RAON(중이온가속기)/구성
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상위 문서: RAON(중이온가속기) 1. 개요[편집]
중이온가속기 라온(RAON)의 관측 장치와 구역별 시설의 구성을 설명하는 문서입니다.
2. 장치별 구분[편집]
2.1. 가속 장치[편집]
입사기가 중이온을 발진시키면, 선형가속기를 통해 중이온빔은 광속에 가깝게 가속된다.
2.1.1. 입사기 [편집]
중이온을 생성시켜 초전도선형가속기에 전달하는 장치이다. 다중하전된 이온을 생성하고 빔을 발진한다.
ECR이온원에서 생성된 중이온 빔을 고주파사중극자(RFQ, Radio-Frequency Quadrupole)를 거쳐 초전도 선형가속기(SCL, Super Conducting Linear accelerator)에 전달하고, 초전도 선형가속기는 입사기로부터 전송된 중이온 빔을 최대 200MeV/u까지 가속 시킨다.
- ECR 이온원(Electron Cyclotron Resonance Ion Source)
- 고주파사중극자(RFQ, Radio-Frequency Quadrupole) 선형 가속기
2.1.2. 저에너지 초전도 선형가속기 (SCL3)[편집]
입사기에서 전달된 중이온 및 RI빔을 18.5MeV/u(우라늄 기준)까지 가속시키는 장치이다. SCL3은 에너지에 따라 3개의 구간(QWR·HWR-A·HWR-B)으로 구별된다.
2.1.3. 고에너지 초전도 선형가속기 (SCL2)[편집]
18.5MeV/u 중이온 및 RI 빔을 200MeV/u(우라늄 기준)까지 가속시키는 장치이다.
2.2. 기반 장치[편집]
기반 장치는 중앙 제어 시스템과 극저온 시스템으로 구성된다.
2.2.1. 중앙 제어 시스템[편집]
중이온가속기 주요 구성 장치들의 상태에 대한 동기화 및 시각 정보를 제공하고, 분산 환경에서 운영되는 시스템들을 상호 연결해 주는 장치이며, 수많은 장치들의 오류를 감지하고 보호하는 역할을 수행한다.
2.2.2. 극저온 시스템[편집]
극저온플랜트를 통해 냉각하여 생산된 액체헬륨을 초전도선형가속기(SCL3, SCL2)의 저온유지모듈에 안정적으로 공급하여 가속관이 초전도 상태를 유지할수있도록 극저온 환경을 구축하는 장치이다.
2.3. RI 생성 장치[편집]
가속된 중이온빔을 표적에 충돌시켜 희귀동위원소를 생성하는 장치이다. 중이온 가속기 라온은 세계 최초로 ISOL 시스템과 IF 시스템 결합시켜 보다 다양한 희귀동위원소를 생성하는 가속기이다.
2.3.1. 사이클로트론[편집]
사이클로트론은 희귀동위원소 생성에 필요한 장치이다. 주요 구성은 이온원, 본체, 빔 전송라인, 빔 제어시스템으로 구성된다.
2.3.2. ISOL 시스템 (Isotope Separation On-Line)[편집]
가벼운 이온(원소, 양성자 등)을 가속하여 무거운 표적원소(우라늄 등)에 충돌시켜 많은 양의 희귀동위원소를 생성해 얻을 수 있는 방식의 ISOL 시스템이 있다. 희귀동위원소를 추출하는 과정이 여러 번 반복되어 최종 추출되는 희귀동위원소의 순도가 매우 높아지는 특징을 가진다. 주요 구성은 표적 및 이온시스템, 빔 분리 시스템, 제어시스템으로 구성된다.
2.3.3. IF 시스템 (In-flight Fragmentation)[편집]
무거운 이온(원소, 우라늄 등)을 가속하여 가벼운 표적 원소(탄소 등)에 충돌시켜 다양한 종류의 희귀동위원소를 생성해 얻을 수 있는 방식의 IF 시스템이 있다. 이 방식을 통해 다양하고 짧은 수명의 희귀동위원소를 얻을 수 있다. 주요 구성은 표적시스템, 빔 덤프시스템, 입자판별검출기, 빔분리시스템으로 구성된다.
2.4. 실험 장치[편집]
RI 생성 장치에서 생성된 희귀동위원소를 추출하여 실험 장치를 통해 다양한 활용 연구를 수행하는 단계이다.
2.4.1. 초저에너지 실험장치[편집]
초저에너지 영역(0.1MeV 이하) 구간에서 희귀동위소 원자핵의 기초물리량을 측정하는 장치이다. 원자 및 분자과학 중에서 특히 희귀동위원소의 기초물리량(질량, 크기, 모양) 등을 정밀하게 측정하여 핵의 종류를 세밀하게 분리해 연구한다.
