There are various type of particle accelerators such as Kyoungju 100-MeV proton beam accelerator in Korea. And Korea plans to build large particle accelerator such as heavy ion accelerator and 4th generation light source facility. The accelerated high energy particles of these facility produce 2nd neutron after nuclear reaction with target materials. And then these 2nd neutron activate structural materials and surrounding environment. Accordingly, it is important to consider the activation and shielding calculation on design of facility for safety operation. In this study, we tried to calculate and compare the neutron flux from the interaction $^{la}150$ beam with target material(Cu) according to thickness of iron and concrete shielding material by MCNPX 2.7 with nuclear library JENDL/HE 07and la150. To verify the properties of nuclear library, we compared computational results with experimental value. These results can be used for dose evaluation technology in planning of the shielding of large particle accelerator.
Transactions of the Society of Information Storage Systems
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v.8
no.2
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pp.39-43
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2012
In spite of many advantages, the practical application of the thin film solar cell is restricted due to its low efficiency compared with the bulk type solar cells. This study intends to adopt the surface plasmon effect using nano particles to solve the low efficiency problem in thin film solar cells. By inserting Ag nano-particles in the absorbing layer of a thin film solar cell, the poynting vector value of the absorbing layer is increased due to the strong energy field. Increasing the value may give thin film solar cells chance to absorb more energy from the incident beam so that the efficiency of the thin film solar cell can be improved. In this work, we have designed the optimal shape of Ag nano-particle in the absorbing laser of a basic type thin film solar cell using the finite element analysis commercial package COMSOL. Design parameters are set to the particle diameter and the distance between each Ag nano-particle and by changing those parameters using the full factorial design variable set-up, we can determine optimal design of Ag nano-particles for maximizing the poynting vector value in the absorbing layer.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.16
no.5
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pp.445-451
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2000
To estimate dry deposition flux of 12 elements in aerosols, aerosol particles were sampled by a low-pressure impactor(LPI) and a dust jar. The concentrations of 12 elements in aerosol particle and dry deposition were analyzed by a PIXE analysis using as a 2.0 MeV-proton beam. The mean dry deposition velocities of 12 elements were estimated by ranges of 0.74∼2.62 cm/sec. The results showed that the highest value was 3.26 cm/sec for Ca and the lowest value 0.74 cm/sec for Fe. The dry deposition flux for elements was calculated as a function of particle size by 1-step method and 12-step method. In this work, dry deposition velocities were computed with the two existing models; the coarse-particle fraction(4∼30 mm diameter) using the dry deposition velocity model of the Noll and Fang(1998) and the fine-particle fraction (0.05∼4mm diameter) using the Shemel and Hodgson(1980) model. The ratios of the mean calculated/measured fluxes were 3.59 for 1-step method and 0.60 for 12-step method respectively.
Three points bending flexural test was modeled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked beams. The pre-existing edge cracks in the beam models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modeled samples. The effects of particle size on the single edge-notched round bar in bending test were considered too. The results show that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In the present study, the influences of particles sizes on the cracks propagations and coalescences in the brittle materials such as rocks and concretes are numerically analyzed by using a three dimensional particle flow code (PFC3D). These analyses improve the understanding of the stability of rocks and concretes structures such as rock slopes, tunnel constructions and underground openings.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.20
no.5
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pp.93-102
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1996
Laser-induced plume and laser-target interaction during pulsed laser deposition are demonstrated for a lead zirconate titanate (PZT). A KrF excimer laser (wavelength 248nm) was used and the laser was pulsed at 20Hz, with nominal pulse width of 20ns. The laser fluence was~$16J/cm^2,$ with 100mJ per pulse. The laser-induced plasma plume for nanosecond laser irradiation on PZT target has been investigated by optical emission spectra using an optical multichannel analyzer(OMA) and by direct observation of the plume using an ICCD high speed photography. OMA analysis showed two distinct ionic species with different expansion velocities of fast or slow according to their ionization states. The ion velocity of the front surface of the developing plume was about $10^7$cm/sec and corresponding kinetic energy was about 100eV. ICCD photograph showed another kind of even slower moving particles ejected from the target. These particles considered expelled molten parts of the target. SEM morphologies of the laser irradiated targets showed drastic melting and material removal by the laser pulse, and also showed the evidence of the molten particle ejection. The physics of the plasma(plume) formation and particle ejection has been discussed.
A particle flow visualization, electrostatic charging measurement and separation of triboelectrically charged particles in the external electric field by a fluidized bed tribocharger are conducted for the removal of PVC particles from mixed waste plastics. The laboratory-scale triboelectrostatic separation system consists of the fluidized bed tribocharger, a separation chamber, a collection chamber and a controller. PVC and PET particles can be imparted negative and positive surface charges respectively due to the difference of triboelectric charging series between particles and particles in the fluidized bed tribocharger, and can be separated by passing them through an external electric field. To visualize these charged particles, He-Ne laser is used with cylindrical lenses to generate a sheet beam. In the charging measurement, the particle motion analysis system (PMAS), capable of determining particle velocity and diameter. is used to non-intrusively measure particle behavior in high strength electric field. The average charge-to-mass ratios of PVC and PET particles are $1.4\;and\;1.2{\mu}C/kg$, respectively. The highly concentrated PVC (91.9%) can be recovered with a yield of about 96.1% from the mixture of PVC and PET materials for a single-stage processing. The triboelectrostatic separation system using the fluidized tribocharger shows the potential to be an effective method for removing PVC from mixed plastics for waste plastic recycling.
