• Nuclear Engineering and Technology
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• 제7권4호
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• pp.277-284
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• 1975

TRIGA Mark-III 원자로에 설치된 조사시설에서 중성자-감마 혼합 방사선장의 상대적 선량분포 특성을 중성자와 감다 방사선에 대한 감응함수가 다른 한쌍의 열형광선량계를 사용하여 측정한 결과이다. 수평방향 및 수직방향의 거리에 따른 비교적 균일한 선량 분포를 공유한 지역은 조사실 바닥으로부터 약 40cm와 130cm의 높이데 있는 두 수평 평행판사이의 구역증 조사실쪽으로 반원통형으로 돌출된 알미늄 저수조표면에서 수평방향으로 100cm이상의 거리에 있는 지역에 한정됨이 관찰되었다. 그 이외의 지역은 급격한 선량구배 특성을 갖고 있었고 특히 반원통형 알미늄수조 표면근처와 조사실 콩크리트 차폐내벽근처에서 더욱 구배가 컸다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권1호
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• pp.275-283
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• 2019

Rare isotope beam facilities require shielding data in early stage of their design. There is much less shielding data on neutrons from the reactions between heavy ion beams and matter than the data on neutrons produced by protons. The purpose of the present work is to produce and thus increase the amount of shielding data on neutrons generated by high-energy heavy ion beams based on the RAON in-flight fragment facility. Calculations were performed with the computational Monte Carlo codes PHITS and MCNPX. The secondary neutron source terms were evaluated at 550 MeV/u for Ca, Kr, and Sn and at 400 MeV/u for U ions on a graphite target. Source terms and attenuation lengths were obtained by fitting the ambient dose equivalent inside an ordinary concrete shield.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1863-1870
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• 2023

Molybdenum-99 (⁹⁹Mo) is used for preparing Technetium-99 m (^99mTc), which is the most widely used isotope in nuclear medicine. In this work, a study for ⁹⁹Mo production based on a high-power electron accelerator has been performed as an alternative approach to produce ^99mTc. In this study, Monte Carlo MCNPX2.6 code has been used to examine a novel idea of simultaneous hybrid production of ⁹⁹Mo via both photoneutron and neutron capture reactions using an electron accelerator in heavy water tank. It is expected that this conceptual design including an arrangement of metallic plates of ¹⁰⁰Mo and ⁹⁸Mo produces total activity of 97.5 Ci at the end of 20-h continuous e-beam irradiation (30 MeV, 10 mA).

• Radiation Oncology Journal
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• 제5권2호
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• pp.75-82
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• 1987

원자력병원 싸이클로트론으로 발생되는 고에너지 속중성자선의 생물학적효과에 대한 연구의 일환으로 RBE를 측정하였다. 대상은 Walker 256 carcinosacoma 및 정상조직으로 마우스 위장관 및 골수를 이용하였고 단일 및 분할조사에 대한 반응을 관찰하였다. 마우스 공장소낭선세포의 단일전신조사에 의한 RBE는 2.8이었다. 단일조사시 이식암 Walker 250의 TCD 50에 대한 RBE, 마우스 골수 및 위장관의 RBE는 각각 1.9, 1.9, 1.5이었다. 분할조사시 Walker 256의 RBE는 분할횟수의 증가에 따라 감소하였고 1회 분할조사량의 증가에 따라 증가하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권3호
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• pp.151-156
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• 2014

