에폭시수지계 중성자 차폐재의 제조 및 방사선 차폐능 평가

Fabrication and Evaluation of Radiation Shielding Property of Epoxy Resin-Type Neutron Shielding Materials

사용 후 핵연료 수송용기 등에 사용되는 에폭시수지계 중성자 차폐재, KNS(Kaeri Neutron Shield)-101, KNS-102 및 KNS-103를 제조하였다. 기본물질은 에폭시수지이며, 첨가제로는 폴리프로필렌, 수산화알루미늄 및 탄화붕소이다. 이들 중성자 차폐재들은 유동성이 좋아 수송용기와 같은 복잡한 구조에 사용할 수 있다. 제조된 중성자 차폐재들을 가압경수로 사용 후 핵연료 28다발을 수송할 수 있는 수송용기에 적용하여 차폐능 평가를 수행하였다. 세가지 중성자 차폐재를 수송용기에 적용하여 ANISN 코드로 차폐능 평가를 수행한 결과 정상수송시 중성자 차폐재의 두께가 10 cm 이상 일때 수송용기 반경방향표면에서 최대 방사선량율은 $300{\mu}Sv/h$로 나타났으며, 수송용기 표면에서 100 cm 지점에서의 최대 방사선량율은 $97{\mu}Sv/h$로 나타났다. 이들은 모두 관련된 법규들에서 규정된 최대허용 방사선량율을 만족하는 것으로 나타났다.

Epoxy resin-type neutron shielding materials, KNS(Kaeri Neutron Shield)-101, KNS-102, and KNS-103 have been fabricated to be used in spent fuel shipping cask. The base material is epoxy resin, and polypropylene, aluminium hydroxide, and boron carbide are added. These shielding materials offer good fluidity at processing, which makes it possible to apply this resin shield to complicated geometric shapes such as shipping cask. The shielding property of these shielding materials for shipping cask for loading 28 PWR spent fuel assemblies has been evaluated. ANISN code is used to evaluate the shielding property of the shipping cask with the thickness of the three neutron shielding materials greater than 10 cm. As a result of analysis, the maximum calculated dose rate at the radial surface of the cask is determined to be $300{\mu}Sv/h$ and the maximum calculated dose rate at 100 cm from the cask is $97{\mu}Sv/h$. These dose rates remain within allowable values specified in related regulations.