• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제31권6호
• /
• pp.529-540
• /
• 1999

As part of IAEA CRP on "Compilation and evaluation of photonuclear data for applications", we evaluated photoproduction data of Mo, Zn, S and Cl isotopes for medical use and biological applications. Available experimental data were collected and their discrepancies were analyzed to select or reconstruct the representative data set. The photoabsorption cross sections were then evaluated tv applying the Giant Dipole Resonance (GDR) model for the energies below about 30 MeV and the quasi-deuteron model for energies below 140 MeV. The resulting representative photoabsorption data were given as input for the theoretical calculations for the emission process of light nuclei including neutron, proton, deuteron, triton, $^3He$, alpha particles and gamma rays by use of the Hauser-Feshbach and the preequilibrium model.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제41권3호
• /
• pp.286-290
• /
• 2016

Background: Activation of air and water in the electron linear accelerator for medical use has not been considered severely. By the new Japanese regulation for protection of radiation hazard, it became indispensable to evaluate of activation of air and water in the accelerator room. The measurement of induced activity in air and water components in the electron energy region of 10 to 20 MeV is very difficult, because this energy region is close to the threshold energy region of photonuclear reactions. Then, we measured the photonuclear reaction yields of $^{13}N$, $^{15}O$, and $^{11}C$ by using the electron linear accelerator. Obtained data were compared with the data calculated by the Monte Carlo method. Materials and Methods: An activation experiment was performed at the Research Center for Electron Photon Science, Tohoku University. Highly purified $SiO_2$, $Si_3N_4$, and carbon disks were irradiated for 10 minutes by bremsstrahlung converted by a tungsten plate. Induced activity from C, N, and O was obtained. Monte Carlo calculation was performed using MCNP5 and AERY (DCHAIN-SP) to simulate the experimental condition. Cross section data were adopted the KAERI dataset. Results and Discussion: In our experiment in hospital, calculated values were not agreed with experimental values. It might be three possible reasons as the cause of this deference, such as irradiation energy, calculation procedure and cross section data. Obtained data of this work, calculated and experimental values were good agreement with each other within one order. In this work, we used KAERI dataset of photonuclear reaction instead of JENDL. Therefore, it was found that the photonuclear cross section data of light elements are most important for yield calculation in these reactions. Conclusion: Further improvement for calculation using a new dataset JENDL/PD-2015 and considering electron energy spreading will be needed.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제8권5호
• /
• pp.249-254
• /
• 2014

의료용 선형가속장치는 1952년에 개발된 이후 방사선 치료에 사용되어 왔으며 그 활용도가 더욱 증가하고 있다. 현재는 6 MeV 이상의 광자 에너지를 사용하는 고 에너지 방사선치료가 보편화되어 사용되고 있으나, 광핵반응에 의한 중성자의 생성으로 환자 및 술자에 대한 피폭이 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 MCNPX를 사용하여 의료용 선형가속장치에서 발생되는 6~24 MV 광자선의 스펙트럼을 분석하고, 평균에너지 및 텅스텐의 중성자 생성 임계에너지인 7.41 MeV 이상의 광자 개수를 평가하였다. 그 결과 8 MV를 시작으로 24 MV에서는 전체 검출 광자 수에 비해 0.59%의 비율로서 광핵 반응을 일으킬 수 있는 광자수가 증가함을 알 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.245-249
• /
• 2013

