• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제56권7호
• /
• pp.2683-2689
• /
• 2024

This work investigated the most suitable type of degrader (Cu, Al or Nb) and its thickness, taking into consideration the salient aspects of concrete activation for high-purity ⁸⁹Zr production by ⁸⁹Y(p,n)⁸⁹Zr nuclear reaction. The MCNP and FISPACT codes were used to determine the optimal degrader thickness and the radioactivity of shielding concrete by neutron activation, respectively. The results showed that the optimal thickness of the beam degraders was 1.16, 3.19, and 1.33 mm for Cu, Al, and Nb, respectively. The neutron production rate per proton and the energy and angular distributions of neutrons varied depending on the type of degrader. Considering the radioactivity of the target-room concrete and the amount of radioactive waste expected to be generated, the use of a 1.33-mm-thick Nb degrader for ⁸⁹Zr production was determined to be the best choice.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1699-1704
• /
• 2005

In this research the energy degrader, which is the most fragile part of the security of a target, has been newly designed to improve the performance of the gas target. Also, the numerical analysis of the heat movement and mechanical movement during the operation of the target has been accomplished. The heat analysis and structure analysis which are using the cooling water flow and pressure in the energy degrader and the Nastran mediocrity finite element analysis program, has been considered with the heat movement and mechanical movement according to the current capacity of proton beam which determines the production yield of the radioactive isotope. Also the possible use range has been determined, and at the same time the most suitable running condition according to the current capacity of proton beam has been suggested.

• 한국공작기계학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.24-31
• /
• 2006

The energy degrader is the most fragile part of the security of a target, has been newly designed to improve the performance of the gas target. Also, the numerical analysis of the heat movement and mechanical movement during the operation of the target has been accomplished. The heat analysis and structure analysis which are using the cooling water flow and pressure in the energy degrader and the finite element analysis program, has been considered with the heat movement and mechanical movement according to the current capacity of proton beam which determines the production yield of the radioactive isotope. Also the possible use range has been determined and at the same time the most suitable running condition according to the current capacity of proton beam has been suggested.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권1호
• /
• pp.63-63
• /
• 2003

• 방사선산업학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.59-63
• /
• 2014

Proton Induced X-ray Emission (PIXE) is a MeV ion beam analysis method for use with particle accelerators. PIXE uses low-energy charged particles as an excitation mechanism to generate characteristic x-ray emission from each element in a target. In PIXE analysis, the beam current used is from a few nA to several tens of nA. Chosun University (Cyclotron Research Center) designed a $50{\mu}A$ beam line from the 13 MeV cyclotron for use with a PIXE analysis system, as well as performing beam transport line optimization research. In this study, the beam line operation conditions for the optimization process of beam transport and beam characteristics are shown.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제20권1호
• /
• pp.37-42
• /
• 2009

국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 양성자 가속기의 운영을 통해 많은 양의 이차방사선을 방출하게 되는데, 이는 양성자 빔이 가속 중에 주위의 물질과 반응을 하여 이차 입자를 발생하고 방사성 동위원소도 생성하기 때문이다. 생성된 방사성 동위원소에 의한 방사선량은 시간에 따라 감쇠되지만 양성자 치료기의 운영 및 유지보수를 위해 수시로 가속기 작업종사자들이 시설내부로 접근해야 하며 이로 인해 이차방사선에 의한 피폭 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 양성자 가속기(Cyclotron)를 포함한 양성자 치료기의 운영을 위해 필요한 작업종사자들의 작업환경을 평가하고, 적절한 수준의 방사선 방호대책을 수립하기 위해 양성자 치료기 운영 중 가장 높은 수준의 방사선이 발생되는 양성자 가속기(Cyclotron) 및 주변 지역에서의 가속기 가동에 따른 방사선 발생 정도를 측정하였고 그 지속시간을 분석하였다. 이를 위해 양성자 빔의 손실이 가장 큰 가속기 주변과 에너지 선택 시스템(Energy Selection System, ESS)지역의 탄소(graphite, $^{12}C$) 재질로 구성된 에너지 감쇠장치(degrader)에서의 방사선 변화를 추적하고, 가속기에서 생산된 230 MeV의 고정된 에너지 빔이 에너지 감쇠장치(degrader)를 거쳐 ESS를 통해 전송된 빔의 효율을 산출하고 빔의 전송 구간에서의 상대적인 방사화 정도를 분석하였다. 이러한 분석 자료를 토대로 작업종사자들의 작업간 피폭 수준을 계산하고 연간 피폭 정도를 측정하였다. 작업 중 가속기 시설내의 선량은 수십 ${\mu}Sv/h$로 다른 방사선 치료기에 비해 상대적으로 높은 수준이지만 작업시간을 고려한 연간 총 피폭 선량은 작업자에 따라 1~3 mSv/year 정도로, 연간 피폭 한계 선량보다 충분히 낮은 수준으로 운영이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.315-315
• /
• 2010

