• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.368-371
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• 2019

Using first principles calculations we investigated the thermomechanical stability of spent nuclear fuels (SNF), especially how mechanical properties of $UO_2$, such as, bulk, shear and Young's moduli and Poisson's ratio vary through alpha-decay of U into Th with generation of He gas. Our results indicate that substitution of U by Th through alpha decay ($U_{1-x}Th_xO_2$) does not significantly affect the stability of the grain in a fuel matrix. In addition, we studied the transport properties of He in and boundaries of the $U_{1-x}Th_xO_2$ grain. Helium preferentially resides at the grain boundaries through diffusion. Our study can contribute to substantial reduction of environmentally risk and enhancement of our sustainability by safe control of radioactive materials.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권1호
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• pp.275-282
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• 2022

The aim of this work is to develop the fractional Bateman equations, which can model memory effects in successive isotopes transformations. Such memory effects have been previously reported in the alpha decay, which exhibits a non-Markovian behavior. Since there are radioactive decay series with consecutive alpha decays, it is convenient to include the mentioned memory effects, developing the fractional Bateman Equations, which can reproduce the standard ones when the fractional order is equal to one. The proposed fractional model preserves the mathematical shape and the symmetry of the standard equations, being the only difference the presence of the Mittag-Leffler function, instead of the exponential one. This last is a very important result, because allows the implementation of the proposed fractional model in burnup and activation codes in a straightforward way. Numerical experiments show that the proposed equations predict high decay rates for small time values, in comparison with the standard equations, which have high decay rates for large times. This work represents a novelty approach to the theory of successive transformations, and opens the possibility to study properties of the Bateman equation from a fractional approach.

• Journal of Photoscience
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• 제3권3호
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• pp.153-158
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• 1996

The effects of $\alpha$- and $\beta$-cyclodextrins (CD) on the twisted intramolecular charge transfer (TICT) behavior of p-N,N'-dimethylaminobenzoic acid (DMABA) in buffered aqueous solution have been investigated by examining formation and decay behaviors of the TICT-typical dual fluorescence. The ratio of the TICT emission to the normal emission (I$_a$/I$_b$) increases linearly $\alpha$-CD concentration increases, while in the presence of $\beta$-CD it shows nonlinear dependences on the CD concentration. The analysis of the CD-dependent changes of the I$_a$/I$_b$ and absorption spectra demonstrates formation of 1:1 inclusion complexes between DMABA and CDs. The decay time of the normal emission (ca. 700 ps) is little affected by the formation of $\alpha$-CD inclusion complex, whereas it increases upto ca. 1.6 ns upon formation of $\beta$-CD inclusion complex. The TICT emission for the $\beta$-CD inclusion complex exhibits two decay components while it shows a single component for the $\alpha$-CD inclusion complex, indicating formation of one or two types of inclusion complex in the presence of $\alpha$-CD or $\beta$-CD, respectively. These results are attributed to the CD cavity size dependence on patterns of complexation between CDs and DMABA. The CD size dependences of the TICT fluorescence properties with the orientation of the guest molecule demonstrate that the specific hydrogen bonding between the carboxylic acid group and water plays an important role in the excited-state TICT.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.179-189
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• 2012

오염물질의 이동 현상을 모의하기 위하여, 감쇠항이 있는 3차원 이송-확산 방정식의 수치모형이 개발되었다. 개발된 모형은 유한차분 모형으로서 시간단계의 가중치 ${\alpha}$를 포함하는 음해법(implicit finite difference method)과, 반복법인 Gauss-Seidel SOR(successive over relaxation)이 사용되었다. 모형은 보다 단순화된 가정 하에서 존재하는 두 가지의 해석적인 해와 비교되었다. 그 결과 Peclet number가 5~20 이하에서는 수치 분산의 영향이 크지 않았고 작은 오차범위 내에서 해석적인 해와 동일하였다. 또한 가중치 ${\alpha}$의 변화에 대한 모형의 거동은 Crank-Nicolson 모형(${\alpha}$=0.5)이 fully-implicit 모형(${\alpha}$=1)보다 해석적인 해에 접근함을 보여주었다. 모형의 검증과 실효성 제고를 위하여, mass balance를 검토하였다. 즉, 이송, 확산 및 감쇠항 각각에 대한 질량 이동을 산출하였으며, 그 결과 질량 이동의 계산 오차는 약 3% 이내였다. 본 모형은 감쇠 과정이 수반되는 3차원 이송-확산의 농도분포와 질량이동을 산출할 수 있으며 다양한 경계조건을 설정함으로서 현장조건을 반영할 수 있다. 그러나본 모형은 고정격자를 기반으로하는 유한차분 모형이므로 Peclet number가 비교적 작게 나타날 수 있는 토양 및 지하수계의 오염물질 이동 등의 문제에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제39권3호
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• pp.59-67
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• 2015

