This study investigated relationship between secondary electrons produced from single gold nanoparticle as a result of its interaction with radiation and particle size and incidence energy, provided basic data related to the dose enhancement effect based on gold nanoparticles. Monte Carlo simulation was applied by using MCNPX MC code, 50, 100, 150 kV and 6, 15 MV x-ray energy was used. In a water phantom, single gold nanoparticles that are 30, 50, 70, 90, and 110 nm in diameter were placed and the tally volume was designated at every 10 nm. Difference in electrons produced from gold nanoparticles was normalized based on absence of nanoparticle. When the X ray energy decreased and the diameter of gold particles increased, more electrons were produced. When the energy was lower, in the linear formula related to nanoparticle size and electron production, the gradient was higher. And, in comparison to the MV X-ray, at kV X-ray, significantly more electrons were produced. This study can be used as data to understand the dose enhancement effect based on gold nanoparticles, and further research related to various materials that dose enhancement including gold nanoparticles needs to be conducted.
Abdullah O. Albugami;Abdullah S. Alomari;Abdullah I. Almarshad
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.9
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pp.3388-3400
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2023
Detailed analysis of the neutron pathway through matter inside the nuclear reactor core is exceedingly needed for safety and economic considerations. Due to the constant development of high-performance computing technologies, neutronics analysis using computer codes became more effective and efficient to perform sophisticated neutronics calculations. In this work, a commercial pressurized water reactor (PWR) presented by Virtual Environment for Reactor Applications (VERA) Core Physics Benchmark are modeled and simulated using a high-fidelity simulation of OpenMC code in terms of criticality and fuel pin power distribution. Various problems have been selected from VERA benchmark ranging from a simple two-dimension (2D) pin cell problem to a complex three dimension (3D) full core problem. The development of the code capabilities for reactor physics methods has been implemented to investigate the accuracy and performance of the OpenMC code against VERA SCALE codes. The results of OpenMC code exhibit excellent agreement with VERA results with maximum Root Mean Square Error (RMSE) values of less than 0.04% and 1.3% for the criticality eigenvalues and pin power distributions, respectively. This demonstrates the successful utilization of the OpenMC code as a simulation tool for a whole core analysis. Further works are undergoing on the accuracy of OpenMC simulations for the impact of different fuel types and burnup levels and the analysis of the transient behavior and coupled thermal hydraulic feedback.
Geum Bong Yu;Chang Heon Choi;Jung-in Kim;Jin Dong Cho;Euntaek Yoon;Hyung Jin Choun;Jihye Choi;Soyeon Kim;Yongsik Kim;Do Hoon Oh;Hwajung Lee;Lee Yoo;Minsoo Chun
Progress in Medical Physics
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v.33
no.4
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pp.150-157
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2022
Purpose: Elekta synergy® was commissioned in the Seoul National University Veterinary Medical Teaching Hospital. Recently, Chung-Ang University Gwang Myeong Hospital commissioned Elekta Versa HDTM. The beam characteristics of both machines are similar because of the same AgilityTM MLC Model. We compared measured beam data calculated using the Elekta treatment planning system, Monaco®, for each institute. Methods: Beam of the commissioning Elekta linear accelerator were measured in two independent institutes. After installing the beam model based on the measured beam data into the Monaco®, Monte Carlo (MC) simulation data were generated, mimicking the beam data in a virtual water phantom. Measured beam data were compared with the calculated data, and their similarity was quantitatively evaluated by the gamma analysis. Results: We compared the percent depth dose (PDD) and off-axis profiles of 6 MV photon and 6 MeV electron beams with MC calculation. With a 3%/3 mm gamma criterion, the photon PDD and profiles showed 100% gamma passing rates except for one inplane profile at 10 cm depth from VMTH. Gamma analysis of the measured photon beam off-axis profiles between the two institutes showed 100% agreement. The electron beams also indicated 100% agreement in PDD distributions. However, the gamma passing rates of the off-axis profiles were 91%-100% with a 3%/3 mm gamma criterion. Conclusions: The beam and their comparison with MC calculation for each institute showed good performance. Although the measuring tools were orthogonal, no significant difference was found.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.7
no.2
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pp.499-511
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2000
We consider a stable tandem network which consists of two M/M/1 nodes and study the probability that the total backlog exceeds a large level N. Since the excessive backlog is a rare event, it is difficult to estimate this probability efficiently by using the crude Monte Carlo simulation. Instead we perform the ;$h$-transform proposed by McDonald(1999) to obtain the twisted network, in which the node with the larger load is overloaded. Then we use it to run the fast simulation.
