KR101628168B1 - Laser induced neutron generator with a tubular type target - Google Patents
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- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
- H05H3/06—Generating neutron beams
Abstract
Description
본 발명은 튜브형 타겟에 레이저빔을 집속시켜 중성자를 발생시키는 레이저 유도 중성자 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser induced neutron generator for generating a neutron by focusing a laser beam on a tubular target.
레이저빔을 이용하는 종래의 중성자 발생장치에는 여러 가지 방법이 있다. 우선 중수소를 포함한 합성수지 고체 내에서 레이저의 전자기적 성질을 이용한 플라즈마의 가속을 통하여 발생된 중수소 이온이 주변의 중수소 이온과 핵반응을 하게 하는 방법과, 중수소가 담긴 구형 표적의 외부에 여러 개의 고에너지 레이저를 균일하게 조사하여 구형 표적의 표면에 생긴 플라즈마의 팽착압력에 의한 압축을 통해 관성핵반응이 일어나게 하는 방법과, 마지막으로 중수소를 함유한 기체를 저온 상태에서 노즐을 통해 진공챔버에 방출하여 클러스터를 만들고 여기서 레이저빔을 집속 및 흡수시켜 쿨롱폭발에 의한 중수소이온 가속을 통해 핵반응이 일어나게 하는 방법이 있다.There are various methods for a conventional neutron generator using a laser beam. First, there is a method in which deuterium ions generated through the acceleration of plasma using the electromagnetic properties of lasers in synthetic resin solids including deuterium cause surrounding deuterium ion and nuclear reaction, and a method in which a plurality of high energy laser A method in which an inertia nuclear reaction occurs by compression due to an expansion pressure of a plasma generated on the surface of a spherical target, and finally, a gas containing deuterium is discharged into a vacuum chamber through a nozzle at a low temperature to form a cluster Here, there is a method of focusing and absorbing a laser beam to cause nuclear reaction through deuterium ion acceleration by Coulomb explosion.
하지만, 종래의 합성수지를 이용하는 방식은, 단순히 얇은 합성수지 판의 평면의 사면에 레이저를 집속시키고 이때 발생된 이온들이 합성수지 판 내부의 중수소 원자와 충돌하여 중성자를 발생시키는 것으로 중성자 발생 효율이 높지 않다. 또한, 관성핵반응 방식은 레이저 시설이 거대화되어 지나친 비용의 투자가 필요하다는 단점이 있고, 기체 클러스터 방식은 핵반응 후 잔류가스가 진공 챔버 내부에서 확산되면서 진공도를 떨어뜨리게 되어 반복적인 핵반응이 일어날 수 없으며 그 효율 또한 높지 않다는 단점이 있다.However, in the conventional method using a synthetic resin, a laser is simply focused on a slope of a flat surface of a thin synthetic resin plate, and ions generated at this time collide with deuterium atoms inside the synthetic resin plate to generate neutrons. In the gas cluster system, the residual gas is diffused in the vacuum chamber and the vacuum degree is lowered, so that the repetitive nuclear reaction can not occur. In addition, Efficiency is not high.
따라서, 레이저를 이용하는 중성자 발생장치에 있어서, 종래보다 그 크기를 크게 증대시키지 않으며, 연속적으로 중성자를 발생시킬 수 있는 레이저 유도 중성자 발생장치의 개발이 고려될 수 있다.Therefore, in the neutron generator using a laser, the development of a laser induced neutron generator capable of generating neutrons continuously without increasing the size more than the conventional one can be considered.
