In this paper, a neutron moderation system for boron neutron capture therapy (BNCT) based on a $^{252}Cf$ neutron source is proposed. Different materials have been studied in order to produce a high percentage of epithermal neutrons. A moderator with a construction mixture of $AlF_3$ and Al, three reflectors of $Al_2O_3$, BeO, graphite, and seven filters (Bi, Cu, Fe, Pb, Ti, a two-layer filter of Ti+Bi, and a two-layer filter of Ti+Pb) is considered. The MCNPX simulation code has been used to calculate the neutron and gamma flux at the output window of the neutronic system. The results show that the epithermal neutron flux is relatively high for four filters: Ti+Pb, Ti+Bi, Bi, and Ti. However, a layer of Ti cannot reduce the contribution of ${\gamma}$-rays at the output window. Although the neutron spectra filtered by the Ti+Bi and Ti+Pb overlap, a large fraction of neutrons (74.95%) has epithermal energy when the Ti+Pb is used as a filter. However, the percentages of the fast and thermal neutrons are 25% and 0.5%, respectively. The Bi layer provides a relatively low epithermal neutron flux. Moreover, an assembly configuration of 30% $AlF_3+70%$ Al moderator/$Al_2O_3$ reflector/a two-layer filter of Ti+Pb reduces the fast neutron flux at the output port much more than other assembly combinations. In comparison with a recent model suggested by Ghassoun et al., the proposed neutron moderation system provides a higher epithermal flux with a relatively low contamination of gamma rays.
Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene
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v.3
no.1
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pp.54-61
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1993
Principles and advantages of neutron actiation analysis which is one of widely using nuclear techniques are introduced. The importance of neutron activation analysis in occupational health study is discussed. The indusrial hygienic study of the samples like human hair, blood, urine, organs, tissues and airborne contamination of the working environment can be enhanced by the technique. Statistical treatments of the acquired data are also emphasized.
Purpose : For the research of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), fast neutrons generated from the MC-50 cyclotron with maximum energy of 34.4 MeV in Korea Cancer Center Hospital were moderated by 70 cm paraffin and then the dose characteristics were investigated. Using these results, we hope to establish the protocol about dose measurement of epi-thermal neutron, to make a basis of dose characteristic of epi-thermal neutron emitted from nuclear reactor, and to find feasibility about accelerator-based BNCT. Method and Materials : For measuring the absorbed dose and dose distribution of fast neutron beams, we used Unidos 10005 (PTW, Germany) electrometer and IC-17 (Far West, USA), IC-18, ElC-1 ion chambers manufactured by A-150 plastic and used IC-l7M ion chamber manufactured by magnesium for gamma dose. There chambers were flushed with tissue equivalent gas and argon gas and then the flow rate was S co per minute. Using Monte Carlo N-Particle (MCNP) code, transport program in mixed field with neutron, photon, electron, two dimensional dose and energy fluence distribution was calculated and there results were compared with measured results. Results : The absorbed dose of fast neutron beams was $6.47\times10^{-3}$ cGy per 1 MU at the 4 cm depth of the water phantom, which is assumed to be effective depth for BNCT. The magnitude of gamma contamination intermingled with fast neutron beams was $65.2{\pm}0.9\%$ at the same depth. In the dose distribution according to the depth of water, the neutron dose decreased linearly and the gamma dose decreased exponentially as the depth was deepened. The factor expressed energy level, $D_{20}/D_{10}$, of the total dose was 0.718. Conclusion : Through the direct measurement using the two ion chambers, which is made different wall materials, and computer calculation of isodose distribution using MCNP simulation method, we have found the dose characteristics of low fluence fast neutron beams. If the power supply and the target material, which generate high voltage and current, will be developed and gamma contamination was reduced by lead or bismuth, we think, it may be possible to accelerator-based BNCT.
Kim, Hyeon-Soo;Im, Hye-Ran;Kim, Yong-Uhn;Moon, Jong-Hwa
Analytical Science and Technology
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v.16
no.3
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pp.232-239
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2003
The river sediments were collected from 4 points of Seoknam river, one point of Miho river and one point of the joining area of two rivers. For preparation of sample, three sediment samples were collected for the surface, middle and lower part of the sediment at each sampling point. The elemental concentrations were analyzed by neutron activation analysis using HANARO research reactor at Korea Atomic Energy Research Institute, and the concentrations of 30 elements were determined by the relative method using standard reference material of NIST. As a result of analysis, it was found that when the examination and prediction of contamination distribution about the site where the contamination site of river is connected to the lower river is done, the specific gravity of elements which is contained in the sediment and the speed of a current of river should be considered and also found that when the samples for concentration analysis in the river sediments are collected, for the establishment of regional representatives in samples, the range of sampling depth should be determined considering the specific gravity of elements and the speed of a current.
Introduction: In this study, TLD 600 and TLD 700 pairs were used to measure the neutron dose of Elekta Precise medical linac. To this end, the optimum moderate thickness for the conversion of fast to thermal neutrons were evaluated. Materials and methods: 241Am-Be and 252Cf sources were simulated to calculate the optimum thicknesses of the moderator for the conversion of maximum fast neutrons (FN) into thermal neutrons (TN). Pair TLDs were used to measure F&TN doses for three different field sizes at four depths of the medical linac. Results: The maximum thickness of the moderator was optimized at 6 cm. The measurement results demonstrated that the TN dose increased with the expansion of field size and depth. The FN dose, which was converted TN, exhibits behaviors comparable to the TN due to its nature. Conclusion: This study presents the optimum thickness for the moderator to convert FN into TN and measure F&TN using TLDs.
