○ 연구의 목적 및 내용 극한의 방사선 환경에서 반도체 소자는 SEE와 TID현상으로 인해 급격하게 노화된다. 이러한 문제는 현재 사용되는 실리콘의 물성(밴드갭, 변위에너지)과 트랜지스터의 구조(절연체, pn접합과 공핍층)와 깊은 관련이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 보다 근본적으로 해결하기 위해 실리콘 물질이 아닌 나노소재와 와이드 밴드갭 소재로 새로운 소자 구조를 개발하고 전자시스템을 설계하는 것을 목표로 한다. • 신물질의 내방사선 특성 분석 및 최적화 물질로 소자 제작. • 방사선 환경에서 소자 측정, 분석하여 최적화된 소자 구조 확립. • 신소재로 이루어진 소자의 모델링 수행 및 회로 설계 기반 마련. 실리콘보다 강한 내방사선 특성을 갖는 물질로 2차원 나노소재와 와이드 밴드갭 소재가 현재 주목을 받고 있다. 이러한 물질은 다음과 같은 특수한 물성과 구조를 갖고 있어 TID와 SEE현상을 방지하거나 감소시킨다. • 접합형(junction) 트랜지스터를 사용, 게이트 절연체의 부재로 인한 TID 문제 해결. • Wide bandgap을 이용한 전자정공쌍 형성 감소. • Sensitive volume을 최소화하여 내방사선 효과를 증진. • 강한 원자 결합에 의한 큰 변위에너지 이용. • 방사선 차폐기능 이용. 본 연구는 기존 연구들과 차별성을 두어 일반적인 wide bandgap 물질만 사용하는 것이 아니라 기능성 나노소재의 우수한 특성과 융합하여 새로운 내방사선 소자를 개발하는 것을 목표로 한다. 따라서 기존에 연구되지 않은 다음 주제를 목표로 한다. • 소자가 원자적으로 얇은 2차원 나노소재로 이루어진 내방사선 소자 개발. • 기존의 GaN junction transistor에 방사선 차폐 기능을 가진 2차원 나노소재를 적용한 내방사선 소자 개발. ○ 연구 개발 성과 • ACS Applied Materials & Interfaces (2019) (IF: 8.694, mrnIF:91.10, JCR 상위 9%)교신 저자. 3D 소자 구조에서 CuGeS 칼코젠 물질과 극초박 물질의 가장자리를 이용해 2차원 소재에서 원자적으로 얇은 계면에서의 전자 흐름 특성을 분석한 연구결과이다. 나노소재 기반 내방사선 소자를 만들기위한 선행 연구결과임. • Nanotechnology (2019) (IF: 3.399, mrnIF:77.55, JCR 상위 22%) 교신 저자. 종자층 기법을 적용한 화학 기상 증착법으로 대면적의 다결정 ReS2 필름을 합성에 대한 연구임. ReS2에서 사용되는 Re는 중성자 흡수단면적이 상대적으로 큰 원소로 향후 차폐 및 센서 소재로 사용될 수 있는 2차원 나노 소재이다. • 다중겹 층간 나노소재의 감마선 차폐 성향과 트랜지스터에 적용 후 감마선과 중성자 조사 후의 전류 반응을 측정하였으며 현재 연구 결과를 바탕으로 두가지 논문을 작성하고 있다. 첫번째 논문은 다중겹 층간 나노소재와 나노파티클의 결합으로 인한 효과적인 차폐코팅 분야에 대한 연구이고 두번째 논문은 2차원 나노소재를 채널물질로 사용했을 때 일반 실리콘 소자와의 내방사선 특성 비교 연구이다. ○ 연구 개발 성과의활용 계획 (기대 효과) • 현재 국내의 내방사선 전자소자 연구는 실리콘 물질을 기반으로 하는 연구가 대부분이며 신소재 기반 연구는 거의 전무한 실정이다. 신소재를 사용하게 되면 근본적으로 물리적 성질이 다르므로 내구성이 증진된 전자소자의 제작이 가능하다. 따라서 전세계적으로는 신소재의 우수한 특성을 사용한 내방사선 전자소자에 대한 많은 연구가 이뤄지고 있다. • 본 연구의 결과물은 핵융합 분야는 물론, 우주항공(위성, 무인항공기), 국방, 의료,환경, 안전로봇, 센서 분야 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 특히 나노 소재의 크기와 원소 종류에 따라 차폐재, 센서 및 내방사선 특성을 갖는 형태가 다르고 재료적인 접근을 전자부품에 적용하기 때문에 응용 분야는 매우 다양하다. 이러한 분야는 미래의 고부가가치 전략산업으로 육성이 가능하며 향후 경제적 산업적 중요성이 매우 클것으로 기대된다. 이 번 연구결과물은 향후 비실리콘, 신소재 기반 내방사선 통합 전자시스템을 개발하는 연구에 직접적으로 도움이 될 것으로 예상된다. (출처 : 국문 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이승현
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 내방사선 소자;2차원 나노소재;와이드 밴드갭 소재;핵융합;접합형 트랜지스터; 2. Radiation hardened devices;2 dimensional material;wide bandgap semiconductors;Nuclear fusion;Junction transistor;