본 발명은 전체적으로 소규모로 구성되고, 높은 중성자 발생효율을 가지며 장시간 연속적으로 작동가능한 레이저 유도 중성자 발생장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a laser induced neutron generating device which is constituted in a small scale as a whole and has a high neutron generating efficiency and can be continuously operated for a long time.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치는, 외벽과 내벽을 구비하고 튜브(tube)의 형상을 갖도록 이루어지는 표적부와, 중수소화합물을 포함하며 상기 외벽 및 내벽 중 적어도 어느 일 영역에 정착되게 형성되는 코팅층, 및 발생되는 중수소 이온들 간의 핵융합 반응 단면적을 증가시키기 위하여 상기 중수소 이온들이 서로 마주보며 충돌을 일으키도록 상기 중수소 이온들이 상기 표적부의 내측 중심부를 향하여 가속되게 복수의 레이저빔을 상기 코팅층의 표면에 조사시키는 레이저 발생부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a laser induced neutron generator comprising: a target portion having an outer wall and an inner wall and having a tube shape; A coating layer formed to be fixed to at least one of the outer wall and the inner wall, and a coating layer formed between the inner wall and the inner wall of the target portion so that the deuterium ions collide with each other in order to increase the cross-sectional area of the fusion reaction between the generated deuterium ions. And a laser generation part for irradiating a surface of the coating layer with a plurality of laser beams so as to accelerate toward the center part.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 레이저 발생부는 서로 다른 펄스폭을 가지는 제1 및 제2 레이저부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 레이저부는 각각, 상기 표적부의 외벽 및 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the laser generating portion includes first and second laser portions having different pulse widths, and the first and second laser portions are respectively disposed on the outer and inner walls of the target portion, To irradiate a laser beam.
또한, 상기 제1 레이저부는 상기 제2 레이저부보다 짧은 펄스폭을 가지며 상기 중수소 이온들이 상기 외벽으로부터 시작하여 상기 외벽을 관통하며 가속이 이루어지게 상기 외벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어지고, 상기 제2 레이저부는 상기 제1 레이저부보다 긴 펄스폭을 가지며 상기 중수소 이온들이 상기 내벽으로부터 시작하여 상기 내벽의 표면과 수직되는 방향으로 가속이 이루어지게 상기 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어질 수 있다.The first laser unit may have a pulse width shorter than that of the second laser unit and may irradiate a plurality of laser beams onto the surface of the outer wall so that the deuterium ions pass through the outer wall starting from the outer wall and accelerated. Wherein the second laser portion has a pulse width longer than that of the first laser portion and the deuterium ions are accelerated in a direction perpendicular to the surface of the inner wall starting from the inner wall, .
또한, 상기 제1 레이저부는 상기 표적부의 중심을 기준으로 서로 마주하는 방향으로 복수의 레이저빔을 발생시키도록 이루어질 수 있다.The first laser portion may be configured to generate a plurality of laser beams in directions opposite to each other with respect to the center of the target portion.
또한, 상기 제1 레이저부에서 발생되는 복수의 레이저빔을 각각 굴절시켜 상기 표적부를 향하도록 레이저빔의 방향을 유도하는 비축포물거울부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The laser induced neutron generator according to
또한, 상기 제2 레이저부는 상기 표적부의 개방된 일 측을 통하여 복수의 레이저빔이 상기 내벽의 표면을 향하여 서로 교차되게 조사되도록 이루어질 수 있다.The second laser portion may be configured to irradiate a plurality of laser beams crossing each other toward the surface of the inner wall through one open side of the target portion.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 레이저 발생부에 의해 상기 표적부에서 용발(ablation)되는 영역을 이동시켜 복수의 레이저빔이 조사되는 위치에 상기 표적부의 용발되지 않은 영역이 배치될 수 있도록 상기 표적부를 일 방향으로 공급하는 표적 공급부를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for moving a region ablated in the target portion by the laser generating portion so that an unfired region of the target portion is disposed at a position irradiated with a plurality of laser beams And a target supply unit for supplying the target portion in one direction.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 레이저 발생부에 의한 공기의 파열 현상을 방지하기 위하여 상기 표적부, 상기 코팅층 및 상기 레이저 발생부를 진공상태로 수용하도록 형성되는 챔버부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the target portion, the coating layer, and the chamber portion formed to receive the laser generating portion in a vacuum state may be further included in order to prevent the air from being ruptured by the laser generating portion .
본 발명의 레이저 유도 중성자 발생장치는, 레이저 발생부에 의해 가속된 중수소 이온들이 표적부의 중심부를 향하여 서로 마주 보며 충돌되게 유도되므로, 중수소 이온들 간의 상대적인 속도에 의해 핵융합 반응의 단면적이 크게 증가되며, 중수소화합물에 포함된 중수소 원자들과 중수소 이온들과의 충돌에 의한 2차적인 핵융합 반응이 일어나도록 이루어지므로 반응에 의해 생성되는 중성자의 발생 효율을 크게 향상시킬 수 있다.Since the deuterium ions accelerated by the laser generation unit are induced to collide with each other toward the central portion of the target portion, the cross-sectional area of the fusion reaction is greatly increased due to the relative velocity between the deuterium ions, The secondary fusion reaction by the collision of the deuterium atoms contained in the deuterium compound with the deuterium ions is performed so that the generation efficiency of the neutrons generated by the reaction can be greatly improved.
