Al Ruqaishy, Mouza;Al Marzouqi, Faisal;Qi, Kezhen;Liu, Shu-yuan;Karthikeyan, Sreejith;Kim, Younghun;Al-Kindy, Salma Mohamed Zahran;Kuvarega, Alex Tawanda;Selvaraj, Rengaraj
Korean Journal of Chemical Engineering
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v.35
no.11
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pp.2283-2289
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2018
$TiO_2$ microspheres were successfully synthesised by simple solution phase method by using various amount of titanium butoxide as precursor. The prepared $TiO_2$ were characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-vis diffuse reflectance absorption spectra (UV-DRS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). XRD analysis revealed that the as-synthesized $TiO_2$ microsphere poses an anatase phase. The photocatalytic degradation experiments were carried out with three different dyes, such as methylene blue, brilliant black, reactive red-120 for four hours under UV light irradiation. The results show that $TiO_2$ morphology had great influence on photocatalytic degradation of organic dyes. The experimental results of dye mineralization indicated the concentration was reduced by a high portion of up to 99% within 4 hours. On the basis of various characterization of the photocatalysts, the reactions involved to explain the photocatalytic activity enhancement due to the concentration of titanium butoxide and morphology include a better separation of photogenerated charge carriers and improved oxygen reduction inducing a higher extent of degradation of aromatics.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.7
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pp.904-913
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2020
As the data volumes and complexity rapidly increase, data-intensive science handling large-scale scientific data needs to investigate new techniques for intelligent storage and data distribution over networks. Recently, Named Data Networking (NDN) and data-intensive science communities have inspired innovative changes in distribution and management for large-scale experimental data. In this article, analysis on NDN testbeds for large-scale scientific data such as climate science data and High Energy Physics (HEP) data is presented. This article is the first attempt to analyze existing NDN testbeds for large-scale scientific data. NDN testbeds for large-scale scientific data are described and discussed in terms of status, NDN-based application, and features, which are NDN testbed instance for climate science, NDN testbed instance for both climate science and HEP, and the NDN testbed in SANDIE project. Finally various issues to prevent pitfalls in NDN testbed establishment for large-scale scientific data are analyzed and discussed, which are drawn from the descriptions of NDN testbeds and features on them.
In this study, a multi-layer cascade (MLC) electrical array configuration method for thermoelectric generator consisting of plural number of thermoelectric modules (TEMs) was proposed to reduce mismatch loss caused by temperature maldistribution on the surfaces of the TEMs. To validate the effect of MLC on the mismatch loss reduction, a numerical model capable of reflecting multi-physics phenomena occuring in the TEMs was developed. MLC can be employed by placing a group of TEMs experiencing relatively low temperature differences in an electric layer with more electrical branches while locating a group of TEMs experiencing relatively high temperature differences in an electric layer with less electrical branches. The TEMs were classified using the temperature distribution obtained by the numerical model. A MLC with an optimal electrical branch ratio showed a 96.5% of electric power generation compared to an ideal case.
Due to high application of concrete structures in construction industry, however, the quality improvement is essential. One of the new ways for this purpose is adding the nanoparticles to the concrete. In this work, vibration analysis of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles based on mathematical model has been investigated. For the accuracy of the presented model, the experimental study is done for comparing the compressive strength. Since the nanoparticles can not be solved in water without any specific process, at the first, GO nanoparticles should be dispersed in water by using shaker, magnetic striker, ultrasonic devices and finally mechanical mixer. For modelling of the strucuture, sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is utilized. Mori-Tanak model model is utilized for obtaining the effective properties of the beam including agglomeration influences. Utilizing the energy method and Hamilton's principal, the motion equations are calculated. The frequency of the concrete beam is obtanied by analytical method. Three samples with 0.02% GO nanoparticles are built and its compressive strength is compared which shows a good accuracy with maximum 1.29% difference with mathematical model and other papers. The aim of this work from the theoretical study is investigating the effects of nanoparticles volume percentage and agglomeration, length and thickness of the beam on the frequency of the structure. The results show that the with enhancing the GO nanoparticles, the frequency is increased. For example, with enhancing the volume percent of GO nanoparticles from zero to 0.08%, the compressive strength is increased 48.91%. and 46.83%, respectively for two cases of with and without agglomeration.
