양성자과학연구단, 경주 양성자가속기 성능 최적화 날개 달다

빔 테스트 스탠드(BTS) 운영으로 '빔 품질 향상부터 전문인력 양성'까지

한국원자력연구원 양성자과학연구단은 빔 테스트 스탠드(Beam Test Stand:BTS, 이하 BTS) 구축 및 시설검사를 완료하고 본격 운영을 시작했다고 5일 밝혔다.

BTS는 이온원, 고주파 4극 가속장치(RFQ), 그리고 두 개의 빔라인으로 구성되어 있다.

최대 에너지는 핵자당 1 MeV, 가속 가능한 빔 전류는 10 mA로서 양성자가속기 성능 및 기능을 점검할 수 있는 장비이다.

경주 양성자가속기 성능 최적화를 위한 빔 테스트 장치 모습. 양성자과학연구단 제공

경주시 건천읍 소재 100 MeV 양성자가속기는 2013년 7월 양성자빔 서비스를 개시해 운영 10년째인 2022년 12월에 총 누적 운전시간 3만 시간을 달성했다. 

최근 3년간 빔 신청 경쟁률이 3대 1이 넘는 등 이용수요가 늘고 있는 추세다.

하지만 한편으로는 양성자빔 제공기간 대부분을 이용자들에게 할당해야 하는 만큼 가속기 자체의 장치성능 향상 연구를 위한 시간을 충분히 확보할 수 없는 실정이었다.

이에 BTS 운영을 통해 양성자가속기 빔 제공기간에 가속기 빔 물리 연구 및 실험이 가능하게 돼 빔 품질을 한층 더 빠르고 효과적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

또한 BTS는 양성자 이외에도 헬륨 등 다양한 이온빔을 제공할 수 있다. 대표적으로 전력 반도체 성능향상을 비롯 중성자 발생 및 미래 원전에 사용될 원자력 재료 시험연구 등 다양한 응용분야에 활용이 가능하다.

연구단은 BTS를 통해 고강도 양성자가속기 빔물리 분야의 핵심주제인 다차원 빔 진단 기술을 개발할 계획이다. 이는 100 MeV 경주 양성자가속기 빔 진단 및 최적화 뿐만 아니라 가속기 전문인력 양성에도 기여할 것으로 전망하고 있다.

이재상 양성자과학연구단장은 “앞으로도 경주 양성자가속기 이용자에게 더 나은 양질의 빔을 제공하고, 우수 연구성과를 창출할 수 있도록 최선을 다하겠다” 고 말했다.

경주=이영균 기자 lyg0203@segye.com