또한, 본 발명의 레이저 유도 중성자 발생장치는, 발생되는 레이저빔의 펄스폭에 따라, 표적부의 외벽 또는 내벽에 복수의 레이저빔을 조사하도록 이루어지는 제1 및 제2 레이저부를 구비하여, 표적부의 내측을 중심으로 중수소 이온들 및 원자들 간의 핵융합 반응이 효과적으로 이루어질 수 있다.The laser induced neutron generating apparatus of the present invention further includes first and second laser portions for irradiating a plurality of laser beams to an outer wall or an inner wall of the target portion in accordance with the pulse width of the generated laser beam, The fusion reaction between the deuterium ions and the atoms can be effectively performed.
또한, 본 발명의 레이저 유도 중성자 발생장치는, 레이저빔에 의해 용발(ablation)되어 사라지는 표적부를 연속적으로 재공급하도록 이루어지는 표적 공급부를 구비하여, 핵융합 반응에 의한 중성자의 발생이 중단 없이 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.Further, the laser induced neutron generating apparatus of the present invention is provided with a target supply unit for continuously supplying a target part that is ablated and disappear by a laser beam to continuously supply neutrons, so that the generation of neutrons by the fusion reaction can be continuously performed .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치에 구비되는 표적부, 코팅부 및 레이저 발생부를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치에 구비되는 제1 레이저부에 의해 복수의 레이저빔이 표적부의 외벽으로 조사되는 구성을 나타낸 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 제1 레이저부에서 발생되는 복수의 레이저빔이 표적부를 기준으로 서로 마주보는 방향을 향하여 조사되는 상태를 나타낸 개념도.
도 4는 도 1에 도시된 표적부의 내측 중심부를 향하여 중수소 이온들이 가속되어 나아가는 상태를 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치에 구비되는 제2 레이저부에 의해 복수의 레이저빔이 표적부의 내벽으로 조사되는 구성을 나타낸 개념도.
도 6은 도 5에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치에 구비되는 표적 공급부 및 표적부를 나타낸 개념도.1 is a conceptual diagram illustrating a target portion, a coating portion, and a laser generating portion included in a laser induced neutron generating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a configuration in which a plurality of laser beams are irradiated to an outer wall of a target portion by a first laser portion included in a laser induced neutron generating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a state in which a plurality of laser beams generated in the first laser unit shown in FIG. 2 are irradiated toward a direction opposite to the target unit.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which deuterium ions are accelerated toward the inner center portion of the target portion shown in FIG. 1; FIG.