2.4.1.1. 질량측정장치 (MMS)[편집]
희귀동위원소의 정밀 질량 측정을 통해 희귀동위원소의 구별과 새로운 원소를 발견하는 장치이다. 주요 시스템으로 다중반사 시간비행장치(MR-ToF-MS)가 있으며 정밀 질량 측정 장치로 활용한다. KEK WNSC와 협력하여 개발하였으며 헬륨가스 셀, 이온 전송 장치, 다중반사 챔버 등으로 구성되어 있다.
2.4.1.2. 동축레이저분광장치 (CLS)[편집]
원자에너지 초미세준위의 변화와 희귀동위원소의 크기(모양)을 측정하여 희귀동위원소의 구별과 그 핵의 특성을 규명하는 장치이다.
2.4.2. 저에너지 실험장치[편집]
저에너지 영역(~18.5MeV/u, 우라늄 기준) 구간에서 원자핵의 특이구조 및 원소 생성원리 탐구와 핵데이터 측정 등을 수행하는 장치이다. 핵과학 중에서 <원자핵의 특성>을 연구한다.
2.4.2.1. 되튐분광장치 (KoBRA)[편집]
희귀동위원소의 핵과 안정원소 핵들이 서로 충돌하여 발생하는 융합·분리 현상을 통해 별의 진화나 폭발 과정에 의한 희귀동위원소의 생성 과정과 핵의 특이구조를 규명하는 장치이다.
2.4.2.2. 핵데이터생산장치 (NDPS)[편집]
희귀동위원소들간의 다양한 반응 경로를 이용하여 고속 중성자와 원자력 소재간의 정밀한 핵반응 데이터를 생산하는 장치이다.
2.4.3. 고에너지 실험장치[편집]
고에너지 영역(18.5MeV/u ~ 200MeV/u, 우라늄 기준) 구간에서 극한 환경에서의 원자핵 물질상태 탐구와 물성물리 및 의생명 분야를 연구하는 장치이다. <원자핵 물질 상태>, <물성 과학 및 의생명분야의 새로운 연구 방법 제시> 을 활용하며 연구한다.
2.4.3.1. 대수용다목적핵분광장치 (LAMPS)[편집]
중성자 과잉희귀동위원소 핵의 충돌을 통해 중성자 별과 같은 물질의 고밀도 상태를 규명하는 장치이다. 고밀도 핵물질을 통해 핵력 자체와 핵의 상태방정식, 핵 대칭 에너지, 중성자 과다 핵의 특이 구조, 중성자별 등을 연구한다.
2.4.3.2. 뮤온스핀공명장치 (μSR)[편집]
뮤온을 이용한 물질 내부의 국소적 전자기 특성 측정을 통해 초전도, 나노자성체, 절연체 등 새롭고 특이한 물질 현상을 규명하는 장치이다. 물성과학 중에서 초민감 물성 측정장치 개발, 신소재 물질 특성 등을 연구한다.
2.4.3.3. 빔조사장치 (BIS)[편집]
희귀동위원소 빔 또는 중이온빔을 생체조직에 조사하여 세포파괴, DNA변형 등을 일으키고, 이를 통해 암치료, 희귀동위원소 육종 등의 새로운 의생명 기법을 개발하는 장치이다. 의생명과학 중에서 희귀동위원소를 이용한 암 치료법 개발, 희귀동위원소 육종법 등을 개발하여 효율성과 안전성을 연구한다.
3. 시설별 구분[편집]
3.1. 개요 및 현황[편집]
2011년 11월 중이온가속기구축사업단이 발족하여, 부지 매입, 기본설계, 실시설계 등을 거쳐 2021년 5월까지 시설 건설 공사를 하여 준공하였다. 현재는 부지 관리와 시설 관리를 운영 중이다.
시설 규모는 총 11개 동으로 가속기지원시설 4개동, 연구지원시설 2개동, 업무지원시설 4개동과 가속기 및 실험시설 1개동이며, 이중 가속기 및 실험시설 1개동은 총 길이가 546m이고, 6개 구역 (1. SCL 구역, 2. ISOL 구역, 3. IF 분리장치 구역, 4. 저에너지 실험 AB 구역, 5. 고에너지 실험 A 구역, 6. 고에너지 실험 B 구역)으로 구분하고 있다.
시설 관리의 유틸리티에는 전기, 수도, 가스, 통신, 소방 설비 등을 포함하며, 이외에도 태양광 시설을 구축하였다. 또한 방사선을 다루는 연구시설인만큼 시공 단계부터 방사선 차폐에 대한 안전 관리 및 보안 사항을 중점적으로 두었다. 현재도 부지 관리 및 유틸리티의 보안ㆍ안전 사항을 지속적으로 유지, 관리하고 있다.
