• 한국방사선학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.415-427
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• 2021

한국원자력의학원에서는 50 MeV 사이클로트론의 빔 라인을 이용하여 연구자들에게 다양한 빔 조사 서비스를 수행하고 있다. 특히 중성자 빔 서비스는 양성자와 베릴륨의 핵반응을 이용하기 때문에 높은 전류를 사용하므로 조사 시료의 방사화 가능성이 높아진다. 본 연구에서는 연구자들이 선호하는 35 MeV 20 ㎂ 중성자 빔 서비스에 의해 발생 가능한 방사화에 대해 MCNP 6.2와 FISPACT-II 4.0을 이용해 평가했다. 평가결과 철, 구리, 텅스텐 시료는 1시간 이상 조사하는 경우 장반감기 핵종이 생성되는 방사화가 발생하여 자체처분농도를 초과했다. 매일 2시간 사용 조건에서 건축물에 대한 방사화는 발생하지 않았고 조사실 내부 공기의 방사화로 인한 종사자의 내부피폭은 매우 미비했고, 이 공기를 배기하는 경우 배출기준도 만족했다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2008년도 춘계학술 발표회
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• pp.69-75
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• 2008

기포반응도는 월성발전소를 비롯한 CANDU형 원자로의 주된 안전성 쟁점사안으로 끊임없이 논의되어 왔다. 이는 설계기준사고가 노심에서 열에너지 불균형이 원인이 되어 기준이상의 핵연료 파손과 방사성물질 누출로 발전할 위험이 있는 사건들로 정의될 때, 사건 진행 과정에 기포반응도 증가는 조기에 운전중단을 실패할 경우 출력폭주로 이어지므로 사건의 결말이 중대사고로 전환될 위험이 크기 때문이다. 본 연구는 공개된 최신 핵자료인 ENDF/B-VII.0를 NJOY.99로 처리한 연속에너지 반응단면적 라이브러리를 구축하고 MCNP-4C에 접속하여 37봉 천연우라늄 핵연료다발의 표준노심격자에 대한 기포반응도를 시뮬레이션하여, 지금까지 각종문헌에 제시된 값들과 비교, 종합하므로 내제된 불확실성을 추정하는 내용이다. ENDF/B-VII.0 기반 MCNP-4C의 CANDU 노심격자 모델은 동일한 핵자료와 핵종농도를 사용한 WIMS-IAEA 모델과 비교할 때, 초기 노심의 임계도 오차 약 3.51mk가 연소 진행에 따라 $7.5\times10^{-4}mk$/MWD/teU의 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 MCNP-4C 예측기포반응도는 초기노심에서 기포율 50% 및 100%에 대해 각각 8.38 및 15.96mk, 평형노심에서 7.68 및 14.72mk로 계산된다. 이는 월성 2, 3, 4 FSAR의 초기노심 및 평형노심에서 100% 기포상태에 대한 값, 약15.0 및 10.6mk와 비교할 때, 초기노심은 약 1.0mk 평형노심은 약4, 1mk 보수적이지만, 다른 연구결과들과는 최대오차 ${\pm}1{\sim}2mk$ 이내에서 잘 일치하는 것으로 평가되었다. 본 연구는 CANDU 노심의 기포반응도 불확실성 요인의 규명 및 영향평가를 위한 노력의 일부로서 앞으로 감속재의 붕산농도 변화, 감속재 및 냉각재의 중수 순도 변화, 기기노화에 의한 격자 구조 및 물성 변화, 중성자속 및 출력 분포 불균형, 반응도조절장치의 위치, 등 주요 설계변수의 변화에 대한 반응도영향 분석연구를 계속할 계획이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4678-4684
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• 2023

Using the Monte Carlo method, the impact of the angular distribution of the electron source on the dose distribution for the 2.5 MeV ELV electron accelerator was explored. The experiment measured the 3-D dose distribution in the irradiation chamber for electron energies of 1.0 MeV and 2.5 MeV. The simulation used the MCNP6.2 code to evaluate three angular distribution models of the source: a mono-directional beam, a cone shape, and a triangular shape. Of the three models, the triangular shape with angles θ = 30°, φ = 0° best represents the angle of the scan hood through which the electron beam exits. The MCNP6.2 simulation results demonstrated that the triangular model is the most accurate representation of the angular distribution of the electron source for the 2.5 MeV ELV electron accelerator.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권3호
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• pp.942-948
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• 2021

