자 에너지는 다양한 에너지를 갖는 다수의 중성자의 집합적 에너지이고 이를 반영한 중성자 에너지 측정을 위해 다수의 보너구가 필요하므로, 제 2계수단(S120)와 중성자 에너지 연산단계(S130) 사이에는 다음과 같은 과정이 수행되는 것이 바람직하다.
우선, 단위 보너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합된다(S122).
다음, 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S124).
그리고 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S122) 및 제 3계수단계(S124)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 준비된 최대 크기의 단위 보너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행된다.
여기서, 중성자 반응함수는 도 8에 도시된 그래프와 같이, 다수의 보너구 두께에 따라 열중성자 검출기(100)가 계수한 중성자 개수에 대응하는 중성자 반응도로 나타낼 수 있으며 이를 기초로 특정 공간의 중성자 에너지를 측정하게 된다.
도 8은 구 형상의 보너구 직경별 에너지에 대한 중성자 반응도를 나타낸 반응함수의 그래프이다. 즉, 도 8에 도시된 그래프는 중성자의 에너지를 x축으로 하고 순차적 결합으로 단계별 직경을 갖는 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)로 계수된 중성자 반응도를 y축으로 하여 에너지에 따른 중성자 반응도를 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 높은 에너지를 갖는 중성자는 단위 보너구의 두께가 두꺼운 것에서 중성자 반응도가 높으며, 낮은 에너지를 갖는 중성자는 단위 보너구의 두께가 얇은 것에서 중성자 반응도가 높은 것을 알 수 있다.
여기서 중성자 반응도는 cm2 단위로 나타내어지며 중성자 개수에 대응하는 값이다. 그리고 B는 감속재, 즉 보너구가 감싸지 않은 상태에서의 열중성자 검출기만으로 중성자를 계수한 경우이고 Bcd는 카드뮴으로 열중성자 검출기를 감싼 경우의 그래프이다.
도 9는 본발명에 따른 제 2실시예를 이용하여 중성자 에너지를 측정하는 방 법을 나타낸 순서도이다. 도 9를 참조하면, 우선 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 내부에 직접 포함하고 열중성자 검출기(100) 위치를 제외한 내부가 중성자 감속재로 충진된 기본 보너구(200)가 내부에 위치한 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S200).
다음, 중성자의 감속을 위해 기본 보너구(210)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합된다(S210).
다음, 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S220).
다음, 신호처리장치가 계수된 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 공간상의 중성자 에너지를 연산함으로써(S230) 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법이 수행된다.
다만, 제 1실시예를 이용한 중성자 에너지 측정방법에서 상술한 바와 같은 이유로 제 2계수단계(S220)와 중성자 에너지 연산단계(S230) 사이에 다음의 과정이 수행되는 것이 바람직하다.
우선, 단위 보너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합된다(S222).
다음, 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 열중성자 검출기(100)를 이용해 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수한다(S224).
다음, 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S222) 및 제 3계수단계(S224)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 최대 크기의 단위 보너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행된다. 이렇게 하여 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법이 수행될 수 있다.
도 1은 종래의 중성자 에너지 측정을 위한 보너구 시스템을 나타낸 사진,
도 2는 본발명에 따른 제 1실시예의 기본 보너구와 열중성자 검출기의 분해 사시도,
도 3은 본발명에 따른 제 1실시예의 단위 보너구로서 한 짝의 껍질구조가 분리된 상태의 사시도,
도 4는 본발명에 따른 제 1실시예의 한 짝의 껍질구조인 단위 보너구가 기본 보너구 외곽에 결합된 상태의 사시도,
도 5는 본발명에 따른 제 2실시예의 기본 보너구가 열중성자 검출기를 내부에 구비하고 있는 상태를 나타낸 사시도,
도 6은 본발명에 따른 제 1실시예 또는 제 2실시예의 횡단면도로서 여러 개의 단위 보너구가 결합된 상태에서 중성자가 충돌에 의해 열중성자로 변환되는 상태를 나타낸 도면,
도 7은 본발명에 따른 제 1실시예를 이용하여 중성자 에너지를 측정하는 방법을 나타낸 순서도,
도 8은 구 형상의 보너구 직경별 에너지에 대한 중성자 반응도를 나타낸 반응함수의 그래프,
도 9는 본발명에 따른 제 2실시예를 이용하여 중성자 에너지를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 종래의 3 인치 보너구
2: 종래의 3.5 인치 보너구
3: 종래의 4 인치 보너구
4: 종래의 4.5 인치 보너구
5: 종래의 5 인치 보너구
6: 종래의 6 인치 보너구
7: 종래의 7 인치 보너구
8: 종래의 8 인치 보너구
9: 종래의 10 인치 보너구
10: 종래의 12 인치 보너구
100: 열중성자 검출기
200a, 200b: 한 짝의 껍질구조인 기본 보너구
200: 기본 보너구
202a, 202b: 기본 보너구의 요철구조
210, 220, 304: 신호선 인출홀
300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b: 한 짝의 껍질구조인 단위 보너구
302a, 302b: 단위 보너구의 요철구조
400: 신호선

Claims (15)

  1. 소정 공간상에 존재하는 중성자의 중성자 에너지를 측정하기 위한 보너구 시스템에 있어서,
    열중성자를 검출하는 열중성자 검출기(100); 및
    상기 열중성자 검출기(100)를 내부에 포함하며 상기 열중성자 검출기(100)로부터 출력되는 상기 열중성자의 검출신호 전송을 위한 소정의 신호선(400)이 인출되는 신호선 인출홀(210, 220, 304)이 형성되어 있으며 상기 열중성자 검출기(100)에 이르는 중성자 충돌거리 변화에 기초하여 상기 중성자를 감속시켜 상기 열중성자로 변환 시키는 열중성자 변환수단;을 포함하고,