○ 연구개요 방사선 치료하는 암환자를 대상으로 방사선 치료부위와 방사선에 취약한 정상부위가 방사선치료계획에 따라 방사선량이 조사되는지 검증하는 과정이 필요함 특히 소아 남환아 중 생식기 주위가 치료인 경우 방사선 차폐장치를 사용하여 고환에 최소의 선량이 전달되도록 치료를 진행하고 있음 방사선 치료 계획 시 사용되는 컴퓨터 단층 촬영 영상을 기반으로 차폐 부위를 선택 3차원 프린터를 사용하여 차폐 부위에 맞는 틀을 제작 제작한 틀에 차폐물질을 선택하여 채운 후 착용이 유용한 차폐장치 완성 완성된 차폐장치 내부와 외부에 방사선량 측정센서(광자극발광선량계,OSLD)를 사용하여 방사선량 측정 ○ 연구 목표대비 연구결과 - 환아의 컴퓨터 단층 촬영 영상획득 - 장기별 영상 구분하는 윤곽선 작성 - 방사선 치료 계획에 따른 방사선량 분포 확인 - 차폐 목적의 정상조직 부위 결정 - 차폐 부위의 스캔시행하여 위치의 정확성 및 재구성 여부의 재현성을 확인함 -재구성된 차폐 부위 영상을 바탕으로 3차원 프린터를 사용한 차폐 부위의 틀제작 -환아의 차폐 부위에 착용감이 밀착되는 소재 검색 - Polymer를 사용하여 차폐의 효율을 증가시킬 수 있는 조합 조사 - Polymer 조성에 따라 차폐 효율성 검증이 가능한가에 대한 Simulation 여부 검증 - 제작된 차폐장치를 팬텀에 적용하여 광자극발광선량계를 조사 시 방사선량 검증 - 방사선량의 검증은 각 차폐물 종류에 따라 평가 - 제작된 차폐장치의 방사선차폐의 적합성 판단되면 - 기술문서 관련 연구원과 기술문서 작성에 대한 논의 시작 - Computer software simulation을 통한 Polymer 차폐소재 추가 선정 - Polymer 차폐장치의 의료기기 시험 평가용 시험항목 논의 - 식약처 의료기기 인허가를 위한 시험 평가 및 기술문서 진행 - 환자 맞춤형 차폐 장치를 임상 적용을 위한 절차 준비 ○ 연구개발결과의 중요성 본 연구의 결과 제작된 차폐장치를 방사선 치료 시 환자에게 임상적으로 적용하여 방사선 치료 시 유발될 수 있는 불임을 최소화함 기존의 차폐 장치는 사이즈 선택이 불가능하고 환자에 적용 시 고정하는데 어려움이 있고 또한 무게가 소아의 경우 무리가 갈 수 있어 이를 환자 맞춤형으로 할 시 편안한 착용으로 치료를 받을 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤정민
• 주관연구기관 : 서울대학교병원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 소아암;방사선치료;차폐피복;3차원 프린터;