천연 탄탈의 중성자포획에 의한 공명에너지를 측정하기 위하여 교토대학의 원자로연구소의 46-MeV 전자선형가속기의 광핵반응에서 발생하는 중성자를 이용하였다. 중성자포획에서 발생되는 즉발감마선을 BGO($Bi_4Ge_3O_{12}$)섬광검출장치로 측정하였다. 검출장치는 탄탈 시료에서 발생되는 즉발감마선을 기하학적으로 모두 측정하도록 만들어져 있으며 측정되어진 전기적 신호를 탄탈의 중성자 공명에너지 동정하는 스펙트럼구성에 사용하였다. 연구에서 사용되어진 중성자의 에너지는 1 ~ 200 eV 영역에 대하여 각각의 공명에너지를 분석하였다. 중성자에너지 측정은 중성자 비행시간법(TOF: Time-of-Flight)을 통하여 측정하였다. 광핵반응을 통한 중성자발생에서는 고에너지영역에서 강한 제동복사선이 발생하므로 수 keV영역 이하 영역의 중성자에너지에 대해서만 중성자공명을 측정하였다. 얻어진 Ta에 대한 중성자 포획 공명에너지 측정결과는 이전의 실험에 의한 측정 결과들 및 ENDF/B-VI와 Mughabghab의 평가된 값들과 비교 및 검토를 하였다. 측정되어진 공명들은 4.28 eV에서 거대 공명들을 측정하였고 그 이상의 에너지 영역의 다른 공명들도 이론에 의해서 계산되어진 값들과 비교하였다. 144.3 eV를 제외한 공명들은 평가값들과 거의 일치하는 경향을 보였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제15권12호
• /
• pp.347-354
• /
• 2015

소분할 방식을 이용한 방사선치료는 한번에 대선량을 처방하게 된다. 이로 인해 정상조직에도 많은 선량이 조사되는 단점이 있지만 최근에는 IMRT 방식을 적용함으로써 그 한계점을 보완하는 연구가 이어지고 있다. 그러나 이런 치료기술의 발전과 고에너지 광자선을 선호함으로써, 광핵반응에 의한 광중성자가 생성되어 환자에게 부가적인 피폭을 일으키게 된다. 이에 본 연구는 급성 골반 뼈 전이암으로 IMRT 치료기법을 적용하여 소분할치료를 받은 환자의 치료계획을 대상으로, 치료기법 및 분할기법에 따른 선량을 DVH를 이용하여 분석하고 그에 따른 광중성자를 측정하였다. 그 결과, 분할기법에 따른 광중성자의 발생률은 처방선량에 비례하여 차이가 미미한 것으로 나타났다. 그리고 IMRT를 이용한 소분할치료 시 정상조직의 보호효과는 3D CRT에 비해 상대적으로 높게 나타났지만, 광중성자도 증가함으로써 적절한 치료계획의 선택과 최적의 방식을 고려해야 할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권2호
• /
• pp.507-513
• /
• 2022

When X-ray energy above 8 MV is used, photoneutrons are generated by the photonuclear reaction, which activates the components of linear accelerator (linac). Safely managing the radioactive material, when disposing linac or replacing components, is difficult, as the standards for the radioactive material management are not clear in Korea. We surveyed the management status of radioactive components occurred from medical linacs in Korea. And we also measured the activation of each part of the discarded Elekta linac using a survey meter and portable High Purity Germanium (HPGe) detector. We found that most medical institutions did not perform radiation measurements when disposing of radioactive components. The radioactive material was either stored within the institution or collected by the manufacturer. The surface dose rate measurements showed that the parts with high surface dose rates were target, primary collimator, and multileaf collimator (MLC). ⁶⁰Co nuclide was detected in most parts, whereas for the target, ⁶⁰Co and ¹⁸⁴Re nuclides were detected. Results suggest that most institutions in Korea did not have the regulations for disposing radioactive waste from linac or the management procedures and standards were unclear. Further studies are underway to evaluate short-lived radionuclides and to lay the foundation for radioactive waste management from medical linacs.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.72-80
• /
• 2017

Gamma-ray has some advantages as a weapon: it has the ability to transmutate matter, high penetrability through materials, and it is very harmful to living things. So it is worth to study the features of gamma-ray weapon in order to utilize it. Such abilities were simulated on the basis of Monte Carlo simulation program GEANT4. For the simulation conceptual design of gamma-ray weapon was conducted. High energy electrons, which were necessary for the high energy gamma-rays, were produced by linear electron accelerator, of which the parameters were derived from the Pohang Light Source(PLS-II). Gamma-rays were get by bremsstrahlung mechanism. The spectra of gamma-rays, that were measured at distances of 500 m, 1000 m, 1500 m and 2000 m, were gained by GEANT4.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제6권5호
• /
• pp.403-408
• /
• 2012

