• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.675-680
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• 2006

The neutron transmutation doping of silicon (NTD), as a method to produce a high quality semiconductor, utilizes the transmutation of a silicon element into phosphorus by neutron absorption in a silicon single crystal. In this paper, we present the design of a neutron screen for a 6' Si ingot irradiation in the NTD2 hole of HANARO. The goal of the design is to achieve an even flat axial distribution of the resistivity, or $Si^{30}(n,{\gamma})Si^{31}$ reaction rate, in the irradiated Si ingot. We used the MCNP4C code to simulate the neutron screen and to calculate the reaction rate distribution in the Si ingot. The fluctuations in the axial distribution were estimated to be within ${\pm}2.0%$ from the average for the final neutron screen design; thus, they satisfy the customers' requirement for uniform irradiation. On the other hand, we determined the optimal insertion depths of the Si ingots by varying the critical control rod position, which greatly affects the axial flux distribution.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.1024-1029
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• 2022

Composite scintillation screens on a base of Gd_1.2Y_1.8Ga_2.5Al_2.5O₁₂:Ce (GYAGG) scintillator have been evaluated for neutron detection. Besides the powdered scintillator, the composite includes ⁶LiF particles; both are merged with a binder and deposited onto the light-reflecting aluminum substrate. Results obtained demonstrates that screens are suitable for use with a silicon photomultiplier readout to create a prospective solution for a compact and low-cost thermal neutron sensor. Composite GYAGG/⁶LiF scintillation screen shows a pretty matched sensitivity and γ-background rejection with a widely used ZnS/⁶LiF screens however, possesses forty times faster response.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3133-3139
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• 2023

Neutron imaging technology as a means of non-destructive detection of materials is complementary to X-ray imaging. Silicon photomultiplier (SiPM), a new type of optical readout device, has overcome some shortcomings of traditional photomultiplier tube (PMT), such as high-power consumption, large volume, high price, uneven gain response, and inability to work in strong magnetic fields. Its application in the field of neutron detection will be an irresistible general trend. In this paper, a thermal neutron imaging detector based on ⁶LiF/ZnS scintillation screen and SiPM array readout was developed. The design of the detector geometry was optimized by geant4 Monte Carlo simulation software. The optimized detector was evaluated with a step wedge sample. The results show that the detector prototype with a 48 mm × 48 mm sensitive area can achieve about 38% detection efficiency and 0.26 mm position resolution when using a 300 ㎛ thick ⁶LiF/ZnS scintillation screen and a 2 mm thick Bk7 optical guide coupled with SiPM array, and has good neutron imaging capability. It provides effective data support for developing high-performance imaging detectors applied to the China Spallation Neutron Source (CSNS).

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권1호
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• pp.93-98
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• 2006

The radial uniformity of neutron irradiation in silicon ingots for neutron transmutation doping (NTD) at HANARO is examined by both calculations and measurements. HANARO has two NTD holes named NTD1 and NTD2. We have been using the NTD2 hole for 5 in. NTD commercial service, and we intend to use two holes for 6 in. NTD. The objective of this study is to predict the radial uniformity of 6 in. NTD at the two holes. The radial neutron flux distributions inside single crystal and noncrystal silicon loaded at the NTD2 hole are calculated by the VENTURE code. For NTD1, the radial distributions of the reaction rate for a 6 in. NTD with a neutron screen are calculated by MCNP, and measured by gold wire activation. The results of the measurements are compared with those of the calculations. From the VENTURE calculation, it is confirmed that the neutron flux distribution in the single crystal silicon is much flatter than that in the non-crystal silicon. The non-uniformities of the measurements for radial neutron irradiation are slightly larger than those of the calculations. However, excluding local dips in the measurements, the overall trends of the distributions are similar. The radial resistivity gradient (RRG) for a 5 in. silicon ingot is estimated to be about $1.5\%$. For a 6 in. ingot, the RRG of a silicon ingot irradiated at HANARO is predicted to be about $2.1\%$. Also, from the experimental results, we expect that the RRG would not be larger than $4.4\%$.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.61-67
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• 2016

본 논문에서는 중성자 방사선 측정을 위한 고속 고정밀 중성자 측정을 위한 하드웨어 설계방법을 제안한다. 제안된 고속 고정밀 중성자 측정 장치의 하드웨어 설계는 고성능 A/D 변환기를 사용하여 고정밀 고속의 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환할 수 있도록 구성된다. 중성자 센서를 사용하여 입사된 중성자 방사선 입자를 검출하고, 극저전류 정밀 측정 모듈을 통해 검출된 중성자 방사선을 보다 정밀하고 빠르게 측정하는 모듈을 설계한다. 고속 고정밀 중성자 측정을 위한 하드웨어 시스템은 중성자 센서부, 가변 고전압 발생부, 극저전류 정밀 측정부, 임베디드 시스템부, 디스플레이부 등으로 구성 된다. 중성자 센서부는 고밀도 폴리에틸렌을 통해 중성자 방사선을 검출하는 기능을 수행한다. 가변 고전압 발생부는 중성자 센서가 정상적으로 운영되기 위하여 발열 및 잡음 특성에 강인한 0 ~ 2KV 가변 고전압 발생장치의 기능을 수행한다. 극저전류 정밀 측정부는 중성자 센서에서 출력되는 고정밀 고속의 극저전류 신호를 고성능 A/D 변환기를 사용하여 정밀하고 빠르게 측정하고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 임베디드 시스템부는 고속 고정밀 중성자 측정을 위한 중성자 방사선 측정 기능, 가변 고전압 발생장치 제어 기능, 유무선 통신 제어 기능, 저장 기능 등을 수행한다. 제안된 고속 고정밀 중성자 측정을 위한 하드웨어를 실험한 결과, 불확도, 중성자 측정 속도, 정확도, 중성자 측정 범위 등에서 기존의 장치보다 우수한 성능이 나타남을 확인할 수가 있다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2005년도 춘계학술발표회
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• pp.11-12
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• 2005

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2005년도 추계학술발표회
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• pp.113-114
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• 2005

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.758-765
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• 2016

본 연구는 의료용 선형가속기를 차폐하고 있는 차폐벽에 대하여 방사화 분석을 함으로서 추후 선형가속기 시설의 해체 시 해체비용의 절반이상을 차지하는 차폐벽에 대하여 폐기물 준위를 평가하고 이에 따른 폐기물 처리방법을 분석함으로서 해체비용 측면에 있어서 이득을 얻을 수 있는 방법에 대하여 논의하고자 한다. 실험결과, 선형가속기에서 발생하는 중성자 양은 차폐벽을 방사화 시키기에 충분한 양이 측정되었으며, 방사화 분석 결과 약 20 개 이상의 핵종이 분석되었다. 이 중 $^{24}Na$, $^{45}Ca$, $^{59}Fe$ 핵종이 규제해제 농도를 초과하는 것으로 분석되었으며, 그 값은 차폐벽 깊이가 깊어질수록 농도는 줄어들었다. 이를 바탕으로 특정 세 구역(E,F,G)은 매립이나 재활용이 불가능한 것으로 평가되었으며, 나머지 구역은 일정 깊이 이상일 경우 매립이나 재활용이 가능한 것으로 평가되었다.