양성자 빔을 이용하여 두경부 암 치료를 South Africa의 iTHEMBA에서 시행하고 있다. 200 MeV의 양성자 빔라인으로부터 진공에서 대기로 인출하여 노즐을 통과하여 종양세포에 조사된다. 치료계획에 적합하게 빔에너지와 모양을 변환하고, 빔을 모니터링하는 기계적 장치들이 노즐에 구성된다. 빔라인에는 이온챔버, Steering Magnet, Multi-wire 이온챔버, Range trimmer plates, lead scattering plate, Double-wedge energy degrader, Multi-layer Faraday cup, Range modulator, Range monitor, occluding ring, Shielding collimators, Quadrant and monitor ionization chamber, Treatment collimator, 그리고 Wellhofer dosimetry tank로 구성되어 있다. 총길이는 6.6m이며 노즐 끝에서 환자의 isocenter 까지는 30cm 정도 아래에 위치한다. 상기의 배치를 갖는 시스템의 양성자 scattering system의 성능을 MCNPX v2.5.0 Monte Carlo simulation을 실시하였다. 또한 정확한 선량을 실시간으로 측정하는 방법인 투과형 검출기를 개발하여 치료와 빔 특성을 동시에 수행하는 기술개발연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 Multileaf Faraday Cup (MLPC) 검출기 설계구조와 데이터 측정방법에 관한 연구를 수행하고자 한다. 빔의 전송 방향으로 3개층의 $4{\times}4$ 배열의 구조로 48 channel의 전류값을 측정하여 입자빔의 분포를 실시간으로 관측하고, 측정된 전류는 ADC를 거쳐 치료계획에 의해 선택된 영역의 SOBP를 유지하도록 range modulation propeller를 조절하는 feed-back system을 갖춘 방사선치료빔 실시간 측정장치 개발에 관한 결과를 보고하고자 한다.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제16권3호
• /
• pp.337-345
• /
• 1998

목적 : 전신피부의 수 mm 깊이에 한정된 피부 종양의 전신전자선조사에서 균등선량을 얻기위해, 원거리 전자선조사면에 대한 선량특성을 얻고 상하6방향조사에 의한 전신피부선량분포를 조사하였다. 대상 및 방법 : 전신조사를 위한 실험적 선량분포는 전자선 타켓-피부간 거리 300 cm에서, 크기가 105*105 $cm^2$ (콜리메-터 35*35 $m^2$, TSD 100 cm) 인 조사면으로 4 MeV 전자선의 심부선량률, 공간선량분포, 에너지감쇠에 의한 선량률 변화 등의 선량특성이 정해졌다. 환자는 상하 6방향조사가 이루어지는 동안 안정된 위치를 유지하기 위하여 양손을 치켜들고 기둥막대를 잡을 수 있는 발판에 위에 표시해둔 위치에 서게 하였다. 4 MeV 전자선 에너지를 감쇠 시켜 산란선고 피부선량을 높이기 위해 전자선 통로상 환자 전면의 20 cm 거리에 0.5 cm 두께의 산란체인 아크릴판을 설치하였다. 전신피부의 흡수선량은 테프론혼합 CaSO4:Dy 열형광소자 (1 mm 직경 * 6 mm 길이)를 전신 74 곳에 부착하여 분할조사면에 의한 합성선량을 평가하였다. 결과 : 전자선 타켓-피부간 거리 300 cm에서 얻어진 105*105 $cm^2$ 의 큰 조사면의 선량 반치폭은 130 cm 였으며, 80$\%$ 폭은 86 cm 로 나타났으며, 두 조사면을 FWHM 만큼 이동하여 두 조사면을 25 cm 띄워 조사한 합성선량분포에서 선량률이 $100\pm10\%$ 인 균등조사면의 폭은 186 cm 로 확장되었다. 인체전면 20 cm 위체에 0.5 cm 아크릴판을 삽입한 결과, 4 MeV 전자선은 최대선량점 5 mm, 80$\%$ 깊이가 7 mm, 50$\%$ 깊이는 10.7 mm를 보여 감쇠된 전자선의 평균에너지는 2.5 MeV 였다. 큰 조사면의 선속 중심에서 50 cm 떨어진 위치의 심부선량률은 중심선속의 심부선량과 거의 동일 값을 보였다. 전신피부조사에 의한 환자의 선량분포는 인체의 돌출부와 굴곡부분을 제외하고는 비교적 균등한 선량이 도달되었으며, 돌출부와 분할조사면이 잘 이루어지지 않는 중첩조사부위는 각각 30$\%$ 와 60-100$\%$ 의 과다선량이 도달되어 치료중 차폐가 불가피한 반면, 인체구조상 전자선이 가리워지는 두정부, 회음부 및 대퇴부 내측은 선량이 거의 도달 되지 않는 곳이 생겨지므로 부가적 조사가 필요함을 알 수 있었다. 결론 : 전신피부조사는 2-3 MeV의 저에너지 전자선빔에 의해 피하 수 mm 깊이에 80$\%$ 의 선량을 도달시킬 수 있으며, 높은 에너지에서는 흡수체를 이용하여 적정에너지를 얻을 수 있다. 전신피부조사에서 전신균등선량은 전자선을 상하 각각 6문조사로 고정분할 조사하는 경우 전자선이 가리워지는 부위를 제외하고 대개 $\pm10\%$ 의 선량오차범위에 들었으나, 돌출부위의 선량과다부위에는 차폐가 필요하였으며, 전자선이 가리워지는 부위는 부가치료를 통해 임상에 적합한 균등선량분포를 얻을 수 있다.