본 연구는 천연 인듐의 중성자폭획 후에 발생된 감마선을 12개의 BGO($Bi_4Ge_3O_{12}$) 섬광검출기로 구성된 검출장치를 이용하여 즉발감마선을 측정하여 중성자공명에 의해서 발생된 감마선을 분석하여 중성자의 에너지 1 ~ 300 eV 영역에 대하여 공명에너지를 분석하였다. 사용되어진 검출장치는 시료에서 발생된 즉발감마선에 대하여 모든 감마선을 측정할 수 있는 기하학적인 구조로 만들어졌다. 중성자원으로는 교토대학의 원자로연구소의 46-MeV 전자선형가속기의 광핵반응에서 발생하는 중성자를 이용하였다. 중성자발생원으로부터 검출기까지의 거리가 $12.7{\pm}0.02m$이므로 광핵반응에서 발생하는 강한 X선의 영향을 고려하여 수 keV영역이하의 중성자에너지에 대하여 중성자공명을 측정하였다. 측정되어진 공명들은 1 eV이상의 에너지 영역에서 거대 공명들을 측정하였고 이들 공명들은 이론에서 알려진 값들과 비교하였다. 본 연구를 통하여 기존에 알려진 거대 공명의 에너지를 확인하였고, 100 eV이상의 에너지 영역에서의 공명에너지들에 대한 평가에 의한 이론값들이 실제로 존재하는 공명임을 실험적으로 확인하였다. 1 keV 이상의 영역에 대하여는 공명이 연속적인 구조를 보이고 있음을 실험적으로 확인했으며 공명에 대하여 통계적인 평가가 있어야함을 알았다. 91.49 eV 공명은 본 연구를 통하여 처음 발견되어진 공명이라 볼 수 있다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제37권3호
• /
• pp.223-231
• /
• 2014

의료용의 선형가속장치는 방사선치료에 있어서 그 활용도가 가장 높으며, 최근에는 10MV 이상의 고에너지 광자선을 이용한 치료가 보편화되고 있다. 그러나 광핵반응에 의한 광중성자가 생성됨으로써 방사선 방호측면에서 많은 문제를 야기 시키고 있다. 이에 본 연구는 MCNPX 프로그램을 이용하여 치료실 내의 위치별 중성자의 특성을 분석하였다. 그 결과, 광중성자의 생성 개수도 선원 중심점을 기준으로 거리가 멀어질수록 감소됨을 알 수 있었다. 그리고 10MV에서 20MV로 에너지가 높아짐에 따른 열중성자와 속중성자의 비율은 큰 차이가 없었지만, 선원 중심점으로부터 거리가 이격될수록 열중성자의 비율이 높아지는 현상을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제32권4호
• /
• pp.145-152
• /
• 2021

Purpose: During the treatments of cancer patients with a linear accelerator (LINAC) using photon beams with energies ≥8 MV, the components inside the LINAC head get activated through the interaction of photonuclear reaction (γ, n) and neutron capture (n, γ). We used spectroscopy and measured the dose rate for the LINAC in operation after the treatment ended. Methods: We performed spectroscopy and dose rate measurements for three units of LINACs with a portable high-purity Germanium (HPGe) detector and a survey meter. The spectra were obtained after the beams were turned off. Spectroscopy was conducted for 3,600 seconds, and the dose rate was measured three times. We identified the radionuclides for each LINAC. Results: According to gamma spectroscopy results, most of the nuclides were short-lived radionuclides with half-lives of 100 days, except for ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn, and ¹⁸¹W nuclides. The dose rate for three LINACs obtained immediately in front of the crosshair was in the range of 0.113 to 0.129 µSv/h. The maximum and minimum dose rates measured on weekends were 0.097 µSv/h and 0.092 µSv/h, respectively. Compared with the differences in weekday data, there was no significant difference between the data measured on Saturday and Sunday. Conclusions: Most of the detected radionuclides had half-lives <100 days, and the dose rate decreased rapidly. For equipment that primarily used energies ≤10 MV, when the equipment was transferred after at least 10 minutes after shutting it down, it is expected that there will be little effect on the workers' exposure.