1. 연구개발 목표 ㅇ 레이저 제염 및 실시간 모니터링 기술 개발 - 표면 레이저 제염 기술 (제거율 > 80%) 확보 - 면적 100㎠ 당 60분 이하 레이저 제염기술 확보 - 레이저를 이용한 오염물질 측정 기술 연구 - 레이저 제염 특성 DB 확보 - 방사성 물질 판독 기술 (판독시간 < 1hr) 확보 ㅇ수중 레이저 절단 기술 개발 - 수중 레이저 절단을 위한 간이수조 제작 및 보완 - 대기중 후판 레이저 절단 (두께 100 mm) 기술 확보 - 후판 레이저 절단속도 100 mm 두께 기준 10 mm/min 확보 - 수중환경에서의 레이저 절단 성능 전산모사 기초 평가 및 기반 구축 - Dross 평가 측정 장비 및 기술 확보 (출처 : 본문 : 1. 연구개발 목표 3p)

• 연구책임자 : 최지연
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20200400
• Keyword : 1. 레이저 제염;수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단헤드;레이저 광학 모듈; 2. Laser decontamination;underwater laser processing;laser induced breakdown spectroscopy;under water laser cutting head;laser optical module;

□ 채취 훈련 ○ 3개 시설을 대상으로 채취 훈련을 통해 채취한 85개 시료를 CSS로 스크리닝 함. MMXRF 고장으로 금년 채취 시료를 대상으로 한 정밀입자분석은 별도로 시행하지 않음 □ 분석 역량 강화 ○ 스크리닝-정밀 입자분석 간 연계를 위해 입자분석 의뢰기준, 입자 회수 효용성 확보방안 수립 ○ 정밀 총량 분석 단계에서 기존의 산전처리 방식으로 용해시킬 수 없는 시료를 용해하는 방안의 도입 □ 해석 역량 강화 ○ 한전원자력연료의 주요측정지점별 베이스라인 구축을 통한 추후 미신고 핵활동 비교기준 수립 ○ 에어로졸 발생장치를 이용한 우라늄 입자시료 제작 기반과 SEM-EDS를 이용한 검증 기반 마련 □ 2019 특이성과 ○ 캐나다 원자력안전위원회의 UOC 교차분석 프로그램 참가하여 우라늄 광물 분석 역량 강화 ○ 2020년 실험실 이전에 대비하여 실험실 동선 설계 (출처 : 초록 3p)

• 연구책임자 : 서하나
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 환경시료;시료분석;감마분광분석장비;알파분광분석장비; 2. Environmental Sampling;Sample Analysis;Ga mma Spectrometry;Alpha spectrometry;MMXRF;

⦁ 고온가스로 열이용 국내/외 및 경제성 평가 - 국내/외 수소 시장 분석, 국내/외 공정열 시장 분석, 기타 연계 시장 분석 ⦁ 고온가스로/열이용 계통설계 및 연계 성능평가(열화학SI 공정) - 고온가스로 연계, 고온 열화학SI 공정 현황 조사, 고온가스로 SI 수소생산 연계 설계 및 성능평가, 고온가스로 및 SI 수소생산 설계 요건 개발 ⦁ 고온가스로/열이용 계통설계, 연계성능평가 및 기술비교평가(비열화학SI 공정) - 고온가스로 설계 및 수소생산(비 열화학SI) 공정 현황 조사, 고온가스로 비 열화학SI 수소생산 연계 설계 및 성능평가, 고온가스로 비SI 수소생산 및 비SI 수소생산 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이상일
• 주관연구기관 : 현대엔지니어링
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 초고온가스로;고온열 이용시스템;원자력수소;수소생산공정;수소생산; 2. VHTR;High Temperature Heat Utilization;Nuclear Energy for Hydrogec;Hydrogen Production Process;Hydrogen Production;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 장재훈
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 중성자 흡수;중성자 차폐;스테인리스강;연신율;압연성;내식성; 2. Neutron absorbability;Neutron Shielding;Stainless;Elongation;Workability;

