중성자 방사화 분석(NAA, Neutron Activation Analysis)에 대해 알아보자

부제: 표준연(KRISS)은 연구용 원자로를 어디에 쓸까?


중성자 방사화 분석은 원자력연(KAERI) 기술인데, 매우 정밀한 비파괴 정량분석 기법이라고 보면 된다.

지금 퀀연(QE)이 필요한 것은 가지고 있는 샘플이 뭔지 조성과 구조를 파악하는 것임.

그래서 당연히 포항방사광가속기(PAL-XFEL) 얘기가 나오는거고,

근데 가속기 빔은 다들 알지만 연구용 원자로도 그런데 쓸 수 있다는 것.


원자력연은 대전에 있는데 본인이 KAIST 학부 다닐때 여름 방학 프로그래밍 알바로 출근을 했는데 매우 신기한 경험이었음.

연구용 원자로 이름은 하나로인데 밖에서 건물만 구경함.

원자로 격리 베슬이 핵분열 과정에서 나오는 중성자 맞고 활성화되서 문제를 일으키는데,

구리 원자 철 원자가 어떻게 날뛰나... 연구원 분이 시뮬레이션을 짰는데 그거 최적화 하는거랑 시각화 하는거 작업함.

동영상이 필요하다 그래서 동그란 원자들이 귀엽게 모여있는거 PNG 이미지로 렌더링해서 FFMPEG으로 합침.

몬테카를로 시뮬레이션에 대한 기초가 없어서 배우느라 고생했음.

Metropolis-Hastings부터 Hamiltonian Monte Carlo까지 속성으로 과외받음.

근데 이해했냐 하면 사실 그건 아니고 듣자마자 다 까먹음.

어차피 과외받은건 내가 건드릴 코드를 과외받은게 아니라 내가 건드려서는 안되는 코드를 과외받은 것이었음.

나는 물리학자가 아니잖아?

근데 내가 프로그래밍 최적화는 좀 함. 방학 끝날때까지 30배 가속하고 마침.

연구원 분은 물리학 전문가지 소프트웨어 공학 전문가가 아니잖아?

결과는 똑같고 속도는 빠르게. 이런건 전산과 학부생도 할 수 있는 것임.

구체적으로는 경계조건 처리를 동적으로 조건문 안쓰고 템플릿으로 정적으로 코드생성해서 처리함.

프로파일링 해보니 거기가 병목이었음. 프로파일러 이런게 소프트웨어 공학의 전문성.

KAIST 전산과 알바생의 미친 가성비에 감동했는지 그 뒤로 내 후배들이 몇명 더 원자력연 알바 했다고 들었음.

친한 후배 한 명은 원자로 PLC 래더 컨트롤러 자동 테스터 짰다고 하더라.


잡설이었고, 하튼 좋은 기법인데 사실 너무 좋아서 이렇게 좋은건 또 별로 딱히 쓸데가 없음.

그래서 열심히 우리 기술이 이렇게 좋은 기술이어서 이런데도 쓸 수 있습니다 광고를 하고 다님.

예컨대 2014년에는 한국조폐공사랑 MOU 맺고 가짜 금괴를 잡아낼 수 있다고 했음.

헬로디디 2014-10-23 중성자 방사화 분석으로 금 위조 여부 확인한다

https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=50558

어 그렇군요...


하튼 원자력연은 비싼돈 들여 개발한 이 기술을 열심히 팔아야 함.

그래서 최근 표준연에도 팔았음.

헬로디디 2023-06-20 미세먼지 속 크롬 코발트 방사선 이용해 측정한다

https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=100880

어 그렇군요...


뭔가 응용이라는게 다 나사가 빠진 것 같으면 정상임. 원래 그냥 그런 기술임.

근데 상온상압 초전도체가 나와서 원자단위로 분석을 해야 한다?

이런 기회는 잡아야 함.


헬로디디 2023년 기사 보면

"중성자 방사화 분석법은 가장 정밀한 분석법인 만큼 인증표준물질 개발에 적용하고 있는 곳은

전 세계적으로 원자력연-표준연 공동연구센터와 미국표준기술연구소(NIST) 뿐이다".


미국표준기술연구소(NIST)는 뭐하는 곳일까?

미국의 표준연 같은 곳인데,

표준연이 자기 분야에서 월드클래스 랩은 맞지만 (최소 세계 탑10임)

NIST는 탑10같은게 아님 표준연이랑 분야가 같은데 자기 분야에서는 천상천하 유아독존하는 랩임.

미국 정부 기관들은 정보 공개 의무가 있어서 그런지

미국 국민들을 위해 영어로 친절하게 자기네가 뭐하는지 설명함.

그러니까 우리가 미국 세금은 안냈지만 미국 세금으로 쓴 친절한 설명을 들어보자고.


Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA)

https://www.nist.gov/laboratories/tools-instruments/instrumental-neutron-activation-analysis-inaa

어 좋은 말이다...

좋은 말이니 읽어들 보고,

하튼 이 기법은 화학이 아니라 핵물리학을 사용하므로,

녹일 필요도 없고 가스로 만들 필요도 없고,

용해나 기화에서 불완전 용해나 불완전 기화로 인한 오차를 제거하며,

아무 물질에나 다 적용할 수 있는 장점이 있다고 함.

그리고 비파괴지.

중성자도 쏘고 빔도 쏘고 하면 된다고.

게다가 핵물리학은 화학이랑 거의 아무런 상관이 없기 때문에,

이 기법에 오차가 있을 수 있지만, 다른 화학적 기법과 다른 오차를 낸다는게 중요함.

오차가 비상관이면 어떤 점이 좋은지들 알 것임.

하튼 좋은 기술임.


오늘은 중성자 방사화 분석에 대해 알아봤음.

이제 잘 알겠지?

야 신난다!