본 연구의 목적은 붕소 중성자 포획 치료 시 집적된 붕소 영역에서 중성자 선속의 변화와 그에 따른 방출된 즉발 감마선의 검출 시뮬레이션을 통하여 치료 영역에 대한 영상화의 가능성을 확인하고자 함이다. 전산 모사를 통하여 (1) 붕소 유무에 따른 중성자의 영향, (2) 내부와 외부에서의 즉발 감마선량 검출, (3) 즉발 감마선에 대한 에너지 스펙트럼 검출을 수행하였다. 모든 전산 모사는 Monte Carlo n-particle extended (MCNPX, Ver.2.6.0, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA)를 이용하여 가상의 물 팬텀과 열중성자(thermal neutron) 소스, 붕소 영역을 지정하였다. 열중성자의 에너지는 1 eV 이하의 에너지였으며 선속은 2,000,000 n/sec.로 설정하였다. 이 때, 발생된 즉발 감마선의 검출은 물 팬텀과 수직 방향으로 위치시키고 납으로 둘러싸인 lutetium-yttrium oxyorthosilicate (Lu0,6Y1,4Si0,5:Ce; LYSO) 섬광체 검출기를 이용하였다. 붕소가 존재하는 영역인 5 cm 깊이에서의 28 분할로서 대략 0.18 cm의 bin을 도출하여 붕소 영역의 얕은 깊이에서부터 급격하게 저하되는 것을 확인하였다. 또한 붕소 영역이 시작되는 지점인 9 cm 깊이에서 감마선의 피크 레벨을 확인하였다. 그리고 478 keV 지점에서 정확한 즉발 감마선 피크가 관찰되는 것을 확인하였다. 478 keV의 즉발 감마선 피크는 41 keV의 반치폭으로 에너지 분해능 값은 8.5%로 측정되었다. 결론적으로 붕소 중성자 포획 치료 시 발생되는 즉발 감마선의 계측으로 치료가 행해지는 부위를 감마 카메라 또는 단일 광자 방출 단층 촬영 기기에서 영상화할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.241.1-241.1
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• 2014

The large-area high-power radio-frequency (RF) driven ion sources based on the negative hydrogen (deuterium) ion beam extraction are the major components of neutral beam injection (NBI) systems in future large-scale fusion devices such as an ITER and DEMO. Positive hydrogen (deuterium) RF ion sources were the major components of the second NBI system on ASDEX-U tokamak. A test large-area high-power RF ion source (LAHP-RaFIS) has been developed for steady-state operation at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) to extract the positive ions, which can be used for the NBI heating and current drive systems in the present fusion devices, and to extract the negative ions for negative ion-based plasma heating and for future fusion devices such as a Fusion Neutron Source and Korea-DEMO. The test RF ion source consists of a driver region, including a helical antenna and a discharge chamber, and an expansion region. RF power can be transferred at up to 10 kW with a fixed frequency of 2 MHz through an optimized RF matching system. An actively water-cooled Faraday shield is located inside the driver region of the ion source for the stable and steady-state operations of RF discharge. The characteristics and uniformities of the plasma parameter in the RF ion source were measured at the lowest area of the expansion bucket using two RF-compensated electrostatic probes along the direction of the short- and long-dimensions of the expansion region. The plasma parameters in the expansion region were characterized by the variation of loaded RF power (voltage) and filling gas pressure.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제44권4호
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• pp.359-365
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• 2021

A heavy particle accelerator is a device that accelerates particles using high energy and is used in various fields such as medical and industrial fields as well as research. However, secondary neutrons and particle fragments are generated by the high-energy particle beam, and among them, the neutrons do not have an electric charge and directly interact with the nucleus to cause radiation of the material. Quantitative evaluation of the radioactive material produced in this way is necessary, but there are many difficulties in actual measurement during or after operation. Therefore, this study compared and evaluated the generated radioactive material in the concrete shield for protons and carbon ions of specific energy by using the simulation code FLUKA. For the evaluation of each energy of proton beam and carbon ion, the reliability of the source term was secured within 2% of the relative error with the data of the NASA Space Radiation Laboratory(NSRL), which is an internationally standardized data. In the evaluation, carbon ions exhibited higher neutron flux than protons. Afterwards, in the evaluation of radioactive materials under actual operating conditions for disposal, a large amount of short-lived beta-decay nuclides occurred immediately after the operation was terminated, and in the case of protons with a high beam speed, more radioactive products were generated than carbon ions. At this time, radionuclides of ⁴⁴Sc, ³H and ²²Na were observed at a high rate. In addition, as the cooling time elapsed, the ratio of long-lived nuclides increased. For nonparticulate radionuclides, ³H, ²²Na, and for particulate radionuclides, ⁴⁴Ti, ⁵⁵Fe, ⁶⁰Co, ¹⁵²Eu, and ¹⁵⁴Eu nuclides showed a high ratio. In this study, it is judged that it is possible to use the particle accelerator as basic data for facility maintenance, repair and dismantling through the prediction of radioactive materials in concrete according to the cooling time after operation and termination of operation.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권5호
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• pp.1406-1416
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• 2019