핵융합 플라즈마 보조가열 장치에 사용되는 중성빔 주입용 고효율 중성화 기술 개발 연구이며, 연구 개발 성과는 아래와 같음. 1. 플라즈마 환경에서의 음이온 생성/소멸 및 거동에 대한 이론적인 고찰 2. 이론적 고찰을 통한 플라즈마 소스 시작품 제작 3. 플라즈마 중성화 모듈 제작 및 중성화 효율 확인 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 유신재
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20200400
• Keyword : 1. 핵융합;음이온;중성화;플라즈마;플라즈마 중성화; 2. Nuclear Fusion;Negative Ions;Neutralization;Plasma;Plasma Neutralization;

□ 연구 개요 < 최종목표 > 단속평형 진화모델에서 염색체 불안정성을 조절하는 췌장암 특이적 핵심 유전자 발굴 및 기전규명에 관한 연구. ▶ 암은 국내를 비롯한 대부분의 선진국에서 사망 1위인 질명으로, 국민의 건강을 위협하는 대표 질환임. 특히 췌장암 환자의 45%가 다배체화(polyploidization)과 관련이 있고, 염색체 파열(chromothripsis) 현상이 보였고 이로 인해 유전자의 손실과 이득이 생기며 단속평형(punctuated equilibrium)적인 진행과정을 거치게 됨. 따라서 췌장암 성공적인 암 치료를 위해서는 췌장암의 punctuated equilibrium에 관여하는 조절 유전자를 발굴하고 암의 계속분열(mitotic catastrophe)과정과 다배체화(polyploidization)의 원인이 되는 특이적 유전자를 동정하여 그 기능을 밝히는 것이 중요함. □ 연구 목표대비 연구결과 < 연구목표 1 > 세포분열 조절이상과 염색체 불안정성 원인이 되는 핵심 유전자 발굴 ■ 췌장암에서 chromosome instability(CIN) 및 chromothripsis와 관련된 유전자 발굴 ○ 췌장암 환자에서 특이적 조절유전자의 발현, 임상적 의의 분석 및 세포주에서 검증. - 결과: 췌장암 환자(TCGA data) 및 세포주에서 증가 되어 있는 CIN 관련 유전자 3개를 선정함: NCAPH, CDC6, Zwint-1 ■ 췌장암 특이적 조절유전자가 세포증식 및 세포 사멸에 미치는 영향 분석. ○ 췌장암의 세포증식에 미치는 영향 측정: 콜로니-형성를 이용한 세포증식 능력 및 FACS와 Annexin V를 이용하여 세포사멸에 미치는 영향 측정. - 결과: NCAPH의 조절이 췌장암 세포증식을 억제하고 caspase-3 dependent pathway를 통해서 세포사멸이 증가됨을 확인하였고, Z-VAD-Fmk (pan-caspase 억제제)를 이용하여 다시 한 번 증명함. - 결과: 췌장암 세포에서 Zwint-1의 억제가 NF-κB의 인산화를 억제하고 NF-κB target 단백질의 발현을 조절함. < 연구목표 2 > 췌장암 세포의 증식 및 전이 능력에 특이적 변화를 보이는 유전자의 역할 규명 ■ 췌장암 특이적 조절유전자의 조절이 세포분열(mitosis)의 조절이상과 CIN에 미치는 영향 분석 ○ 세포분열에 미치는 영향 측정 : FACS, 염색체 확산 분석(chromosome segregation) 그리고 mitosis 관련 유전자 변화 측정. Pericentrin을 이용하여 중심체(centrosome)의 개수를 측정. - 결과: NCAPH와 Zwint-1의 억제는 S/G₂-M arrest 및 Cyclin A와 p-Histone H3의 발현을 증가시키고, 비정상적으로 segmentation 되어있는 chromosome morphology를 관찰함. - 결과: 췌장암 세포에서 CDC6의 억제는 중심체 개수의 증가로 비정상적 mitosis를 거쳐 G₂-M arrest가 일어남을 확인함. ■ 핵심 유전자의 변형이 chromosome integrity에 미치는 영향 확인 ○ Chromosome integrity에 미치는 영향 측정: Thymidine double block 후 염색체 확산 분석하여 측정. alpa-tubulin을 이용하여 anaphase 과정을 측정. - 결과: NCAPH가 poorly condensed chromosome에서 mature condensed chromosome으로 진행되는데 핵심적인 역할을 함을 증명함. - 결과: CDC6와 Zwint-1이 정상적 chromosome segregation에 필수적임을 증명함. ■ 핵심 유전자의 변형이 DNA 손상에 미치는 영향 확인 ○ DNA 손상에 미치는 영향 측정: p-H2AX의 발현의 차이를 측정, 관련 signaling pathway의 규명. - 결과: NCAPH의 억제가 DNA 손상을 높이고, Chk1/Chk2 signaling pathway를 통해서 증가됨을 확인하고 ATM 억제제를 이용하여 다시 한 번 증명함. < 연구목표 3 > 췌장암에서 핵심 유전자의 조절 기전 규명 ■ 핵심유전자의 항체 및 tagging vector를 제작하여 관련 단백질 선정 및 검증 ○ 췌장암 특정 유전자를 Flag 또는 GST tagged vector로 제작하여 타깃 유전자와의 결합을 규명: Immunoprecipitation 방법을 이용. - 결과: NCAPH가 Holliday junction 5' flap endonuclease인 GEN1과 G₂-M phase에서 chromatin에서 결합이 증가됨을 확인함. ■ 결합 단백질들과의 관계를 규명하고 핵심유전자의 역할을 규명 ○ 타깃 유전자의 발현 및 위치화에 미치는 영향 규명: 세포면역염색법과 chromosome, nuclear 그리고 chromatin을 분리하여 발현 확인. - 결과: NCAPH와 GEN1이 DNA 손상에서 결합이 증가됨을 증명하였고, 췌장암 특정 유전자의 조절이 타깃 유전자의 위치화(localization)에 관여함을 증명함. □ 연구개발 결과의 중요성 ▶ 췌장암의 발달과정의 규명과 응용을 통한 학문적 수월성 확보 및 기초 연구의 중요성을 제시. ▶ 췌장암 특이적 조절유전자의 발굴 및 분자 기전 연구에 관한 총체적 집중 연구는 해당 질환의 기초 기전 및 질환기작 규명의 비약적 발전은 물론 이들로 인한 혁신적 의료관리 체제를 구축할 수 있으며 더 나아가 국가 의료·바이오 기술의 경쟁력을 향상시킴. ▶ 신물질의 탐색으로 인한 새로운 항암분자표적 발굴의 가능성 제시. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김재형
• 주관연구기관 : 분당서울대학교병원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 췌장암;단속평형진화;염색체 불안정성;염색체 파열;다배체화;세포분열;세포전이;