5 is a conceptual diagram illustrating a configuration in which a plurality of laser beams are irradiated to an inner wall of a target portion by a second laser portion included in the laser induced neutron generating device according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual view showing a cross section taken along the line AA shown in Fig. 5;
7 is a conceptual diagram illustrating a target supply unit and a target unit included in the laser induced neutron generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 튜브형 타겟을 구비한 레이저 유도 중성자 발생장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a laser induced neutron generating apparatus having a tubular target of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 구비되는 표적부(110), 코팅층(120) 및 레이저 발생부(130)를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a
도 1을 참조하면, 레이저 유도 중성자 발생장치(100)는, 표적부(110), 코팅층(120) 및 레이저 발생부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a laser induced
표적부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 일 측이 개방되게 형성되는 튜브(tube)의 형상을 가지며, 외벽과 내벽을 구비하도록 이루어진다. 표적부(110)는, 상기 튜브의 형상을 유지하도록 알루미늄(Al) 등과 같은 금속재질의 박막으로 이루어질 수 있다.The
코팅층(120)은, 중수소화합물을 포함하도록 이루어지며, 표적부(110)의 외벽 및 내벽 중 적어도 어느 일 영역에 일정 두께로 정착되게 형성된다. 여기서, 상기 중수소화합물은 레이저빔과 반응하여 중수소 이온(i)을 포함하는 고온의 플라즈마로 상태가 바뀌는 특징을 가진다.The
레이저 발생부(130)는, 표적부(110)의 외벽 또는 내벽을 향하여 복수의 레이저빔을 발생시키되, 상기 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 내측 중심부를 향하여 가속되게 복수의 레이저빔을 조사하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 레이저 발생부(130)는, 코팅층(120)과 레이저빔의 반응에 의해 발생되는 상기 중수소 이온(i)들 간의 핵융합 반응 단면적을 증가시켜 중성자 생성 효율을 높이기 위하여, 상기 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 내측 중심부를 향하여 가속되게 복수의 레이저빔을 코팅층(120)의 표면에 조사시키도록 이루어진다.The
한편, 레이저 유도 중성자 발생장치(100)는 챔버부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the laser induced
상기 챔버부는, 레이저 발생부(130)에서 발생되는 레이저빔이 갖는 높은 에너지에 의해 공기가 파열되는 현상을 방지하기 위하여, 표적부(110), 코팅층(120) 및 레이저 발생부(130)를 진공상태로 수용가능하도록 형성될 수 있다.The chamber part is provided with a
이상에 설명한 본 발명의 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 의하면, 코팅층(120)이 레이저빔과 반응하여 발생되는 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 중심부를 향하여 서로 마주 보며 충돌되게 유도되므로, 중수소 이온(i)들 간의 상대적인 속도에 의해 핵융합 반응의 단면적이 크게 증가된다. 구체적으로, 가속된 중수소 이온(i)들이 서로 충돌하여 핵융합 반응이 일어날 수 있는 중수소 이온(i)들 간의 핵융합 반응 단면적은 이온(i)들의 상대적 운동에너지의 크기에 따라 급격하게 증가된다. 특히 레이저빔에 의해 가속된 중수소 이온(i)들의 에너지 영역에서의 핵융합 반응 단면적은 상대적 운동에너지의 크기에 거의 기하급수적으로 비례하여 증가되므로 가속된 중수소 이온(i)들이 서로 마주보며 충돌하는 경우 핵융합 반응 단면적이 약 10배 이상 증대되는 효과를 가져온다.According to the laser induced
나아가, 중수소 이온(i)들의 대부분이 표적부(110)의 내측에서 발생되고, 발생된 중수소 이온(i)들이 표적부(110) 밖으로 탈출하는 과정에서 대부분의 이온(i)들이 표적부(110)의 표면에 정착된 코팅층(120)을 통과한다. 이때, 코팅층(120)에 포함된 중수소 원자들 중 레이저빔과 반응하지 못한 원자들이 중수소 이온(i)들과 충돌하면서 핵융합 반응에 의해 중성자를 추가적으로 발생시키므로 중성자의 생성 효율이 크게 향상될 수 있다.Further, most of the deuterium ions i are generated inside the
