몬테카를로 전산해석법을 이용한 물질 별 양성자 빔 덤프 방사화 분석

Monte Carlo Analysis on the Activation of Beam Dumps with different Materials

빔 덤프는 굴절구역이나 빔 라인의 끝에 설치되는 빔 제동기구이다. 빔 덤프는 빔 굴절 장치의 고장으로 인해 빔이 굴절되지 않는 경우 가속기 시설과 사용자의 보호를 위해서 설치되거나 또는 빔 라인의 끝에서 빔을 정지시키기 위해 사용된다. 빔 덤프는 가속기 및 사용자를 심각한 사고로부터 보호하기 위해 설치되는 장치이지만, 빔 덤프 자체의 방사화는 유지보수 작업자 피폭의 주원인이다. 본 연구에서는 빔 덤프 물질로 자주 사용되는 탄소, 구리, SUS 304, 티타늄, 텅스텐 그리고 물에 대해 방사화 평가를 수행하였다. MCNPX 2.7과 SP-FISPACT를 이용한 2-step 분석으로 빔 덤프의 물질에 따른 방사능 농도의 차이를 평가하였다. 1 GeV 양성자 빔으로 연간 운전 6,480 시간과 냉각 2,280 시간을 반복하여 총 30 년간 운전할 때 빔 덤프의 방사화 평가 및 운전 종료 후 100년 동안 냉각시간 별 방사능 농도 감쇠에 대한 평가를 수행하였다.

Beam dump is a beam stopping device that is installed at the end of the bending edge area or at the end of the beam line. It is installed to protect accelerator devices and users from the beam when the beam is not steered properly due to the malfunction of beam steering device or to stop the beam at the end of the beam line. Though the dump is a device installed to protect the components and users from serious accidents, the radiation from the activation of the dump is the major cause of the exposure of persons who work for maintenance. In this study, we evaluated activation of dump materials such as carbon, copper, SUS 304, titanium, tungsten and water. 2-step analysis using MCNPX 2.7 and SP-FISPACT was applied to evaluate the difference in activity concentration when the different material was used for the dump. Activation analysis of dump was accomplished for 1 GeV proton beam with the repeat of operation 6,480 hours of operation and 2,280 hours of cooling for 30 years, then the decay of activity concentration for 100 years after the facility shutdown was evaluated.