It is mandatory to measure accurately the dose distribution and the total absorbed dose of fast neutron for putting it to the clinical use. At present the methods of measurement of fast neutron are proposed largely by American Associations of Physicists in Medicine, European Clinical Neutron Dosimetry Group, and International Commission on Radiation Units and Measurements. The complexity of measurement, however, induces the methodological differences between them. In our study, therefore, we tried to establish a unique technique of measurement by means of measuring the emitted doses and the dose distribution of fast neutron beam from neutron therapy machine, and to invent a standard method of measurement adequate to our situation. For measuring the absorbed doses and the dose distribution of fast neutron beam, we used IC-17 and IC-18 ion chambers manufactured by A-150 plastic(tissue-equivalent material), IC-17M ion chamber manufactured by magnesium, TE gas and Ar gas, and RDM 2A electrometer. The magnitude of gamma-contamination intermingled with fast neutron beam was about 13% at 5cm depth of standard irradiated field, and increased as the depth was increased. At the central axis the maximum dose depth and 50% dose depth were 1.32cm and 14.8cm, respectively. The surface dose rate was 41.6-54.1% throughout the entire irradiated fields and increased as the irradiated fields were increased. Beam profile was that the horn effect of about 7.5% appeared at 2.5cm depth and the flattest at 10cm depth.
Seo Ra Yang;Jin Hong Lee;Jae Hwan Yang;Geun-Il Park
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.8
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pp.2906-2915
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2024
Radiocarbon (14C), with a radioactive half-life of approximately 5730 years, poses a long-term environmental contamination risk when released into the atmosphere. The quantification analysis of its release estimates plant-specific generation rates based on factors such as plant power, core neutron flux distribution, and the volume of water exposed to this flux. Utilizing the improved estimation method, the 14C production rate for several Korean Pressurized Water Reactors (PWRs) was calculated. Also, improvements in measurement methods through sampling have also been made. These enhancements include the verification of the absorption method versus the mixing method. The results of this study indicate that plant-specific 14C production rates range from 0.213 to 0.317 TBq/yr, which are comparable to the global range observed in PWRs. Furthermore, the study evaluated a quenching correction curve for a liquid scintillation counter using two quenching correction methods: the external standard method and the internal standard method. The accuracy of these methods with 72 samples was validated with an average relative error within ±2.5%. The relative error of the mixing method, when compared to the direct absorption method, was found to be within ±20%. This finding underscores the validity of the improved measurement technique.
Ghada ALMisned;Omer Guler;Duygu Sen Baykal;G. Kilic;H.O. Tekin
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3501-3511
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2024
Titanium alloys play a vital role in optimizing the effectiveness and security of nuclear reactors, strengthening structural durability, and facilitating the effective handling of nuclear waste. The aim of this study is to investigate the gamma-ray, neutron, and transmission properties of four common titanium alloys through the examination of the deposited energy amount in the liquid sodium coolant material, in relation to the mechanical properties of these alloys. MCNP (version 6.3) is utilized for designing the titanium pipes. Next, the pipes were re-designed considering the elemental mass fractions and densities of the investigated titanium alloys. Grade 26 sample is reported with the highest values of mass attenuation coefficients and the lowest HVL values among those investigated alloys. Grade 26 is reported to have the lowest TF value, whereas Grade 12 demonstrated the highest TF value. The highest Effective Removal Cross Section (ΣR, 1/cm) value against fast neutrons is reported for Grade 26. The utilization of Grade 26 sample as pipe material resulted in the lowest deposited energy amount (MeV/g) and subsequent lowest contamination in the coolant material. Out of the alloys that were chosen for analysis, it has been determined that Grade 26 exhibits the highest level of strength. It can be concluded that the Grade 26 alloy exhibits desirable characteristics for applications in nuclear technologies that require superior gamma-ray and neutron absorption properties, as well as exceptional mechanical properties. Nevertheless, it is essential to emphasize the importance for ongoing studies to enhance the existing material properties of Grade 26, with the aim of achieving improved safety and efficacy in nuclear applications.
For the physical characterization of neutron beam, dosimetric measurements had been performed to obtain physical data of KCCH cyclotron-produced neutrons for clinical use. The results are presented and compared with the data of other institutions from the literatures. The central axis percent depth dose, build-up curves and open and wedge isodose curve values are intermediate between that of a 4 and 6 MV X-rays. The build-up level of maximum dose was at 1.35cm and entrance dose was approximately $40\%$. Flatness of the beam was $9\%$ at Dmax and less $than{\pm}3\%$ at the depth of $80\%$ isodose line. Penumbra begond the $20\%$ line is wider than corresponding photon beam. The output factors ranged 0.894 for $6\times6cm$ field to 1.187 for $30\times30cm$ field. Gamma contamination of neutron beam was $4.9\%$ at 2 cm depth in $10\times10cm$ field.
This paper reports on the state-of-the-art of the main non-destructive assay (NDA) techniques usually used for in-situ radiological characterization of nuclear facilities subject to a decommissioning programme. For the sake of clarity and coherence, they have been classified as environmental radiation monitoring, surface contamination measurements, gamma spectrometry, passive neutron counting and radiation cameras. Particular mention is also made here to the various challenges that each of these techniques must currently overcome, together with the formulation of some proposals for a potential evolution in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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