Lee, Nuri;Kim, Chankyu;Song, Mi Hee;Lee, Se Byeong
Progress in Medical Physics
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v.30
no.4
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pp.112-119
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2019
Purpose: The advantages of ocular proton therapy are that it spares the optic nerve and delivers the minimal dose to normal surrounding tissues. In this study, it developed a solid eye phantom that enabled us to perform quality assurance (QA) to verify the dose and beam range for passive single scattering proton therapy using a single phantom. For this purpose, a new solid eye phantom with a polymethyl-methacrylate (PMMA) wedge was developed using film dosimetry and an ionization chamber. Methods: The typical beam shape used for eye treatment is approximately 3 cm in diameter and the beam range is below 5 cm. Since proton therapy has a problem with beam range uncertainty due to differences in the stopping power of normal tissue, bone, air, etc, the beam range should be confirmed before treatment. A film can be placed on the slope of the phantom to evaluate the Spread-out Bragg Peak based on the water equivalent thickness value of PMMA on the film. In addition, an ionization chamber (Pin-point, PTW 31014) can be inserted into a hole in the phantom to measure the absolute dose. Results: The eye phantom was used for independent patient-specific QA. The differences in the output and beam range between the measurement and the planned treatment were less than 1.5% and 0.1 cm, respectively. Conclusions: An eye phantom was developed and the performance was successfully validated. The phantom can be employed to verify the output and beam range for ocular proton therapy.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.5
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pp.972-980
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2010
In this study, we introduce the design methodology of an optimized type-2 fuzzy cascade controller with the aid of hierarchical fair competition-based genetic algorithm(HFCGA) for ball & beam system. The ball & beam system consists of servo motor, beam and ball, and remains mutually connected in line in itself. The ball & beam system determines the position of ball through the control of a servo motor. Consequently the displacement change of the position of the moving ball and its ensuing change of the angle of the beam results in the change of the position angle of a servo motor. The type-2 fuzzy cascade controller scheme consists of the outer controller and the inner controller as two cascaded fuzzy controllers. In type-2 fuzzy logic controller(FLC) as the expanded type of type-1 fuzzy logic controller(FLC), we can effectively improve the control characteristic by using the footprint of uncertainty(FOU) of membership function. The control parameters(scaling factors) of each fuzzy controller using HFCGA which is a kind of parallel genetic algorithms(PGAs). HFCGA helps alleviate the premature convergence being generated in conventional genetic algorithms(GAs). We estimated controller characteristic parameters of optimized type-2 fuzzy cascade controller applied ball & beam system such as maximum overshoot, delay time, rise time, settling time and steady-state error. For a detailed comparative analysis from the viewpoint of the performance results and the design methodology, the proposed method for the ball & beam system which is realized by the fuzzy cascade controller based on HFCGA, is presented in comparison with the conventional PD cascade controller based on serial genetic algorithms.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.267-268
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2002
Microbeam is a new avenue of radiation research especially in radiation biology and radiation protection. Selective irradiation of an ionizing particle to a targeted cell organelle may disclose such mechanisms as signal transaction among cell organelles and cell-to-cell communication in the processes toward an endpoint observed. Bystander effect, existence of which is clearly evidenced by application of the particle microbeam to biological experiments, suggests potential underestimation in the conventional risk estimation at low particle fluence rates, such as environment of space radiations in ISS (International Space Station). To promote these studies we started the construction of our microbeam facility (named as SPICE) to our HVEE Tandem accelerator (3.4 MeV proton and 5.1 MeV $^4$He$\^$2+/). For our primary goal, "irradiation of single particle to cell organelle within a position resolution of 2 micrometer in a reasonable irradiation time", special features are considered. Usage of a triplet Q magnet for focussing the beam to submicron of size is an outstanding feature compared to facilities of other institutes. Followings are other features: precise position control of cell dish holder, design of the cell dish, data acquisition of microscopic image of a cell organelle (cell nucleus) and data processing, a reliable particle detection, soft and hard wares to integrate all these related data, to control and irradiate exactly determined number of particles to a targeted spot.
Gadolinium oxysulfide (GOS) is regarded as a novel scintillator for the realization of ultra-high spatial resolution in neutron imaging. Monte Carlo simulations of GOS scintillator show that the capability of its spatial resolution is towards the micron level. Through the time-of-flight method, the light output of a GOS scintillator was measured to be 217 photons per captured neutron, ~100 times lower than that of a ZnS/LiF:Ag scintillator. A detector prototype has been developed to evaluate the imaging solution with the GOS scintillator by neutron beam tests. The measured spatial resolution is ~36 ㎛ (28 line pairs/mm) at the modulation transfer function (MTF) of 10%, mainly limited by the low experimental collimation ratio of the beamline. The weak light output of the GOS scintillator requires an enormous increase in the neutron flux to reduce the exposure time for practical applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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