Small rod-controlled pressurized water reactors (PWR) are the ideal energy source for vessel propulsion, benefiting from their high reactivity control efficiency. Since the control rods (CRs) increase the complexity of reactivity control, this paper seeks to study the performance of CRs in small rod-controlled PWRs to extend the lifetime and reduce power offset due to CRs. This study investigates CR grouping, move-in/out strategies, and axially non-uniform design effects on core neutron physics metrics. These metrics include axial offset (AO), core lifetime (CL), fuel utilization (FU), and radial power peaking factor (R-PPF). To simulate the movement of the CRs, a "Critical-CR-burnup" function was developed in OpenMC. In CR designs, the CRs are grouped into three banks to study the simultaneous and prioritized move-in/out strategies. The results show CL extension from 590 effective full power days (EFPDs) to 638-698 EFPDs. A lower-worth prioritized strategy minimizes AO and the extremum values decrease from -0.69 and + 0.81 to -0.28 and + 0.51. Although an axially non-uniform CR design can improve AO at the beginning of cycle (BOC), considering the overall CR worth change is crucial, as a significant decrease can adversely impact axial power distribution during the middle of cycle (MOC).
Lee, Mi-Hye;Son, Yeon-A;Young, Donald B.;Choi, Don-Hyung
Journal of The Korean Association For Science Education
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v.21
no.2
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pp.357-384
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2001
In this paper, we described practical teaching-learning plans based on three different theoretical approaches to Integrated Science Education (ISE): a knowledge centered ISE, a social problem centered ISE, and an individual interest centered ISE. We believe that science teachers can understand integrated science education through this paper and they are able to apply simultaneously our integrated science teaching materials to their real instruction in classroom. For this we developed integrated science teaching-learning plans for the topic of energy which has a integrated feature strongly among integrated science subject contents. These modules were based upon the teaching strategies of 'Energy' following each integrated directions organized in the previous paper (Three Strategies for Integrated Science Teaching of "Energy" Applying Knowledge, Social Problem, and Individual Interest Centered Approaches) and we applied instruction models fitting each features of integrated directions to the teaching strategies of 'Energy'. There is a concrete describing on the above three integrated science teaching-learning plans as follows. 1. For the knowledge centered integration, we selected the topic, 'Journey of Energy' and we tried to integrate the knowledge of physics, chemistry, biology, and earth science applying the instruction model of 'Free Discovery Learning' which is emphasized on concepts and inquiry. 2. For the social problem centered integration, we selected the topic, 'Future of Energy' to resolve the science-related social problems and we applied the instruction model of 'Project Learning' which is emphasized on learner's cognitive process to the topic. 3. For the individual interest centered integration, we selected the topic, 'Transformation of Energy' for the integration of science and individual interest and we applied the instruction model of 'Project Learning' centering learner's interest and concern. Based upon the above direction, we developed the integrated science teaching-learning plans as following steps. First, we organized 'Integrated Teaching-Learning Contents' according to the topics. Second, based upon the above organization, we designed 'Instructional procedures' to integrate within the topics. Third, in accordance with the above 'Instructional Procedures', we created 'Instructional Coaching Plan' that can be applied in the practical world of real classrooms. These plans can be used as models for the further development of integrated science instruction for teacher preparation, textbook development, and classroom learning.
Kim, Young-Su;Park, Jin Hyung;Cho, Hwa Youn;Kim, Jae Hyeon;Kwon, Heungrok;Seo, Hee;Park, Se-Hwan;Kim, Chan Hyeong
Journal of Radiation Protection and Research
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v.40
no.1
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pp.1-9
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2015
Compton cameras overcome several limitations of conventional mechanical collimation based gamma imaging devices, such as pin-hole imaging devices, due to its electronic collimation based on coincidence logic. Especially large-scale Compton camera has wide field of view and high imaging sensitivity. Those merits suggest that a large-scale Compton camera might be applicable to monitoring nuclear materials in large facilities without necessity of portability. To that end, our research group have made an effort to design a large-scale Compton camera for safeguard application. Energy resolution or position resolution of large-area detectors vary with configuration style of the detectors. Those performances directly affect the image quality of the large-scale Compton camera. In the present study, a series of Geant4 Monte Carlo simulations were performed in order to examine the effect of those detector parameters. Performance of the designed large-scale Compton camera was also estimated for various monitoring condition with realistic modeling. The conclusion of the present study indicates that the energy resolution of the component detector is the limiting factor of imaging resolution rather than the position resolution. Also, the designed large-scale Compton camera provides the 16.3 cm image resolution in full width at half maximum (angular resolution: $9.26^{\circ}$) for the depleted uranium source considered in this study located at the 1 m from the system when the component detectors have 10% energy resolution and 7 mm position resolution.