이하, 표적부(110)의 외벽 또는 내벽으로 복수의 레이저빔을 조사시켜 중성자를 발생시키는 레이저 유도 중성자 발생장치(100)의 메커니즘에 대하여 도 2 내지 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하다.Hereinafter, the mechanism of the laser induced
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 구비되는 제1 레이저부(132)에 의해 복수의 레이저빔이 표적부(110)의 외벽으로 조사되는 구성을 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1 레이저부(132)에서 발생되는 복수의 레이저빔이 표적부(110)를 기준으로 서로 마주보는 방향을 향하여 조사되는 상태를 나타낸 개념도이며, 도 4는 도 1에 도시된 표적부(110)의 내측 중심부를 향하여 중수소 이온(i)들이 가속되어 나아가는 상태를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 구비되는 제2 레이저부(134)에 의해 복수의 레이저빔이 표적부(110)의 내벽으로 조사되는 구성을 나타낸 개념도이며, 도 6은 도 5에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a configuration in which a plurality of laser beams are irradiated to the outer wall of the
도 2 내지 도 6을 참조하면, 레이저 발생부(130)는, 서로 다른 펄스폭을 가지는 제1 및 제2 레이저부(132,134)를 포함하고, 제1 및 제2 레이저부(132,134) 각각은, 표적부(110)의 외벽 및 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어질 수 있다.2 to 6, the
보다 구체적으로, 제1 레이저부(132)는, 제2 레이저부(134)보다 짧은 펄스폭을 가지며, 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 외벽으로부터 가속이 이루어지게 상기 외벽의 표면으로 복수의 레이저빔(a1,a2,a3,a4,a5,a6)을 조사시키도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저부(132)는 수십 펨토초(femtosecond) 펄스를 갖도록 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 레이저부(132)는 레이저의 강도가 강하여 레이저빔의 전자기장에 의해 전자가 직접 가속되고 가속된 전자에 의해 발생된 전위차에 의해 중수소 이온(i)들이 가속되는 원리가 적용된다. 여기서, 중수소 이온(i)들은 레이저빔이 조사되는 표적부(110) 외벽의 표면에서부터 시작하여 상기 외벽을 관통하며 표적부(110)의 내측 중심부로 방향성을 가지고 가속이 이루어진다. 또한, 제1 레이저부(132)에서 발생되는 복수의 레이저빔(a1,a2,a3,a4,a5,a6)은 6개로 도시되었으나, 그 개수는 6개가 아닌 다른 복수의 레이저빔 개수를 갖도록 이루어질 수도 있다.More specifically, the
반대로, 제2 레이저부(134)는, 제1 레이저부(132)보다 긴 펄스폭을 가지며, 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 내벽으로부터 가속이 이루어지게 상기 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔(b1,b2,b3,b4,b5,b6)을 조사시키도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저부(134)는 수십 피코초(picosecond) 펄스를 갖도록 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 레이저부(134)는 레이저빔의 에너지가 강하여 레이저빔에 의하여 충분히 플라즈마(plasma) 가열이 발생되고 발생된 플라즈마 내부에서 강한 자기장이 발생하여 플라즈마 집속이 이루어지면서 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 내벽으로부터 가속되는 원리가 적용된다. 여기서, 중수소 이온(i)들은 레이저빔이 조사되는 표적부(110) 내벽의 표면에서부터 시작하여 상기 내벽의 표면과 수직되는 방향 즉, 표적부(110)의 내측 중심부로 방향성을 가지고 가속이 이루어진다. 또한, 제2 레이저부(134)에서 발생되는 복수의 레이저빔(b1,b2,b3,b4,b5,b6)은 6개로 도시되었으나, 그 개수는 6개가 아닌 다른 복수의 레이저빔 개수를 갖도록 이루어질 수도 있다.Conversely, the
또한, 제1 레이저부(132)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 표적부(110)의 중심을 기준으로 서로 마주하는 방향으로 복수의 레이저빔(a1,a2,a3,a4,a5,a6)을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 발생되는 중수소 이온(i)들이 서로 마주보며 충돌 가능하도록 그 가속 방향을 유도하여 이온(i)들 간의 충돌 확률을 보다 증가시킬 수 있다.3, the
또한, 레이저 유도 중성자 발생장치(100)는 비축포물거울부(m1,m2,m3,m4,m5,m6)를 더 포함할 수 있다.In addition, the laser induced
