A Study on Photon Characteristics Generated from Target of Electron Linear Accelerator for Container Security Inspection using MCNP6 Code

The purpose of this study is to evaluate the photon characteristics according to the material and thickness of the electrons incidented through a linear accelerator. The computer simulation design is a linear accelerator target consisting of a 2 mm thick tungsten single material and a 1.8 mm and 2.3 mm thick tungsten and copper composite material. In the research method, First, the behavior of primary particles in the target was evaluated by electron fluence and electron energy deposition. Second, photons occurring within the target were evaluated by photon fluence. Finally, the photon angle-energy distribution at a distance of 1 m from the target was evaluated by photon fluence. As a result, first, electrons, which are primary particles, were not released out of the target for electron fluence and energy deposition in the target of a single material and a composite material. Then, electrons were linearly attenuated negatively according to the target thickness. Second, it was found that the composite material target had a higher photon generation than the single material target. This confirmed that the material composition and thickness influences photon production. Finally, photon fluence according to the angular distribution required for shielding analysis was calculated. These results confirmed that the photon generation rate differed depending on the material and thickness of the linear accelerator target. Therefore, this study is necessary for designing and operating a linear accelerator use facility for container security screening that is being introduced in the country. In addition, it is thought that it can be used as basic data for radiation protection.

MCNP6 코드를 이용한 컨테이너 보안 검색용 전자 선형가속기 표적에서 발생한 광자 평가에 관한 연구

본 연구 목적은 선형가속기를 통해 입사된 전자가 표적(target)을 구성하는 물질과 두께에 따른 광자 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 2 mm 두께의 텅스텐 단일물질과 1.8 mm 와 2.3 mm 두께의 텅스텐과 구리 복합물질로 구성된 선형가속기 표적(Target)이다. 연구 방법은 첫째, 표적 내 일차 입자의 거동은 전자플루언스와 전자 에너지 축적으로 평가하였다. 둘째, 표적 내에서 발생하는 광자는 광자 플루언스로 평가하였다. 셋째, 표적으로부터 1 m 거리에서의 광자 각-에너지 분포는 광자 플루언스로 평가하였다. 그 결과 첫째, 단일물질과 복합물질 표적에서의 전자 플루언스와 에너지 축적을 통해 일차 입자인 전자가 표적 밖으로 방출되지 않았으며, 표적 두께에 따라 전자가 음의 선형적으로 감쇄하였다. 둘째, 복합물질 표적이 단일물질 표적보다 광자 생성이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 물질 구성 성분과 두께가 광자 생성에 영향을 준다는 사실을 확인하였다. 셋째, 차폐 해석에 필요한 각 분포에 따른 광자 플루언스를 계산하였다. 이러한 결과는 선형가속기 표적을 구성하는 물질과 두께에 따라 광자 생성률이 차이 나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 연구는 국가에서 도입 중인 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 사용시설의 설계 및 운영 시 필요한 자료이며, 방사선 방호에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.