□ 연구개요 본 연구는 외상이나 치주염 등으로 인해 치조골에 심한 결손이 있는 부위에 새로운 광촉매 친수성 골이식재를 개발하고 이를 적용하는데 그 목적이 있었음. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 이산화 타이타늄을 적용하고 광촉매를 통해 골이식재의 친수성을 극대화하는데 초점을 두었음. 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 방법은 초음파 및 여러 분산제 및 열처리를 통해서 수행함. 이 후 세포 주 및 동물모델에서 그 유효성을 검증하였음. 동물모델은 토끼모델을 주로 사용하였고, 3차원 입체적 골재생능 평가분석을 통해 보다 정확하고, 다양한 양상을 확인할 수 있었음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 골이식재 나노융합 기술의 적용방법 확립 - 10~50 nm의 TiO₂ nanoparticle을 생산기반확립 (<25nm, 99.7%순도로 적용) - 생산된 TiO₂ nanoparticle을 골이식재에 결합(초음파 및 SDBS), 450℃ 열처리 - 광촉매를 통한 골이식재의 친수성 증가 (Superhydrophilic, <10°) 2. 치주염 및 골결손을 유발하는 동물모델 확립 - LPS, Plaque induced periodontitis (PIP)를 이용한 치주염 모델확립 - Calvarial critical size defect 모델확립 3. 친수성 골이식재를 세포수준에서 매커니즘 규명 - ALP, AR, qPCR을 통한 유전자발현양상 관찰 - 골형성인자(BMP-2)를 골이식재에 적용하여 효과 검증 4. 동물모델에 성장인자 및 친수성 골이식재 적용 - 백서 두개골에 친수성이 강화된 TiO₂ 골이식재를 적용하여 골형성능의 향상을 검증함. - TiO₂ 농도 변화를 통한 최적용량을 검증 5.방사광 마이크로시티를 이용한 조직 생검의 비파괴적 정량부피분석방법 확립 - 방사광(Synchrotron radiation)을 이용한 Bio-imaging 획득 및 조직세분화 (tissue segmentation)를 통한 3차원 조직 계측을 시행 - 골이식재를 이용하여 재생된 조직생검을 이용하여 비교연구 □ 연구개발결과의 중요성 치과용 합성골 이식재는 다양한 재료 및 형태로 제작이 가능하고 다른 골이식재에 비해 비교적 저렴한 생산비로 인해 치과 및 정형외과영역에서 다양하게 쓰인다. 현재 치과영역에서는 치조골의 결손부에 골재생을 목적으로 사용된다. 하지만 합성골이식재는 아직도 신생골을 형성하는데 최소3~4개월의 시간이 소요되며, 동일기간 내 신생골의 형성율은 약 20~30%를 보인다. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 친수성을 보강할 수 있는 물질 중 이산화 타이타늄을 이용하여 실험을 진행하였고, 유의미한 결과를 도출하였다. 초기 20%의 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 것을 시작으로 최종적으로 0.1%의 이산화타이타늄을 적용하고도 초친수성에 도달할 수 있었고, 이는 향후 치과계에 적용 할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 결과는 신생골의 형성율의 향상 및 형성기간의 단축에도 도움을 줄 것으로 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김용건
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 이산화타이타늄;하이드록시아파타이트;신생골형성;동물모델;3차원입체분석;분산제;방사광;나노입자;합성골이식재;