비축포물거울부(m1,m2,m3,m4,m5,m6)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 레이저부(132)에서 발생되는 복수의 레이저빔(a1,a2,a3,a4,a5,a6)을 각각 굴절시켜 표적부(110)를 향하여 레이저빔(a1,a2,a3,a4,a5,a6)의 방향을 유도하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 짧은 펄스폭 예를 들어, 수십 펨토초(femtosecond) 펄스를 갖는 레이저빔을 표적부(110)를 향하여 안정적으로 조사시킬 수 있다. 여기서 비축포물거울부(m1,m2,m3,m4,m5,m6)는 도 2에서 6개로 구성되게 도시되었으나, 그 개수가 반드시 이에 한정된 것은 아니며 제1 레이저부(132)에서 발생되는 복수의 레이저빔의 개수에 대응되게 다른 개수로도 구성될 수 있다.A plurality of laser beams a1, a2, a3, a4, and a6 generated in the
한편, 도 4를 참조하면, 서로 마주보며 가속되는 중수소 이온(i)들 간의 충돌 단면적이 가장 크기 때문에, 표적부(110)의 내측 중심부에서 핵융합 반응이 가장 높은 확률로 이루어진다. 또한, 상기 중심부에서 핵융합 반응에 참가하지 못한 중수소 이온(i)들은 상기 중심부를 지나쳐 코팅층(120)과 충돌이 일어나고 이때 코팅층(120)에 포함된 중수소 원자들과 충돌하면서 2차적으로 핵융합 반응이 일어난다. 이에 따라, 레이저빔에 의해 가속된 중수소 이온(i)들은 표적부(110)의 구조에 의해 표적부(110) 내측 중심부를 향하여 방향성을 가지게 되어 2차에 걸친 핵융합 반응의 기회를 누리면서 핵융합 반응 확률을 크게 증가시키고 결과적으로 중성자의 생산 효율을 높일 수 있다.Referring to FIG. 4, since the collision cross-sectional area between the accelerated deuterium ions (i) is greatest, the fusion reaction occurs at the inner center portion of the
한편, 제2 레이저부(134)는 표적부(110)의 개방된 일 측을 통하여 복수의 레이저빔(b1,b2,b3,b4,b5,b6)이 표적부(110)의 내벽 표면을 향하여 서로 교차되게 조사되도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 중수소 이온(i)들이 표적부(110)의 내측 중심부를 향하여 가속되어, 1차적으로 중수소 이온(i)들 간의 충돌에 의한 핵융합 반응과, 2차적으로 중수소 이온(i)들과 코팅층(120)에 포함된 중수소 원자들과의 핵융합 반응이 효과적으로 이루어지므로 중성자 생성 효율을 크게 향상시킬 수 있다.The
이하, 본 발명의 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 구비되는 표적 공급부(140)부의 구성에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유도 중성자 발생장치(100)에 구비되는 표적 공급부(140) 및 표적부(110)를 나타낸 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a
도 7을 참조하면, 레이저 유도 중성자 발생장치(100)는 표적 공급부(140)를 더 포함한다.Referring to FIG. 7, the laser induced
표적 공급부(140)는, 복수의 레이저빔이 표적부(110)의 단부에 조사되면서 용발(ablation)되어 없어지는 영역을 새로운 반응 영역으로 이동시켜 복수의 레이저빔에 의한 중수소 이온들의 발생을 지속시키도록 이루어진다. 구체적으로, 표적 공급부(140)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 표적부(110)의 단부에 복수의 레이저빔 초점(f)들이 서로 인접하게 배치되어 띠모양의 형상을 이루며 조사됨에 따라 용발되어 사라지는 영역을 이동시켜, 복수의 레이저빔이 조사되는 위치에 표적부(110)에서 용발되지 않은 새로운 영역이 배치되도록 표적부(110)를 일 방향으로 이동시키며 연속적으로 공급하도록 이루어진다.The
이에 따라, 핵융합 반응에 의한 중수소 이온 및 중성자의 발생이 표적 공급부(140)에 의해 중단 없이 연속적으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.Accordingly, there is an advantage that the generation of deuterium ions and neutrons by the fusion reaction can be continuously performed by the
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.However, the scope of the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, and all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments. In addition, the present invention can be applied to all equivalents of inventions, such as inventions that can be modified, added, deleted, or replaced at the level of those skilled in the art, It belongs to the scope is self-evident.
