This paper presents a feasibility study for producing the medical isotope $^{99m}Tc$ using the hazardous and currently wasted radioisotope $^{99}Tc$. This can be achieved with the nuclear resonance fluorescence (NRF) phenomenon, which has recently been made applicable due to high-intensity laser Compton scattering (LCS) photons. In this work, 21 NRF energy states of $^{99}Tc$ have been identified as potential contributors to the photo-production of $^{99m}Tc$ and their NRF cross-sections are evaluated by using the single particle estimate model and the ENSDF data library. The evaluated cross sections are scaled using known measurement data for improved accuracy. The maximum LCS photon energy is adjusted in a way to cover all the significant excited states that may contribute to $^{99m}Tc$ generation. An energy recovery LINAC system is considered as the LCS photon source and the LCS gamma spectrum is optimized by adjusting the electron energy to maximize $^{99m}Tc$ photo-production. The NRF reaction rate for $^{99m}Tc$ is first optimized without considering the photon attenuations such as photo-atomic interactions and self-shielding due to the NRF resonance itself. The change in energy spectrum and intensity due to the photo-atomic reactions has been quantified using the MCNP6 code and then the NRF self-shielding effect was considered to obtain the spectrums that include all the attenuation factors. Simulations show that when a $^{99}Tc$ target is irradiated at an intensity of the order $10^{17}{\gamma}/s$ for 30 h, 2.01 Ci of $^{99m}Tc$ can be produced.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.10a
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pp.1121-1124
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2015
In this paper, we propose and demonstrate an optimal design of wideband pulsed gamma-ray detectors. Pulsed gamma-ray detectors are designed to operate in a dose rate of $1{\times}10^6{\sim}1{\times}10^8rad(Si)/s$. The input parameter was derived based on the energy ratio of pulse gamma-ray spectrum and the time of the energy. The sensor output current was calculated based on the dose rate control circuit. Using the N-type Epi Wafer, the optimum condition detection sensor was designed based on TCAD. The simulation results show that the optimal Epi layer thickness is 45um when applied voltage 3.3V. The doping concentrations are as follows : N-type is an Arsenic as $1{\times}10^{19}/cm^3$, P-type is a Boron as $1{\times}10^{19}/cm^3$ and Epi layer is Phosphorus as $3.4{\times}10^{12}/cm^3$. Pulse gamma-ray detector diameter is the 1.3mm.
We explore how wave-particle interactions affect diffusive shock acceleration (DSA) at astrophysical shocks by performing time-dependent kinetic simulations, in which phenomenological models for magnetic field amplification (MFA), Alfv$\acute{e}$nic drift, thermal leakage injection, Bohm-like diffusion, and a free escape boundary are implemented. If the injection fraction of cosmic-ray (CR) particles is ${\xi}$ > $2{\times}10^{-4}$, for the shock parameters relevant for young supernova remnants, DSA is efficient enough to develop a significant shock precursor due to CR feedback, and magnetic field can be amplified up to a factor of 20 via CR streaming instability in the upstream region. If scattering centers drift with Alfv$\acute{e}$n speed in the amplified magnetic field, the CR energy spectrum can be steepened significantly and the acceleration efficiency is reduced. Nonlinear DSA with self-consistent MFA and Alfv$\acute{e}$nic drift predicts that the postshock CR pressure saturates roughly at ~10 % of the shock ram pressure for strong shocks with a sonic Mach number ranging $20{\leq}M_s{\leq}100$. Since the amplified magnetic field follows the flow modification in the precursor, the low energy end of the particle spectrum is softened much more than the high energy end. As a result, the concave curvature in the energy spectra does not disappear entirely even with the help of Alfv$\acute{e}$nic drift. For shocks with a moderate Alfv$\acute{e}$n Mach number ($M_A$ < 10), the accelerated CR spectrum can become as steep as $E^{-2.1}$ - $E^{-2.3}$, which is more consistent with the observed CR spectrum and gamma-ray photon spectrum of several young supernova remnants.
Kim, Se Won;Lee, Hyo Jeong;Kim, Ye-Sol;Jo, Yeong Deuk;Ryu, Jai Hyunk;Kang, Si-Yong;Kim, Sang Hoon
Korean Journal of Breeding Science
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v.49
no.3
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pp.150-156
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2017
This study was carried out to compare the survival and mutation rates and mutation spectrum by gamma-irradiation on rooted and unrooted cuttings of three spray type ('Lovelydia', 'Yellowbabe', and 'Haetsal') and two standard type ('Vital' and 'Aqua') cultivars in roses. Two groups, rooted and unrooted cuttings were gamma-irradiated at 70Gy for 24 hours. The irradiated rooted and unrooted cuttings were planted in a greenhouse, and survival, mutation rates and mutation spectrum were investigated 30 weeks after planting, respectively. As a result, survival and mutation rates of gamma-ray irradiated plants were 16.4%~50.8% and 0~5.1% for unrooted cuttings, and 39.4%~55.1% and 0.7%~7.4% for rooted cuttings, respectively. In conclusion, both survival and mutation rates were a little higher on rooted cuttings than on unrooted cuttings. However, when only survived plants after gamma-ray irradiation were considered, mutation rates were 0~10% and 1.8%~14.1% for unrooted cuttings and rooted cuttings, respectively, showing no significant difference. In addition, diverse variations on color and number of petals or shape of flowers were detected both in plants from rooted and unrooted cuttings, which indicated that there was no significant difference in mutation spectrum between two groups.