3.2. 가속기 시설 및 실험 시설[편집]
3.2.1. SCL 구역[편집]
중이온 가속기와 가속기를 따라 설치되는 유틸리티 공급 라인들을 위한 지하 터널 공간.
3.2.2. ISOL 구역[편집]
사이클로트론 설비를 포함하여 RI 빔의 생성, 분리 및 수송 시설들이 위치할 건물.
3.2.3. IF 구역[편집]
(SCL)에서 가속된 이온빔을 IF 표적에 충돌시켜 희귀동위원소 빔을 생성.
3.2.4. 저에너지 실험 AB 구역[편집]
낮은 에너지의 안정동위원소 빔 및 희귀동위원소 빔을 이용한 핵 과학연구 및 중이온 충돌 연구 장치.
3.2.5. 고에너지 실험 A 구역[편집]
IF 분리 장치 구역으로부터 전달되는 고에너지 중이온 빔을 이용, 핵 구조 및 특성 연구.
3.2.6. 고에너지 실험 B 구역[편집]
의ㆍ생명 연구용 빔 조사 장치와 물성 연구용 실험 시설이 위치하는 고에너지 이온빔을 이용하는 건물.
3.3. 가속기 지원 시설[편집]
3.3.1. 중앙제어센터[편집]
가속기를 효과적으로 운영하기 위한 모든 제어 관련 시스템 설치.
3.3.2. 헬륨압축기동/극저온설비동[편집]
헬륨 탱크에 저장되는 있는 고순도의 헬륨을 압축하고, 압축된 헬륨을 극저온설비동에 이송. 초전도 가속관(SCL)의 운전을 위한 극저온 헬륨 생산 설비가 설치.
3.3.3. 수전설비동[편집]
전체 중이온 가속기 시설의 전력공급을 위한 시설.
3.3.4. 유틸리티동[편집]
가속기, 가속기 관련 설비 및 부대시설을 운영하는데 필요한 중앙공급식 유틸리티를 공급하는 설비.
3.4. 연구 지원 시설[편집]
3.4.1. SRF 시험동[편집]
초전도 가속관 및 저온유지모듈의 재료, 부품, 완성품의 출입을 위한 외부 접근 통로 및 실험.
3.4.2. 초전도 조립동[편집]
저온유지모듈품 보관/조립/자체 성능 시험, 초전도 전자석의 보관/조립/자체 성능 시험 등을 수행.
3.5. 업무 지원 시설[편집]
3.5.1. 본부동[편집]
업무지원시설로 행정지원을 위한 공간.
3.5.2. 안내센터[편집]
이용자의 안내와 보안을 담당하고 방사선 사용 시설에 대한 단지 내 출입을 관리.
3.5.3. 이용자숙소동[편집]
연구자를 대상으로 50인을 수용할 수 있도록 1인실 및 다인실로 구성하고 부대시설 및 편의시설, 로비ㆍ테라스ㆍ복도ㆍ주차장 등 공용공간을 포함.
3.5.4. 폐기물보관동[편집]
전체 시설의 시설물 관리 및 미화 환경 개선을 위한 시설.
3.6. 기타 지역[편집]
3.6.1. 임상보호 관리 지역[편집]
3.6.2. 증축 가능 부지[편집]
- 증축 가능한 부지가 있다. 추후 가속기 지원 시설, 연구 개발 시설 건설 또는 차세대 가속기 건설에 사용될 수 있다.
- 2017년 후기부터 다른 예산보다 우선순위에 밀리고, 논란이 나오면서 설계계획이 변경되었다. 가속기동 일부(입사기, SCL1 구역), 일반조립동, 고주파(RF)시험동, 검출기개발동 등의 시설 일부를 시설건설부분에서 제외하는 축소 구조조정을 했다. 사업에서 제외된 부분은 향후 가속기의 성능 개량 등 후속조치가 이루어질 경우, 사업비 추가 확보 여부 상황에 따라 추후 변경될 가능성도 있다.
- 국책사업인만큼 타 기관이 이곳으로 이전하거나, 국가적으로 5곳(포항 방사광, 청주 방사광, 대전 중이온, 경주 양성자, 부산 중입자) 등 여러 지역의 모든 가속기를 효율적인 지원 및 빠른 소통을 위한 기관도 필요하다는 말도 있다.
4. 정보 제공[편집]
4.1. 장비 활용 정보[편집]
4.2. 출처 및 참고 자료[편집]
- 기초과학연구원(IBS)
- 중이온가속기연구소 공식 홈페이지
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-11-02 02:43:17에 나무위키 RAON(중이온가속기)/구성 문서에서 가져왔습니다.