규슈대학과 일본원자력 연구개발기구의 연구그룹은 중양자에 의한 핵파쇄반응에서 생성되는 원자핵의 종류와 양을 고정밀도로 예측할 수 있는 계산방법을 개발했다.
원자력발전소 등에서 발생하는 방사성폐기물의 유해도 저감과 자원으로서의 재이용은 일본뿐만 아니라 세계적인 과제다.
이 과제를 해결하기 위해 방사성폐기물에 포함된 장수명핵분열생성물(LLFP)에 가속기에서 발생시킨 입자를 조사하고 거기서 일어나는 핵파쇄반응을 이용하여 안정 또는 단수명인 원자핵으로 변환하는 방법이 검토되고 있다.핵 파쇄 반응이란, 고에너지 입자를 원자핵에 조사했을 때에 원자핵으로부터 양자나 중성자가 방출되는 반응을 말하며, 최근 조사하는 입자로서 중양자(중수소의 원자핵)를 이용하면 핵 변환 처리 의 효율이 좋아지는 것이 시사되고 있어 주목을 받고 있다.
중양자를 이용한 핵 변환 처리 시스템에 대해 최적의 조사 조건 등 상세한 검토를 하기 위해서는 중양자에 의한 핵 파쇄 반응으로 LLFP가 어떠한 원자핵으로 얼마나 변환되는지를 사전에 예측하고 두는 것이 필요하다.그러나 중양자는 양자와 중성자가 느슨하게 결합한 입자이며, 다른 원자핵과 반응하는 과정에서 쉽게 분해한다는 특성을 충분히 고려할 수 있는 계산 방법이 확립되어 있지 않고, 지금까지 그 예측 정밀도는 높지 않았다.
이러한 가운데 본 연구에서는 중양자에 의한 핵파쇄반응으로 중양자가 양자와 중성자로 분해되는 효과를 엄밀하게 고려할 수 있는 계산방법을 개발하였다.계산치를 최신의 핵파쇄반응 실험의 실측치와 비교한 결과, 잘 일치하고 있고, 핵파쇄반응으로부터 생성되는 원자핵의 종류나 양을 고정밀도로 예측할 수 있음을 실증하였다.
본 성과에 의해, 중양자를 이용한 핵 변환 처리 시스템의 연구가 크게 전진할 것으로 기대된다.