In this research, a multi-slit prompt-gamma camera was developed to locate the distal dose falloff of the proton beam spots in spot scanning proton therapy. To see the performance of the developed camera, therapeutic proton beams were delivered to a solid plate phantom and then the prompt gammas from the phantom were measured using the camera. Our results show that the camera locates the 90% distal dose falloff (= d90%), within about 2-3 mm of error for the spots which are composed $3.8{\times}10^8$ protons or more. The measured location of d90% is not very sensitive to the irradiation depth of the proton beam (i.e., the depth of proton beam from the phantom surface toward which the camera is located). Considering the number of protons per spot for the most distal spots in typical treatment cases (i.e., 2 Gy dose divided in 2 fields), the camera can locate d90% only for a fraction of the spots depending on the treatment cases. However, the information of those spots is still valuable in that, in the multi-slit prompt-gamma camera, the distal dose falloff of the spots is located solely based on prompt gamma measurement, i.e., not referring to Monte Carlo simulation.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권2호
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• pp.93-99
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• 2001

해부학적으로 단순한 수학적인형팬텀의 한계를 극복하기 위한 voxel 머리팬텀을 제작하고 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 시행 시 선량분포를 계산하였다. 일반목적 몬테칼로 코드인 MCNP4B의 반복구조 알고리즘을 이용하여 voxel 몬테칼로 계산체계를 수립하였고 두 가지 물질로 구성된 예시적 voxel 팬텀과 기하체조합팬텀의 계산값 비교를 통해 계산체계를 검증하였다. 미국 NLM(National Library of Medicine)에서 제공하는 VHP man 인체단층사진에 대한 분할 및 색인작업을 통해 voxel 머리팬텀을 제작하여 AP 및 PA 방향에서 입사하는 넓고 평행한 광자 및 중성자빔에 대한 선량값을 MIRD 팬텀의 계산값과 비교한 결과 중성자빔 AP 방향조사 시 MIRD 팬텀에서는 볼 수 없는 안구로 인한 중성자 감쇠현상을 확인할 수 있었다. 3차원 정밀계산이 필요한 BNCT 시술시 선량분포계산을 위해 뇌 중앙에 직경 5cm의 구형 뇌종양 체적을 정의하고 뇌와 종양의 붕소 함량을 조정하여 10keV 및 40keV 상부입사 중성자에 의한 장기별 흡수선량을 계산한 결과 종양에 $30{\mu}g/g$, 정상세포에 $3{\mu}g/g$의 붕소를 주입한 경우 붕소함량이 없을 때에 비해 2배 가량 큰 선량을 보였다. 본 연구를 통해 voxel몬테칼로기법을 이용한 선량평가체계를 수립하였고 정밀한 선량계산을 필요로 하는 치료방사선분야 선량계산에 실제 인체에 가까운 voxel팬텀의 응용가능성을 제시하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권1호
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• pp.22-28
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• 2013

Skyshine은 고에너지 가속기의 차폐 설계 시 반드시 고려되는 중요한 현상이다. 본 연구에서는 고에너지 전자 가속기에 대한 중성자 skyshine 평가 방법을 새롭게 제시하였으며 기존의 방법들과 비교하여 타당성을 검증하였다. 고에너지 전자가속기로부터 원거리 지역의 방사선량을 계산하기 위해 몬테카를로 코드, FLUKA와 PHITS를 이용하였다. 가속기 건물로부터 원거리 지역까지 도달하는 방사선장의 경로를 skyshine, direct, groundshine, multiple-shine으로 분류하였다. 분류된 각각의 성분이 총 유효선량에 기여하는 정도를 평가하였다. 방사선원 계산에는 10 GeV 전자가 두꺼운 표적에 입사하여 생성되는 중성자를 고려하였다. Groundshine 효과를 평가하기위해 PAL-XFEL의 건설부지토양에 대한 성분을 고려하였다. 가속기 건물로부터 비교적 가까운 50 m 미만에서는 direct와 groundshine 성분들이 총 유효선량에 대부분 기여하였다. 가속기 터널로부터 거리가 멀어질수록 skyshine 성분의 기여도가 증가하였다. 평가된 skyshine 성분에 대한 유효선량은 기존에 skyshine 선량을 계산할 때 사용되었던 반실험식 중 전자가속기를 이용한 실험결과에 기반한 Rindi의 식과 가장 잘 일치하였다. 간이계산코드 SHINE3의 결과와 20% 이내로 일치하였다. 모든 성분이 포함된 총 유효선량은 기존의 평가방식에 비해 10배 정도 크게 평가되었다. 가속기 터널로부터 원거리 지역에 대한 선량평가계산에서 mutiple-shine 성분의 영향은 skyshine 성분보다 더 크다는 것을 확인하였다.