The aim of this work is to help inform the decision for choosing a convenient material for the PGAA (Prompt Gamma Activation Analysis) collimator plug to be installed at the tangential channel of the Moroccan Triga Mark II Research Reactor. Two families of materials are usually used for collimator construction: a mixture of high-density polyethylene (HDPE) with boron, which is commonly used to moderate and absorb neutrons, and heavy materials, either for gamma absorption or for fast neutron absorption. An investigation of two different collimator designs was performed using N-Particle Monte Carlo MCNP6.2 code with the ENDF/B-VII.1 and MCLIP84 libraries. For each design, carbon steel and lead materials were used separately as collimator heavy materials. The performed study focused on both the impact on neutron beam quality and the neutron-gamma background at the exit of the collimator beam tube. An analysis and assessment of the principal findings is presented in this paper, as well as recommendations.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.193-201
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• 2020

본 연구 목적은 선형가속기를 통해 입사된 전자가 표적(target)을 구성하는 물질과 두께에 따른 광자 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 2 mm 두께의 텅스텐 단일물질과 1.8 mm 와 2.3 mm 두께의 텅스텐과 구리 복합물질로 구성된 선형가속기 표적(Target)이다. 연구 방법은 첫째, 표적 내 일차 입자의 거동은 전자플루언스와 전자 에너지 축적으로 평가하였다. 둘째, 표적 내에서 발생하는 광자는 광자 플루언스로 평가하였다. 셋째, 표적으로부터 1 m 거리에서의 광자 각-에너지 분포는 광자 플루언스로 평가하였다. 그 결과 첫째, 단일물질과 복합물질 표적에서의 전자 플루언스와 에너지 축적을 통해 일차 입자인 전자가 표적 밖으로 방출되지 않았으며, 표적 두께에 따라 전자가 음의 선형적으로 감쇄하였다. 둘째, 복합물질 표적이 단일물질 표적보다 광자 생성이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 물질 구성 성분과 두께가 광자 생성에 영향을 준다는 사실을 확인하였다. 셋째, 차폐 해석에 필요한 각 분포에 따른 광자 플루언스를 계산하였다. 이러한 결과는 선형가속기 표적을 구성하는 물질과 두께에 따라 광자 생성률이 차이 나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 연구는 국가에서 도입 중인 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 사용시설의 설계 및 운영 시 필요한 자료이며, 방사선 방호에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권2호
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• pp.55-60
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• 2005

SMART 연구로의 노외계측기 설계를 위하여 고온 전출력 조건과 중성자 계수율이 최소가 되는 조건에 대해서 중성자속 분포 평가를 수행하였다. 고온 전출력 조건에서 IST 영역의 에너지 구간별 중성자속 분포 계산은 DORT와 MCNP코드를 이용하였으며, 계산 결과 IST 내의 첫 번째 물 영역에서 최대의 열중성자속을 보였고 두 코드 결과는 대략 10% 이내에서 일치하는 것으로 나타났다. 그리고 중성자 계수율이 최소가 되는 조건에서 노외계측기 설치 영역에서의 중성자속을 계산한 결과, 선원의 세기가 $1.0{\times}10^8(n/sec)$이라고 가정한 경우 최대 열중성자속의 크기는 $6.99{\times}10^{-2}(n/cm^2-sec)$로 전체 중성자속의 80% 이상을 차지하는 것으로 나타났는데 이는 IST 철 구조물을 통과한 속중성자가 감속능이 큰 물 영역에서 에너지를 잃고 열중성자로 변하였기 때문이다. 그러므로 노외계측기 설계시 계측기를 둘러싸는 계측기 안내관 충전물질, 설치위치 그리고 각 계측기 Segment들의 길이 등을 최적화하여 중성자 계수율을 증가시키는 방안을 모색할 필요가 있겠으며, 이러한 중성자속 평가 결과는 노외계측기가 IST 영역에 설치될 경우 노외계측기 선속 요건으로 이용될 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권7호
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• pp.1355-1366
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• 2020

