중이온가속기 저에너지 전단부 가속구간 빔인출 시험 성공

중이온가속기 저에너지 전단부 가속구간 빔인출 시험 성공

2022.12.19 과학기술정보통신부

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중이온가속기 저에너지 전단부 가속구간 빔인출 시험 성공

 

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하‘과기정통부’)와 기초과학연구원(원장 노도영) 중이온가속기연구소(연구소장 홍승우, 이하‘연구소’)는 12.16(금) 17시경에 중이온가속기 저에너지 전단부 가속구간 빔 인출 시험을 성공하였다고 밝혔다.

 

우리나라 중이온가속기(RAON) 저에너지 가속장치는 총54기로 전단부 가속장치 22기, 후단부 가속장치 32기로 구성되어 있으며 2021년 12월에 구축이 완료되었다.

 

* 1/4파형 초전도 가속관 (Quarter Wave Resonator) ** 1/2파형 초전도 가속관 (Half Wave Resonator)

 

이번 빔 인출 시험은 지난 10월 7일 저에너지 전단부 가속장치 5기에 대한 첫 번째 빔인출 시험에 이어 저에너지 전체 가속장치 중 전단부 가속장치 22기에 대해 수행한 것으로, 입사기*에서 초기 가속된 0.5MeV/u 아르곤(Ar) 빔이 전단부 가속장치 1기부터 22기까지 가속되어 가속에너지 2.47MeV/u, 빔전류 34μA에 도달되었다.

 

* 중이온을 생성하여 초전도 가속장치에 전달

 

※ eV/u : 가속되는 입자의 핵자당 에너지, μA : 마이크로 암페어(전류), 빔 이온(입자) 개수

 

첫 번째 빔인출 시험에 이어 이번 빔인출 시험도 입사기, 극저온설비 등 기반장치와 연계한 전단부 가속장치 22기까지의 가속성능을 확인한 것으로, 저에너지 가속구간 빔 시운전이 당초 계획대로 순조롭게 진행되고 있다.

 

과기정통부와 기초과학연구원(중이온가속기연구소)은 앞으로 저에너지 가속구간을 늘려가며 빔 시운전을 수행할 예정으로, 2023년 3월까지 저에너지 전체 구간에 대한 빔 시운전을 완료하고 2024년부터 연구활동을 지원하는 본격적인 장치이용 서비스를 제공할 계획이라고 밝혔다.

 

 

참고1

저에너지 전단부 가속구간 빔인출 시험 결과

 

○ 가속장치 가속장치 전체 54기 중 전단부 가속장치 22기까지 아르곤(Ar) 빔을 가속시켜 ①가속에너지 2.47MeV/u, ②빔전류 34μA 도달

 

 

 

참고2

중이온가속기 구축 사업 및 저에너지 가속장치 현황

 

□ 중이온가속기(RAON) 구축 사업

 

○ (사업 개요) 세계 최고 수준의 중이온가속기를 구축, 핵물리·원자력· 소재·바이오 등 가속기 기반 기초과학 분야에서 선도 국가로 도약

 

 

	< (참고) 가속기 개념 >
ㅇ가속기는 중이온, 양성자, 전자 등 전하를 띤 입자를 전기장을 이용하여 가속, 충돌시키는 장치로서 물질의 기본인 원자핵의 내부 구조는 물론 각종 물질의 성질을 연구하는데 활용 - 가속되는 입자에 따라 중이온, 양성자, 전자 가속기로 분류 ㅇ중이온가속기는 중이온(우라늄 등의 무거운 이온)을 빠르게 가속한 후 표적 물질에 충돌시켜 기존에 발견되지 않았거나 자연 상태에서 존재하지 않는 다양한 희귀동위원소를 생성하고 그 특성을 연구하는 대형 연구시설

 

- 중이온가속기는 다른 가속기(방사광, 중입자 등)와 달리 우라늄 같은 무거운 원소를 광속의 1/2까지 가속해야 하는 극한 기술*의 집약체

 

* 초전도 가속관, 초전도 냉각설비(-271℃까지 유지), 고주파 전원장치(고에너지 325MHz) 등

 

- 특히, 우리나라 중이온가속기(RAON)는 목표성능 면이나 희귀동위원소 생성방식에서 세계 최고 수준

 

○ (사업 현황) 계획 변경(4차례)을 거쳐 저에너지구간 중심의 1단계, 고에너지 구간 중심의 선행연구개발 및 2단계로 구분 추진 중

 

※ (부지) 대전 유성구 신동 952,066㎡ / 연면적 116,298㎡

 

< 중이온가속기 사업 단계별 사업 현황 >

 

구분	1단계	선행연구개발	2단계
기간	’11 ~ ’22년	’22 ~ ’25년	선행연구개발 성과 및 적정성 재검토 결과에 따라 결정
예산	1조 5,183억 (부지매입 3,571억, 시설건설 6,384억, 장치구축 5,228억)	126억	미정
내용	· 고에너지 구간 가속관 시제품 제작 및 성능시험 · 저에너지 장치 구축 완료 (’21.12) · 부지(952,066㎡) 매입 · 시설 공사 준공(’21.5)	· 가속관 시제품 성능구현 · 본제품 설계완료 · 가속장치 성능 검증 시설 확충 · 본제품 제작공정 최적화	· 고에너지 구간 본제품 제작/설치 · 전체 장치 설치완료 및 시운전 ※ (가속모듈 제작) 전단부 23기, 후단부 25기

 

□ 저에너지 가속장치 현황

 

○ (구성) 전단부에 설치되는 전단부 가속장치 모듈 22기(가속관 22기)와 후단부에 설치되는 후단부 가속장치 32기(A타입 13기, B타입 19기/가속관 102기)로 구성

 

※ (QWR) Quarter Wave Resonator(1/4파장), (HWR) Half Wave Resonator(1/2파장)

 

○ (기능) 입사기에서 전달된 0.5MeV/u 빔을 18.5MeV/u*(가속모듈 54기)까지 가속된 빔을 저에너지 실험장치나 고에너지 가속장치(SCL2)에 수송

 

* 우라늄 기준 빛의 속도(진공 기준 약30만km/s)의 0.12 수준

 

○ (개발) ’17년 전단부 가속장치 가속관 본제품 제작을 시작으로 전단부 가속장치(‘20.9월), 후단부 가속장치-에이(’21.5월), 후단부 가속장치-비(’21.11월) 개발을 완료하고, ’21.12월 설치 완료

 

< 저에너지 가속장치 형상 및 구성 >

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[출처] 대한민국 정책브리핑(www.korea.kr)