동물의 장기를 인간에게 이식하게 되면 초급성거부반응(Hyperacute rejection, HAR)이 일어난다. 초급성거부반응은 면역계의 구성요소 중 보체(complement)에 의해 일어나는 거부반응으로 돼지의 혈관세포 표면에 있는 $Gal{\alpha}$(1,3)Gal 당분자에 인간의 항체가 즉각 반응하기 때문에 일어나며, ${\alpha}1,3$-galactosyltransferase(${\alpha}1,3$-GT) 유전자는 돼지 혈관세포 표면의 $Gal{\alpha}$(1,3)Gal 당분자 생성에 관여한다. 따라서 인간에게 돼지의 장기를 이식하기 위해서는 ${\alpha}1,3$-galactosyltransferase 유전자를 제거하는 것이 필요한 것으로 알려져 있다. 본 연구실의 이전 연구에서, 시카고 미니돼지 귀체세포에서 상동 재조합(Homologous recombination)을 통해 ${\alpha}1,3$-galactosyltransferase 유전자가 제거된 체세포를 개발한 바 있으며, 이 체세포를 통하여 ${\alpha}1,3$-GT 유전자가 제거된 돼지도 생산된 바 있다. 본 연구에서는, human serum 처리 시 돼지 세포를 보호해 준다고 보고되고 있는 human complement regulator인 human Decay-accelerating factor(hDAF)와 human ${\alpha}1,2$-fucosyltransferase(hHT)유전자를 ${\alpha}1,3$-GT 유전자 위치에 gene targeting하여 동시에 hDAF와 hHT가 발현하는 체세포를 개발하였다. Knock-in vector는 hDAF와 hHT 두 유전자가 발현할 수 있도록 IRES로 연결하였으며, ${\alpha}1,3$-GT 유전자의 start codon을 이용하여 발현할 수 있도록 구축하였다. 구축한 vector는 electroporation을 통해 미니 돼지 체세포에 도입하였으며, PCR 결과, ${\alpha}1,3$-GT 유전자 위치에서 상동 재조합이 일어났음을 확인하였다. Positive-negative 선별 방법을 통해 얻은 gene targeting 된 체세포는 RT-PCR에 의해 hDAF와 hHT 유전자의 발현이 확인되었으며, 대조군(NIH minipig)에 비해 ${\alpha}1,3$-GT 유전자의 발현이 감소하였다. 또한 이들 세포에 100% human complement serum을 처리하였을 때 knock-in 세포가 대조군에 비해 30% 정도 더 높은 생존율을 보였다. 따라서 개발된 체세포는 이종간 장기이식을 위한 돼지 생산과 함께 이를 이용한 이종간의 장기 이식 시 초급성 거부반응을 억제하는 데 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제43권2호
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• pp.206-212
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• 1999

본 연구의 목적은 기존의 $Zn_2SiO_4:Mn$형광체에 새로운 co-dopant를 첨가하여 발광특성을 향상시키는 것이다. co-dopant로서 선정한 Mg와 Cr이온들은 Zn자리를 치환하는 것으로 알려져 있으며 실제로 co-doping 시 각각 발광휘도와 decay time을 개선시키는 효과를 거두었다. $Zn_2SiO_4:Mn$에 Mg와 Cr이온들이 co-doping될 시에는 lattice 및 $Mn^{2+}$의 에너지 준위를 변화시키는 것으로 추정되어 발광휘도 및 decay time의 변화를 일으키는 것으로 해석된다. 특히 이 원소들은 발광과정에 긍정정인 영향을 끼쳐 Mg는 발광휘도를 중가시키고 Cr은 decay time을 감소시키는 결과를 얻었다. $Zn_2SiO_4:Mn,\;Mg$ 형광체의 발광휘도 개선은 DV-X${\alpha}$ embedded cluster 계산방법으로 설명할 수 있었고 반면에 $Zn_2SiO_4:Mn,\;Cr$ 형광체가 decay time을 줄이는 원인은 Mn이온과 Cr이온사이에 energy transfer가 일어나 발생되는 것으로 추정된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.275-278
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• 2002

