Dose optimization for Radioactive Occupational Personal (ROP) is an important subject in nuclear and radiation safety field. The geometric environment of a nuclear facility is complex and the work area is radioactive, so traditional navigation model and radioactive data field cannot form an effective environment model for dose assessment and dose optimization. The environment model directly affects dose assessment and indirectly affects dose optimization, this is an urgent problem needed to be solved. Therefore, this paper focuses on an environment model used for Dose Assessment and Dose Optimization (DA&DO). We designed a multi-layer radiation field coupling modeling method, and then explored the influence of the environment model to DA&DO by virtual simulation. Then, a simulation test is done, the multi-layer radiation field coupling model for nuclear facilities is demonstrated to be effective for dose assessment and dose optimization through the experiments and analysis.
Virtual reality technology has been widely used in the field of nuclear and radiation safety, dose rate computing in virtual environment is essential for optimizing radiation protection and planning the work in radioactive-controlled area. Because the CPU-based gamma dose rate computing takes up a large amount of time and computing power for voxelization of volumetric radioactive source, it is inefficient and limited in its applied scope. This study is to develop an efficient gamma dose rate computing code and apply into fast virtual simulation. To improve the computing efficiency of the point kernel algorithm in the reference (Li et al., 2020), we design a GPU-based computing framework for taking full advantage of computing power of virtual engine, propose a novel voxelization algorithm of volumetric radioactive source. According to the framework, we develop the GPPK(GPU-based point kernel gamma dose rate computing) code using GPU programming, to realize the fast dose rate computing in virtual world. The test results show that the GPPK code is play and plug for different scenarios of virtual simulation, has a better performance than CPU-based gamma dose rate computing code, especially on the voxelization of three-dimensional (3D) model. The accuracy of dose rates from the proposed method is in the acceptable range.
The purpose of this study is to assess the additional neutron effective dose during passive scattering proton therapy. Monte Carlo code (Monte Carlo N-Particle 6) simulation was conducted based on a precise modeling of the National Cancer Center's proton therapy facility. A three-dimensional neutron effective dose profile of the interior of the treatment room was acquired via a computer simulation of the 217.8-MeV proton beam. Measurements were taken with a $^3He$ neutron detector to support the simulation results, which were lower than the simulation results by 16% on average. The secondary photon dose was about 0.8% of the neutron dose. The dominant neutron source was deduced based on flux calculation. The secondary neutron effective dose per proton absorbed dose ranged from $4.942{\pm}0.031mSv/Gy$ at the end of the field to $0.324{\pm}0.006mSv/Gy$ at 150 cm in axial distance.
성인과 달리 영 유아에게 행해지는 방사선 검사 시 투여되는 방사선량의 평가는 활발하게 이루어지지 않고 있다. 따라서 영 유아의 방사선 검사 시 피폭되는 정도를 나타내는 지표로서 입사피부선량을 측정하고 Geant4를 이용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 결과값을 비교하여 입사피부선량 측정의 재현성을 높이고 다양한 지오메트리 구현의 가능성을 증명하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 결과값은 입사피부선량을 선량보정을 위한 정규인자를 통해 추정하였고 단위 X선 조사영역크기로 표준화한 결과 영 유아에게 있어 일회의 방사선 촬영 당 평균 입사피부선량은 $78.41{\mu}Gy$ 였으며 선량계를 통한 측정값과 몬테카를로 시뮬레이션값의 백분율 오차는 최대 -4.77%로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 입사피부선량 평가 방법은 의료기관에서 실제 진단을 위해 내원한 환아를 대상으로 한 입사피부선량 평가의 어려움을 대체할만한 수단으로서의 가능성을 보여준다.
Jianyang Li;Chonghong Zhang;Ignacio Martin-Bragado;Yitao Yang;Tieshan Wang
Nuclear Engineering and Technology
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제55권3호
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pp.958-967
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2023
This work studies the defect features in a dilute FeMnNi alloy by an Object Kinetic Monte Carlo (OKMC) model based on the "grey-alloy" method. The dose rate effect is studied at 573 K in a wide range of dose rates from 10-8 to 10-4 displacement per atom (dpa)/s and demonstrates that the density of defect clusters rises while the average size of defect clusters decreases with increasing dose rate. However, the dose-rate effect decreases with increasing irradiation dose. The model considered two realistic mechanisms for producing <100>-type self-interstitial atom (SIA) loops and gave reasonable production ratios compared with experimental results. Our simulation shows that the proportion of <100>-type SIA loops could change obviously with the dose rate, influencing hardening prediction for various dose rates irradiation. We also investigated ways to compensate for the dose rate effect. The simulation results verified that about a 100 K temperature shift at a high dose rate of 1×10-4 dpa/s could produce similar irradiation microstructures to a lower dose rate of 1×10-7 dpa/s irradiation, including matrix defects and deduced solute migration events. The work brings new insight into the OKMC modeling and the dose rate effect of the Fe-based alloys.