In this paper the Simplified Refined Instrumental Variable (SRIV) identification algorithm for SISO systems is extended to MIMO systems described by a Left Matrix Fraction Description (LMFD). The performance of the extended algorithm is compared to the well-known MIMO four-step instrumental variable (IV4) algorithm. Monte Carlo simulations for different signal to noise ratios are conducted to assess the performance of the algorithm. Moreover, the algorithm is applied to a simulated quadruple tank process.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.36D
no.10
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pp.37-44
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1999
This paper report the implementation results of Monte Carlo numerical calculation for ion distributions in plasma dry etching chamber and of the surface evolution simulator using cell removal method for topographical evolution of the surface exposed to etching ion. The energy and angular distributions of ion across the plasma sheath were calculated by MC(Monte Carlo) algorithm. High performance MPP(Massively Parallel Processing) algorithm developed in this paper enables efficient parallel and distributed simulation with an efficiency of more than 95% and speedup of 16 with 16 processors. Parallelization of surface evolution simulator based on cell removal method reduces simulation time dramatically to 15 minutes and increases capability of simulation required enormous memory size of 600Mb.
This paper presents an assessment of applicability of the multigroup cross sections generated with Monte Carlo tools to the fast reactor analysis based on transport calculations. 33-group cross section sets were generated for simple one- (1-D) and two-dimensional (2-D) sodium-cooled fast reactor problems using the SERPENT code and applied to deterministic steady-state and depletion calculations. Relative to the reference continuous-energy SERPENT results, with the transport corrected P0 scattering cross section, the k-eff value was overestimated by 506 and 588 pcm for 1-D and 2-D problems, respectively, since anisotropic scattering is important in fast reactors. When the scattering order was increased to P5, the 1-D and 2-D problem errors were increased to 577 and 643 pcm, respectively. A sensitivity and uncertainty analysis with the PERSENT code indicated that these large k-eff errors cannot be attributed to the statistical uncertainties of cross sections and they are likely due to the approximate anisotropic scattering matrices determined by scalar flux weighting. The anisotropic scattering cross sections were alternatively generated using the MC2-3 code and merged with the SERPENT cross sections. The mixed cross section set consistently reduced the errors in k-eff, assembly powers, and nuclide densities. For example, in the 2-D calculation with P3 scattering order, the k-eff error was reduced from 634 pcm to -223 pcm. The maximum error in assembly power was reduced from 2.8% to 0.8% and the RMS error was reduced from 1.4% to 0.4%. The maximum error in the nuclide densities at the end of 12-month depletion that occurred in 237Np was reduced from 3.4% to 1.5%. The errors of the other nuclides are also reduced consistently, for example, from 1.1% to 0.1% for 235U, from 2.2% to 0.7% for 238Pu, and from 1.6% to 0.2% for 241Pu. These results indicate that the scalar flux weighted anisotropic scattering cross sections of SERPENT may not be adequate for application to fast reactors where anisotropic scattering is important.
In this paper, we use a Monte Carlo (MC) simulation based on Geant4 to investigate the influence of four parameters on the spatial resolution of the lens-coupled lutetium yttrium orthosilicate (LYSO) scintillator, including the thickness of the LYSO scintillator, the F-number and minification factor of the lens, and the incident position of the gamma-rays. Simulation results show that when the gamma-rays are incident along the lens axis, the smaller the thickness, the larger the F-number, the larger the minification factor, the higher the spatial resolution, with an isotropic point spread function (PSF). As the incident position of the gamma-rays deviates from the lens axis, the spatial resolution decreases, and the PSF becomes anisotropic. In addition, by analyzing the whole physical process of the lens-coupled LYSO scintillator from gamma-rays to secondary electrons to fluorescence photons, we aim to provide a detailed analysis of the influence of each parameter on the spatial resolution. The results show that the PSF of the secondary electrons energy deposition is almost constant in the simulation, which determines the upper limit of the spatial resolution. Meanwhile, the dispersion process of the fluorescence photons can explain the reason why each parameter affects the spatial resolution.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.47
no.8
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pp.1-8
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2010
This paper models a symbol timing offset (STO) with respect to the guard period and the maximum access delay time for asynchronous multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) uplink systems over frequency-selective multipath fading channels. Analytical derivation shows that STO causes desired signal power degradation and generates self-interferences. This effect of the STO on the average bit error rate (BER) and the effective signal-to-noise ratio (SNR) is evaluated. The approximated BER and the SNR loss caused by STO are then obtained as closed-form expressions. The tightness between the analytical result and the simulated one is verified for the different STOs and SNRs. Furthermore, the derived analytical results are verified via Monte Carlo simulations.
Jozef Stefan Institute (JSI), TRIGA Mark II reactor employs the homogeneous mixture of uranium and zirconium hydride fuel type. Since its upgrade, a series of fresh fuel steady state experimental benchmarks have been conducted. The benchmark results have provided data for testing computational neutronics codes which are important for reactor design and safety analysis. In this work, we investigated the JSI TRIGA Mark II reactor neutronics characteristics: the effective multiplication factor and two safety parameters, namely the control rod worth and the fuel temperature reactivity coefficient using SuperMC. The modeling and real-time cross section generation methods of SuperMC were evaluated in the investigation. The calculation analysis indicated the following: the effective multiplication factor was influenced by the different cross section data libraries; the control rod worth evaluation was better with Monte Carlo codes; the experimental fuel temperature reactivity coefficient was smaller than calculated results due to change in water temperature. All the results were in good agreement with the experimental values. Hence, SuperMC could be used for the designing and benchmarking of other TRIGA Mark II reactors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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