    상기 열중성자 변환수단은 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조를 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)로 갖되 상기 중성자 충돌거리를 변화시키기 위해 짝 결합된 상기 한 짝의 껍질구조의 내면 또는 외면에 상기 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 320a)와 크기를 달리하는 다수의 껍질구조가 연속하여 밀착 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열중성자 검출기(100)는 리튬6, 헬륨3 및 붕소10 중 어느 하나의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수 짝의 껍질구조 소재는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 중성자 측정용 보너구 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 한 짝의 껍질구조의 짝 결합 형상은 구 형상인 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 한 짝의 껍질구조는 상호 짝 결합되는 각 껍질의 대면부가 요철구조(302a, 302b)인 것을 특징으로 하는 중성자 측정용 보너구 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 요철구조(302a, 302b)는 측면에 상기 한 짝의 껍질구조가 나사 결합하기 위한 나사가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 신호선 인출홀(210, 220, 304)은 상기 한 짝의 껍질구조의 짝 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열중성자 변환수단은 상기 열중성자 검출기(100)를 내부에 직접 포함하고 상기 열중성자 검출기(100) 위치를 제외한 내부가 폴리에틸렌 소재로 충진된 기본 보너구(200)를 더 포함하고,
    상기 다수의 껍질구조는 상기 기본 보너구(200)의 외면을 직접 또는 간접적으로 감싸서 짝 결합 되는 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기본 보너구(200)는 직경이 3 인치 구형상이며,
    상호 짝 결합된 상기 다수의 껍질구조는 짝결합시 구형상으로 각각의 직경이 3.5 인치, 4 인치, 4.5 인치, 5 인치, 6 인치, 7 인치, 8 인치, 10 인치, 12 인치인 것을 특징으로 하는 가변 형상 보너구 시스템.
  10. 한 짝의 껍질구조의 짝결합으로 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 직접 내부에 포함하는 기본 보너구(200a, 200b)가 상기 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 1계수단계(S100);
    상기 중성자의 감속을 위해 상기 기본 보너구(200a, 200b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합되는 단계(S110);
    상기 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 상기 열중성자 검출기(100)를 이용해 상기 중성자 중 상기 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 2계수단계(S120); 및
    신호처리장치가 상기 계수된 상기 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 상기 공간상의 중성자 에너지를 연산하는 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기본 보너구(200a, 200b)는 직경이 3 인치의 구 형상이며,
    상기 다수의 껍질구조는 결합시 구 형상으로서 각각의 직경이 3.5 인치, 4 인치, 4.5 인치, 5 인치, 6 인치, 7 인치, 8 인치, 10 인치 및 12 인치인 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 중성자 에너지는 에너지 대별 중성자의 개수로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2계수단(S120)와 상기 중성자 에너지 연산단계(S130) 사이에는,
    상기 단위 보너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상기 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합되는 단계(S122); 및
    상기 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 상기 열중성자 검출기(100)를 이용해 상기 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 3계수단계(S124);를 더 포함하고,
    상기 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S122) 및 상기 제 3계수단계(S124)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 최대 크기의 단위 보 너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
  14. 중성자 검출을 위한 열중성자 검출기(100)를 내부에 직접 포함하고 상기 열중성자 검출기(100) 위치를 제외한 내부가 중성자 감속재로 충진된 기본 보너구(200)가 내부에 위치한 열중성자 검출기(100)를 이용해 소정 공간상에 존재하는 중성자 중 특정 제 1에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 1계수단계(S200);
    상기 중성자의 감속을 위해 상기 기본 보너구(200)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상호 결합 및 분리가 가능한 한 짝의 껍질구조의 단위 보너구(300a, 300b)가 결합되는 단계(S210);
    상기 한 짝의 껍질구조가 결합된 단위 보너구(300a, 300b)가 상기 열중성자 검출기(100)를 이용해 상기 중성자 중 상기 제 1에너지보다 높은 제 2에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 2계수단계(S220); 및
    신호처리장치가 상기 계수된 상기 중성자 개수의 데이터와 중성자 반응함수의 관계에 기초하여 상기 공간상의 중성자 에너지를 연산하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2계수단계(S220)와 상기 중성자 에너지 연산단계(S230) 사이에는,
    상기 단위 보너구(300a, 300b)의 외면에 밀착하여 짝 결합으로 감쌀 수 있으며 상기 단위 보너구(300a, 300b)보다 크기가 큰 한 짝의 껍질구조인 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 더 결합되는 단계(S222); 및
    상기 더 결합된 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b)가 상기 열중성자 검출기(100)를 이용해 상기 중성자 중 앞서 측정된 에너지보다 더 높은 에너지에 민감하게 반응하여 중성자 개수를 계수하는 제 3계수단계(S224);를 더 포함하고,
    상기 또 하나의 단위 보너구(310a, 310b) 결합단계(S222) 및 상기 제 3계수단계(S224)는 한 짝의 껍질구조인 유한 개의 단위 보너구(300a, 300b, 310a, 310b, 320a, 320b)가 크기가 증가하는 순서로 결합 및 계수함으로써 최대 크기의 단위 보너구의 결합 및 계수시까지 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보너구 시스템을 이용한 중성자 에너지 측정방법.
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