SiPMs are generally coupled into whole columns in gamma energy spectrum measurement, but the relationship between the distribution of whole SiPM columns and the energy resolution of the measured energy spectra is rarely reported. In this work, ∅ 3 × 3 inch NaI scintillator is placed on an 8 × 8 SiPM array, and the energy resolution of the 137Cs peak at 662 keV corresponding to the γ-ray is selected as a reference. Each SiPM is switched to explore the influence of the number of SiPM arrays, distribution position, and reflective layer on the energy resolution of SiPMs. Results show that without coupling, the energy resolution is greatly improved when the number of SiPMs ranges from 4 to 32. However, after 32 slices (the area covered by SiPMs relative to the scintillator reaches 25.9%), the improvement in energy resolution and total pulse count is not obvious. In addition, the position of SiPMs relative to the scintillator does not exert much impact on the energy resolution. Results also indicate that by adding a reflective film (ESR), the energy resolution of the tested group increases by 10.38% on average. This work can provide a reference for the design and application of miniaturized SiPM gamma spectrometers.
In this paper, we have developed a high-sensitivity SNRD(Semiconductor Nuclear Radiation Detector) using silicon PIN photodiode. The SNRD is constructed with silicon PIN photodiode(S3590-05), preamplifier and shaping amplifier. To show the effectiveness of SNRD, nuclear radiation experiments are conducted with $\gamma$-ray Ba-133, Cs-137 and Co-60. The SNRD is different in characteristics of the energy spectrum to scintillation detectors. However, the SNRD have a good linearity on $\gamma$-ray energy and activity. The results of this paper can be applied to electronic personal dosimeter.
Nanbedeh, M.;Sadat-Kiai, S.M.;Aghamohamadi, A.;Hassanzadeh, M.
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.5
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pp.1002-1007
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2020
The purpose of the current study was to evaluate a spectrum formulation set employed to modify the neutron spectrum of D-D fusion neutrons in a IS plasma focus device using GEANT4, MCNPX2.6, and FLUKA codes. The set consists of a moderator, reflector, collimator and filters of fast neutron and gamma radiation, which placed on the path of 2.45 MeV neutron energy. The treated neutrons eliminate cancerous tissue with minimal damage to other healthy tissue in a method called neutron therapy. The system optimized for a total neutron yield of 109 (n/s). The numerical results indicate that the GEANT4 code for the cubic geometry in the Beam Shaping Assembly 3 (BSA3) is the best choice for the energy of epithermal neutrons.
The essential requirement of a material to be used for engineering purposes at nuclear establishments is its ability to attenuate the most penetrating ionizing radiations, gamma $({\gamma})-rays$. Mostly, high-Z materials such as heavy concrete, lead, mercury, and their mixtures or alloys have been used in the construction of nuclear establishments and thus termed as nuclear engineering materials (NEM). The NEM are classified into two categories, namely opaque and transparent, depending on their behavior towards the visible spectrum of EM waves. The majority of NEM are opaque. By contrast, various types of glass, which are transparent to visible light, are necessary at certain places in the nuclear establishments. In the present study, ${\gamma}-ray$ shielding behaviors (GSB) of six glass samples (transparent NEM) were evaluated and compared with some opaque NEM in a wide range of energy (15 keV-15 MeV) and optical thickness (OT). The study was performed by computing various ${\gamma}-ray$ shielding parameters (GSP) such as the mass attenuation coefficient, equivalent atomic number, and buildup factor. A self-designed and validated computer-program, the buildup factor-tool, was used for various computations. It has been established that some glass samples show good GSB, thus can safely be used in the construction of nuclear establishments in conjunction with the opaque NEM as well.
The purpose of this study is to perform radiation monitoring by acquiring gamma images and real-time optical images for 99mTc vial source using charge couple device (CCD) cameras equipped with the proposed compact gamma camera. The compact gamma camera measures 86×65×78.5 mm3 and weighs 934 g. It is equipped with a metal 3D printed diverging collimator manufactured in a 45 field of view (FOV) to detect the location of the source. The circuit's system uses system-on-chip (SoC) and field-programmable-gate-array (FPGA) to establish a good connection between hardware and software. In detection modules, the photodetector (multi-pixel photon counters) is tiled at 8×8 to expand the activation area and improve sensitivity. The gadolinium aluminium gallium garnet (GAGG) measuring 0.5×0.5×3.5 mm3 was arranged in 38×38 arrays. Intrinsic and extrinsic performance tests such as energy spectrum, uniformity, and system sensitivity for other radioisotopes, and sensitivity evaluation at edges within FOV were conducted. The compact gamma camera can be mounted on unmanned equipment such as drones and robots that require miniaturization and light weight, so a wide range of applications in various fields are possible.
CsI:Gd crystal was grown by the Bridgeman method and its scintillation properties were investigated. The wavelength peak of the luminescence spectrum for the crystal excited by X-ray was 419 nm. The range of the spectrum was from 300 nm to 800 nm. The spectrum well matched to the quantum efficiency of a typical bi-alkali photo-multiplier tube(PMT). An energy resolution of 48.2 % was obtained for 662 keV ${\gamma}$-rays of $^{137}Cs$. The three decay times were obtained as a fast(557.4 ns, 42.2 %), intermediate (1.78 ${\mu}s$, 29.7 %) and slow (5.43 ${\mu}s$, 28.1 %) components, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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