The recognition of the natural background radiation is important not only for radiological education but also for the promotion of people's scientific view about radiation. We made a "room" on the web showing natural background radiation as part of a VRM (Virtual Radiation Museum). The "room" shows the video images of the tracks of charged particles from natural background radiation, alpha and beta ray track from known sources using a Large Scale Diffusion Cloud Chamber. The purpose of this study is to make clear the origin of a kind of track (named A-track) which is thick and easy to recognize with the length less than several cm in the cloud chamber, and to make numerical explanation of its counting rate. The study was carried out using a Large Scale Diffusion Cloud Chamber (Phywe, Germany) installed in the Niigata Science Museum. The Model RNC (Pylon Electronics, Canada) was used as Rn-222 source. Ra-226 activity in RNC was 111.6 Bq calibrated with NIST protocol. Rn-222 gas was injected into the cloud chamber. Continuous video recording with use of Digital Handycam (SONY, Japan) was carried out for 360 min. after injection of Rn-222 gas. The number of alpha-ray track (alpha track) in the video images was analyzed. The growth and decay curve of the total activity of Rn-222 and its alpha emitting progeny were calculated and compared with the count of the alpha tracks. As a result the alpha tracks formed by Rn-222 injection resemble A-Tracks. The relationship between A-track in the cloud chamber and atmospheric Rn is discussed.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권6호
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• pp.1199-1210
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• 2017

A new in-line method for sampling neutrons emitted in (${\alpha}$,n) reactions based on alpha particle source information has been developed for continuous-energy Monte Carlo simulations. The new method uses a continuous-slowing-down model coupled with (${\alpha}$,n) cross section data to precompute the expected neutron yield over the alpha particle lifetime. This eliminates the complexity and computational cost associated with explicit charged particle transport. When combined with an integrated alpha particle decay source sampling capability, the proposed method provides an efficient and accurate method for sampling (${\alpha}$,n) neutrons based solely on nuclide inventories in the problem, with no additional user input required. Results from several example calculations show that the proposed method reproduces the (${\alpha}$,n) neutron yields and energy spectra from reference experiments and calculations.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권6호
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• pp.1259-1268
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• 2017

The alpha eigenvalue problem in multigroup neutron diffusion is studied with particular attention to the theoretical analysis of the model. Contrary to previous literature results, the existence of eigenvalue and eigenflux clustering is investigated here without the simplification of a unique fissile isotope or a single emission spectrum. A discussion about the negative decay constants of the neutron precursors concentrations as potential eigenvalues is provided. An in-hour equation is derived by a perturbation approach recurring to the steady state adjoint and direct eigenvalue problems of the effective multiplication factor and is used to suggest proper detection criteria of flux clustering. In spite of the prior work, the in-hour equation results give a necessary and sufficient condition for the existence of the eigenvalue-eigenvector pair. A simplified asymptotic analysis is used to predict bands of accumulation of eigenvalues close to the negative decay constants of the precursors concentrations. The resolution of the problem in one-dimensional heterogeneous problems shows numerical evidence of the predicted clustering occurrences and also confirms previous theoretical analysis and numerical results.

• 분석과학
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• 제12권5호
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• pp.428-435
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• 1999

액체섬광계수기를 이용한 수용액시료 중의 미량의 Rn-222 및 Ra-226 농도 측정을 위한 분석방법을 확립하였다. 라돈 분석을 위해 자이렌계열 섬광용액(xylene-based cocktail) 12 mL를 사용하여 물 시료(10mL)내 라돈을 선택적으로 용매 추출하였다. 추출된 라돈을 측정용기 내에서 딸핵종과의 방사 평형을 위해 3시간동안 방치한 후 저준위 액체섬광계수기를 이용하여 계측하였다. Ra-226 분석을 위해서는 화학적 분리과정을 거친 후 자이렌 계열 섬광용액이 포함된 측정용기 내에서 일정 기간동안의 방사평형을 거쳐 생성된 Rn-222 및 알파선 딸핵종을 계측하였다. Rn-222 및 그의 알파선 딸핵종의 계측을 위한 최적 파형분석(PSA) 준위는 바탕시료에 대한 최대 효율값(Figure of Merit)을 조사하여 설정하였다. PSA 준위 100에서 폴리에틸렌 용기와 자이렌계열 섬광용액을 사용하여 준비된 시료를 200분 동안 계측하였을 때 얻어진 검출하한값(MDA)은 알파선의 총 피크영역에서 0.14 Bq/L(3.78 pCi)이었고, Po-214 만의 피크영역에서는 0.06 Bq/L(1.63 pCi)이었다. 섬광용액에 대한 시료의 부피비와 시료용기의 취급 및 시료용기를 통한 라돈기체의 손실등이 계측치에 미치는 영향을 고찰하였다.