A review of the documentation and an interpretation of the NEA-1517/74 and NEA-1517/80 shielding benchmarks (measurements of photon leakage flux from a hollow sphere with a central 14 MeV neutron source) from the SINBAD database with the Monte Carlo code MCS and the most up-to-date ENDF/B-VIII.0 neutron data library are conducted. The two analyzed benchmarks describe satisfactorily the energy resolution of the photon detector and the geometry of the spherical samples with inner beam tube, tritium target and cooling water circuit, but lack information regarding the detector geometry and the distances of shields and collimators relatively to the neutron source and the detector. Calculations are therefore conducted for a sphere model only. A preliminary verification of MCS neutron-photon calculations against MCNP6.2 is first conducted, then the impact of modelling the inner beam tube, tritium target and cooling water circuit is assessed. Finally, a comparison of calculated results with the libraries ENDF/B-VII.1 and ENDF/B-VIII.0 against the measurements is conducted and shows reasonable agreement. The MCS and MCNP inputs used for the interpretation are available as supplementary material of this article.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2572-2578
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• 2022

An approximate method for calculating the cadmium ratio of a cyclotron-based thermal neutron radiography system was developed. In this method, the Monte-Carlo code, MCNP6.2, was employed to calculate the neutron capture rates of Au-197, and the cadmium ratio was obtained by computing the ratio of neutron capture rates. From the simulation results, the computed cadmium ratio is reasonably acceptable, and the assumption of ignoring the fast neutron contribution to the cadmium ratio is valid.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.455-465
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• 2020

본 연구 목적은 선형가속기 표적(Target) 및 조준기(Collimator)에서 발생한 광중성자 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 첫째, 표적은 단일물질 표적과 복합물질 표적으로 구성하였다. 둘째, 조준기 종류에 따라 원뿔형(Cone beam) 조준기와 부채꼴(Fan beam) 조준기로 구성하였다. 셋째, 부채꼴 조준기의 물질을 납(Pb)으로만 구성된 단일물질과 텅스텐(W)과 납으로 구성된 복합물질 조준기로 구성하였다. 연구 방법은 표적으로부터 100 cm 거리에서 가상의 구(Sphere) 표면에서 F2 Tally를 이용하여 광중성자 발생률과 에너지 스펙트럼을 계산하였다. 그 결과 광중성자 발생률은 첫째, 표적에 따라서는 20% 차이가 발생하였다. 둘째, 조준기의 종류에 따라서는 10% 차이가 발생하였다. 셋째, 조준기 물질에 따라서는 40% 차이가 발생하였다. 광중성자 스펙트럼에서도 평균 광중성자 플럭스(Flux)가 광중성자 발생량과 유사한 경향으로 나타났다. 이러한 결과로 9 MeV 선형가속기 광중성자 발생은 표적보다는 조준기에 의해 광중성자 발생이 증가하며, 조준기의 종류보다는 물질에 영향을 더 크게 받는 것을 확인할 수 있었다. 광중성자 발생이 적은 표적 및 조준기를 선택하여 운영하는 것이 가장 적극적인 방사선 방호가 될 것이다. 따라서, 본 연구는 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 도입 및 운영 그리고 방사선 방호에 유용한 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제43권6호
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• pp.583-592
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• 2011

The radiological characteristics for waste classification were assessed for neutron-activated decommissioning wastes from a CANDU reactor. The MCNP/ORIGEN2 code system was used for the source term analysis. The neutron flux and activation cross-section library for each structural component generated by MCNP simulation were used in the radionuclide buildup calculation in ORIGEN2. The specific activities of the relevant radionuclides in the activated metal waste were compared with the specified limits of the specific activities listed in the Korean standard and 10 CFR 61. The time-average full-core model of Wolsong Unit 1 was used as the neutron source for activation of in-core and ex-core structural components. The approximated levels of the neutron flux and cross-section, irradiated fuel composition, and a geometry simplification revealing good reliability in a previous study were used in the source term calculation as well. The results revealed the radioactivity, decay heat, hazard index, mass, and solid volume for the activated decommissioning waste to be $1.04{\times}10^{16}$ Bq, $2.09{\times}10^3$ W, $5.31{\times}10^{14}\;m^3$-water, $4.69{\times}10^5$ kg, and $7.38{\times}10^1\;m^3$, respectively. According to both Korean and US standards, the activated waste of the pressure tubes, calandria tubes, reactivity devices, and reactivity device supporters was greater than Class C, which should be disposed of in a deep geological disposal repository, whereas the side structural components were classified as low- and intermediate-level waste, which can be disposed of in a land disposal repository. Finally, this study confirmed that, regardless of the cooling time of the waste, 15% of the decommissioning waste cannot be disposed of in a land disposal repository. It is expected that the source terms and waste classification evaluated through this study can be widely used to establish a decommissioning/disposal strategy and fuel cycle analysis for CANDU reactors.