In case of radiation treatment using small field high-energy photon beams, an accurate dosimetry is a challenging task because of dosimetrically unfavorable phenomena such as dramatic changes of the dose at the field boundaries, dis-equilibrium of the electrons, and non-uniformity between the detector and the phantom materials. In this study, the absorbed dose in the phantom was measured by using an ion chamber and a diode detector widely used in clinics. $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT films composed of water equivalent materials was also evaluated as a small field detector and compared with ionchamber and diode detectors. The output factors at 10 cm depth of a solid phantom located 100 cm from the 6 MV linear accelerator (Varian, 6 EX) source were measured for 6 field sizes ($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ and $0.5{\times}0.5\;cm^2$). As a result, from $5{\times}5\;cm^2$ to $1.5{\times}1.5\;cm^2$ field sizes, absorbed doses from three detectors were accurately identified within 1%. Wheres, the ion chamber underestimated dose compared to other detectors in the field sizes less than $1{\times}1\;cm^2$. In order to correct the observed underestimation, a convolution method was employed to eliminate the volume averaging effect of an ion chamber. Finally, in $1{\times}1\;cm^2$ field the absorbed dose with a diode detector was about 3% higher than that with the EBT film while the dose with the ion chamber after volume correction was 1% lower. For $0.5{\times}0.5\;cm^2$ field, the dose with the diode detector was 1% larger than that with the EBT film while dose with volume corrected ionization chamber was 7% lower. In conclusion, the possibility of $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT film as an small field dosimeter was tested and further investigation will be proceed using Monte Calro simulation.
We have investigated optical and structural properties of $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN and $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ heterostructures (HSs) grown by metal-organic chemical vapor deposition, by means of Hall measurement, high-resolution X-ray diffraction, and temperature- and excitation power-dependent photoluminescence (PL) spectroscopy. A strong GaN band edge emission and its longitudinal optical phonon replicas were observed for all the samples. At 10 K, a 2DEG-related PL peak located at ${\sim}\;3.445\;eV$ was observed for $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HS, while two 2DEG peaks at ${\sim}\;3.42$ and ${\sim}\;3.445\;eV$ were observed for $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ HS due to the additional $Al_{0.15}Ga_{0.85}N$ layers. Moreover, the emission intensity of the 2DEG peak was higher in $Al_{0.3}Ga_{0.7}N/GaN/Al_{0.15}Ga_{0.85}N/GaN$ HS than in $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HS probably due to an effective confinement of the photo-excited holes by the additional $Al_{0.15}Ga_{0.85}N$ layers. The 2DEG-related emission intensity decreased with increasing temperature and disappeared at temperatures above 150 K. To investigate the origin of the new 2DEG peaks, the energy-band structure for multiple AlGaN/GaN HSs were simulated and compared with the experimental data. As a result, the observed high- and low-energy peaks of 2DEG can be attributed to the spatially-separated 2DEG emissions formed at different AlGaN/GaN heterointerfaces.
Park, Jong Hoon;Lee, Han Rim;Kim, Chan Hyeong;Kim, Sung Hun;Kim, Seonghoon;Lee, Se Byeong
Progress in Medical Physics
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v.26
no.1
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pp.42-51
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2015
In proton therapy, verification of proton dose distribution is important to treat cancer precisely and to enhance patients' safety. To verify proton dose distribution, in a previous study, our team incorporated a vertically-aligned one-dimensional array detection system. We measured 2D prompt-gamma distribution moving the developed detection system in the longitudinal direction and verified similarity between 2D prompt-gamma distribution and 2D proton dose distribution. In the present, we have developed two-dimension prompt-gamma measurement system consisted of a 2D parallel-hole collimator, 2D array-type NaI(Tl) scintillators, and multi-anode PMT (MA-PMT) to measure 2D prompt-gamma distribution in real time. The developed measurement system was tested with $^{22}Na$ (0.511 and 1.275 MeV) and $^{137}Cs$ (0.662 MeV) gamma sources, and the energy resolutions of 0.511, 0.662 and 1.275 MeV were $10.9%{\pm}0.23p%$, $9.8%{\pm}0.18p%$ and $6.4%{\pm}0.24p%$, respectively. Further, the energy resolution of the high gamma energy (3.416 MeV) of double escape peak from Am-Be source was $11.4%{\pm}3.6p%$. To estimate the performance of the developed measurement system, we measured 2D prompt-gamma distribution generated by PMMA phantom irradiated with 45 MeV proton beam of 0.5 nA. As a result of comparing a EBT film result, 2D prompt-gamma distribution measured for $9{\times}10^9$ protons is similar to 2D proton dose distribution. In addition, the 45 MeV estimated beam range by profile distribution of 2D prompt gamma distribution was $17.0{\pm}0.4mm$ and was intimately related with the proton beam range of 17.4 mm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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