BC-501 유기액체 검출기의 중성자 에너지 교정 및 FWHM 조사

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1 BC-501 유기액체 검출기의 중성자 에너지 교정 및 FWHM 조사
한국 지질자원연구원 김기동, 홍완, 김준곤, 최한우, 우형주 한국 원자력연구소 장 종화 연세 대학교

2 서 론 원자로 재료 물질에 대한 중성자 포획 반응 실험 인프라 구축을
위하여 1-2 MeV 중성자 선원을 확보하였다. TiT 박막 표적 및 3T(p,n) 반응을 이용하여 단색 중성자 선원으로 사용하였다. 발생 중성자 에너지는 핵반응 운동학과 가속기 터미날 전압에 의존한다. 가속기 터미날 전압 교정은 27Al, 16O 의 양성자 공명 핵반응을 이용하여 결정하였으며, 이때 발생된 중성자 에너지 폭 은 12C 및 16O 흡수 공명 반응을 이용하여 결정하였다. 발생된 중성자 파고 스펙트럼 검출은 BC-501 검출기와 파형 판별법을 이용하였다. 측정된 중성자 파고 스펙트럼 해석은 가우스 적분법을 이용하여 BC-501 섬광 검출기의 에너지 교정 및 분해능을 결정하였다.

3 한국 지질 자원 연구원의 가속기실 빔 라인 현황을 나타내는데 빨간 색 부분이 새로 만든 중성자 실험실을 나타낸다.

4 중성자 실험실 2” x 2” BC-501 검출기의 에너지 교정 및 분해능 측정을 위한 장치도를 나타내는데, 왼쪽의 구리 챔버 내에는 TiT 박막 표적이 들어 있으며 양성자 빔이 입사될 때 표적의 국부적 온도 상승을 줄이기 위해서 프레온 냉각 장치가 붙어있다. 왼쪽은 BC-501 검출기의 배치도 및 전자 장치를 보여주고 있다. 중성자 발생 표적으로 부터 2.5 m 정도 떨어져 있으며, 빔 라인과 5도 위치에 두고 중성자 파고 스펙트럼을 측정하였다.

5 3T(p,n) 반응의 Kinematics 중성자 발생 TiT 표적

6 가속기 터미날 에너지 교정 27Al(p,g)

7 stithick2 = smeasured2 - sresonance2, : NES 27 keV at 2.1 MeV
Neutron Energy Spread stithick2 = smeasured2 - sresonance2, : NES 27 keV at 2.1 MeV NES 28 keV at 1.67 MeV

8 BC-501의 중성자 pulse height spectrum

9 BC-501 검출기의 중성자 에너지 교정

10 BC –501 검출기의 FWHM FWHM [ % ],(s) Burrus data [NIM 67,191] 2014
중성자에너지 [ keV ] FWHM [ % ],(s) Burrus data [NIM 67,191] 2014 11.1, (15.35) 11.9 % at En=2.21 MeV 2318 10.6, (16.94) 2417 10.9, (18.06) 2515 11.0, (19.00) 2618 10.5, (18.89) BC-501 검출기의 에너지 분해능(FWHM)은 입사 중성자 에너지 2 MeV 에서 11% 정도 됨을 볼 수 있다.

11 BC-501의 pulse height spectrum
입사 중성자 에너지의 차이가 50 keV 정도 이면 충분한 분리가 일어남을 볼 수 있다.

12 결 과 단색 중성자 선원을 이용하여, BC-501 검출기의 중성자
에너지 교정식을 얻었으며, 또한 2 MeV 에서 2,6 MeV사이의 FWHM 약 11% 임을 알 수 있었다. 실재 분리 가능한 중성자 에너지의 한계는 50 keV 정도 임을 알 수 있었다. 현재 펄스 중성자 빔을 만들기 위한 작업이 진행 중인데, 펄스 빔 (토요일 발표 : 탄템형 가속기형 빔 번칭 시스템의 제작 및 설치1) 에 대한 TOF 시스템의 에너지 분해능을 측정하여, 그 결과와 연속 빔에 의한 결과를 비교해 보고자 한다.