○ 용탕교반공정의 공정 개선을 통하여 전년도 대비 B₄C의 분산성을 향상시킨 25, 30 vol.% B₄C/Al 금속복합소재를 제조하였으며, 고온인장항복강도 184MPa, 중성자흡수 단면적계수 18.7cm^-1의 우수한 기계적 특성 및 중성자 흡수능을 가지는 복합소재 (25vol.%)가 제조되었음을 확인 ○ 기존 공정(분말야금공정) 대비 소재 및 공정 비용이 낮은 반면 공정 난이도가 높은 주조 공정기술을 이용해 2m급 대형 중성자 흡수 B₄C/Al 복합소재 판재 제조에 성공하여 상용화 가능성을 확인 ○ B₄C/Al 복합소재 계면 분석을 통하여 연속적인 다층구조의 Al₄C₃/(Ti,Cr)B₂ 형성을 확인하였고 열역학 해석을 통하여 형성 원리에 대한 연구를 진행 ○ 복합소재의 중성자 흡수능을 향상시키고 기존 해외 제품과의 차별성을 가지기 위하여, 표면에 Al층이 형성되어 있고 중심부에는 미세한 강화재(B4C, Gd₂O₃, BNNT)가 강화된 코어층이 형성된 다층구조 복합소재를 개발. Gd₂O₃ 다층구조 복합소재의 경우 우수한 중성자 흡수능 (중성자 흡수 단면적계수 27.4 cm^-1) 및 내산화 특성을 가지는 것을 확인 (출처 : 보고서 초록 3p)

• 연구책임자 : 조승찬
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 중성자 흡수;사용후핵연료;알루미늄;보론 카바이드;금속복합재료; 2. Neutron absorbing;Spent nuclear fuel;Aluminum;Boron carbide;Metal matrix composite;