100 : 레이저 유도 중성자 발생장치 110 : 표적부
120 : 코팅층 130 : 레이저 발생부
132 : 제1 레이저부 134 : 제2 레이저부
140 : 표적 공급부100: Laser induced neutron generator 110:
120: Coating layer 130: Laser generating part
132: first laser part 134: second laser part
140: target supply unit
Claims (8)
중수소화합물을 포함하며, 상기 외벽 및 내벽 중 적어도 어느 일 영역에 정착되게 형성되는 코팅층; 및
발생되는 중수소 이온들 간의 핵융합 반응 단면적을 증가시키기 위하여 상기 중수소 이온들이 서로 마주보며 충돌을 일으키도록, 상기 중수소 이온들이 상기 표적부의 내측 중심부를 향하여 가속되게 복수의 레이저빔을 상기 코팅층의 표면에 조사시키는 레이저 발생부를 포함하고,
상기 레이저 발생부는,
서로 다른 펄스폭을 가지는 제1 및 제2 레이저부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 레이저부는 각각, 상기 표적부의 외벽 및 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.A target portion having an outer wall and an inner wall, the target portion having a shape of a tube;
A coating layer including a deuterium compound and formed to be fixed to at least one of the outer wall and the inner wall; And
And irradiating the surface of the coating layer with a plurality of laser beams so that the deuterium ions are accelerated toward the inner center of the target portion so that the deuterium ions are in confrontation with each other in order to increase the cross-sectional area of the fusion reaction between the generated deuterium ions And a laser generator,
The laser generating unit includes:
And first and second laser portions having different pulse widths,
Wherein each of the first and second laser portions is configured to irradiate a plurality of laser beams to a surface of an outer wall and an inner wall of the target portion.
상기 제1 레이저부는, 상기 제2 레이저부보다 짧은 펄스폭을 가지며, 상기 중수소 이온들이 상기 외벽으로부터 시작하여 상기 외벽을 관통하며 가속이 이루어지게 상기 외벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어지고,
상기 제2 레이저부는, 상기 제1 레이저부보다 긴 펄스폭을 가지며, 상기 중수소 이온들이 상기 내벽으로부터 시작하여 상기 내벽의 표면과 수직되는 방향으로 가속이 이루어지게 상기 내벽의 표면으로 복수의 레이저빔을 조사시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the first laser portion has a pulse width shorter than that of the second laser portion and irradiates the surface of the outer wall with a plurality of laser beams so that the deuterium ions pass through the outer wall starting from the outer wall and accelerated under,
Wherein the second laser portion has a pulse width longer than that of the first laser portion and the deuterium ions are accelerated in a direction perpendicular to a surface of the inner wall starting from the inner wall, Irradiating the neutron beam with a laser beam.
상기 제1 레이저부는, 상기 표적부의 중심을 기준으로 서로 마주하는 방향으로 복수의 레이저빔을 발생시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The method of claim 3,
Wherein the first laser portion is configured to generate a plurality of laser beams in a direction facing each other with respect to a center of the target portion.
상기 제1 레이저부에서 발생되는 복수의 레이저빔을 각각 굴절시켜 상기 표적부를 향하도록 레이저빔의 방향을 유도하는 비축포물거울부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.5. The method of claim 4,
Further comprising a non-condensed parabolic mirror unit for refracting the plurality of laser beams generated by the first laser unit to guide the laser beam toward the target unit.
상기 제2 레이저부는, 상기 표적부의 개방된 일 측을 통하여 복수의 레이저빔이 상기 내벽의 표면을 향하여 서로 교차되게 조사되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The method of claim 3,
Wherein the second laser portion is irradiated such that a plurality of laser beams cross each other toward the surface of the inner wall through one side of the target portion which is open.
상기 레이저 발생부에 의해 상기 표적부에서 용발(ablation)되는 영역을 이동시켜 복수의 레이저빔이 조사되는 위치에 상기 표적부의 용발되지 않은 영역이 배치될 수 있도록, 상기 표적부를 일 방향으로 공급하는 표적 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The method according to claim 1,
And a target for feeding the target portion in one direction so that a region to be ablated in the target portion is moved by the laser generation portion so that the unfired region of the target portion is disposed at a position where a plurality of laser beams are irradiated, Further comprising a supply section. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 레이저 발생부에 의한 공기의 파열 현상을 방지하기 위하여, 상기 표적부, 상기 코팅층 및 상기 레이저 발생부를 진공상태로 수용하도록 형성되는 챔버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 중성자 발생장치.The method according to claim 1,
Further comprising a chamber portion configured to receive the target portion, the coating layer, and the laser generating portion in a vacuum state in order to prevent air from being ruptured by the laser generating portion.
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|---|---|---|---|
| KR1020150031864A KR101628168B1 (en) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Laser induced neutron generator with a tubular type target |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002107494A (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Method and device for inducing nuclear reaction |
| KR20100090475A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-16 | 한국원자력연구원 | The neutron generator used laser |
-
2015
- 2015-03-06 KR KR1020150031864A patent/KR101628168B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
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