This study uses digital imaging and communications in medicine (DICOM) files acquired after CT scan to obtain the absorbed dose distribution inside the body by using the patient's actual anatomical data; uses geometry and tracking (Geant)4 as a way to obtain the accurate absorbed dose distribution inside the body. This method is easier to establish the radioprotection plan through estimating the absorbed dose distribution inside the body compared to the evaluation of absorbed dose using thermo-luminescence dosimeter (TLD) with inferior reliability and accuracy because many variables act on result values with respect to the evaluation of the patient's absorbed dose distribution in diagnostic imaging and the evaluation of absorbed dose using phantom; can contribute to improving reliability accuracy and reproducibility; it makes significance in that it can implement the actual patient's absorbed dose distribution, not just mere estimation using mathematical phantom or humanoid phantom. When comparing the absorbed dose in polymethly methacrylate (PMMA) phantom measured in metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dosimeter for verification of Geant4 and the result of Geant4 simulation, there was $0.46{\pm}4.69%$ ($15{\times}15cm^2$), and $-0.75{\pm}5.19%$ ($20{\times}20cm^2$) difference according to the depth. This study, through the simulation by means of Geant4, suggests a new way to calculate the actual dose of radiation exposure of patients through DICOM interface.
In spite of the importance of nuclear power as one of major electric energies in Korea, the nuclear safety has become the most serious social issue in the operation of the nuclear power plant. In this paper, a virtual work simulation program was developed to predict exposure dose during radiation work in radwaste storage. The work simulation program was developed. using $Java ^{TM}$applet and VRML-virtual reality modeling language. A numerical algorithm to find the optimal work path which minimize exposure dose during the given work, was developed and exposure dose on the optimal work path was compared with that on the shortest path. Comparing with the shortest path for the given work, the predicted optimal path consumed longer work time by II% but reduced total exposure dose by 46%. The simulation result showed that the exposure dose depended on not only work time, but also the distance between the worker and the radiation source. The developed simulation program could be a useful tool for the planning of radioactive waste work to increase the radiation safety of workers.
This study developed education contents of measuring spatial dose with virtual reality simulation and applied to students majoring radiological science. The virtual reality(VR) contents with measuring spatial dose rate in the radiation controlled area was developed based on the simulation from pilot study. In this simulation, the tube voltage and tube current can be set from 60 to 120 kVp in 10 kVp steps and 10 to 40 mAs in 10 mAs increments, and the distance from source can be set from 30 to 400 cm continuously. Iron and lead shields can be placed between the source and the detector, and shielding thickness can be set by 1 mm increments ranging from 1 to 20 mm. We surveyed to students for evaluating improvement of understanding spatial dose rate between before and after education by VR simulation. The survey was conducted with 5 questions(X-ray exposure factors, effects by distance from the source, effects from using shield, depending on material and thickness of shield, concept and measuring of spatial dose rate) and all answers showed significant improvement. Therefore, this VR simulation content will be well used in education for spatial dose rate and radiation safety environments.
This study is to evaluate absorbed dose from right lung for brachytherapy and to estimate the effects of tissue heterogeneities on dose distribution for Iridium-192 source using Monte Carlo simulation. The study employed Geant4 code as Monte Carlo simulation to calculate the dosimetry parameters. The dose distribution of Iridium-192 source in solid water equivalent phantom including aluminium plate or steel plate inserted was calculated and compared with the measured dose by the ion chamber at various distances. And the simulation was used to evaluate the dose of gamma radiation absorbed in the lung organ and other organs around it. The dose distribution embedded in right lung was calculated due to the presence of heart, thymus, spine, stomach as well as left lung. The geometry of the human body was made up of adult male MIRD type of the computational human phantom. The dosimetric characteristics obtained for aluminium plate inserted were in good agreement with experimental results within 4%. The simulation results of steel plate inserted agreed well with a maximum difference 2.75%. Target organ considered to receive a dose of 100%, the surrounding organs were left the left lung of 3.93%, heart of 10.04%, thymus of 11.19%, spine of 12.64% and stomach of 0.95%. When the statistical error is performed for the computational human phantom, the statistical error of value is under 1%.
Yang, Li-qun;Liu, Yong-kuo;Peng, Min-jun;Li, Meng-kun;Chao, Nan
Nuclear Engineering and Technology
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제51권5호
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pp.1436-1443
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2019
A fast gamma-ray dose rate assessment method for complex geometries based on stylized model reconstruction and point-kernel method is proposed in this paper. The complex three-dimensional (3D) geometries are imported as a 3DS format file from 3dsMax software with material and radiometric attributes. Based on 3D stylized model reconstruction of solid mesh, the 3D-geometrical solids are automatically converted into stylized models. In point-kernel calculation, the stylized source models are divided into point kernels and the mean free paths (mfp) are calculated by the intersections between shield stylized models and tracing ray. Compared with MCNP, the proposed method can implement complex 3D geometries visually, and the dose rate calculation is accurate and fast.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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