• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.171-173
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• 2002

Present status of the proton therapy project at the Wakasa Wan Energy Research Center, Japan, is reported. Construction of the accelerator system was finished in 2001, followed by some trials of the production of the flat clinical irradiation field for the clinical usage. After the patient positioning system with X-ray CT was verified, the first clinical trial was started for two patients with prostate cancer.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.666-671
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• 1998

Computational fluid dynamics(CFD) code FLUENT[11 was used to simulate the thermal hydraulic processes occuring in conceptual design of the accelerator-driven subcritical reactor(ADSR) liquid lead target. The purpose of the analysis is to investigate the thermal hydraulic characteristics of liquid lead as ADSR target material with various target geometries and injection locations of proton beam. In the calculation analysis, the local temperature of the liquid lead target rises to the boiling temperature very rapidly When the proton beam is injected from the bottom of the target system, the duration time to reach the boiling temperature is longer and the temperature distribution is flatter than other cases.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.531-544
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• 2009

This paper is intended to provide key issues and current research outcomes on accelerator-based Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Accelerator-based neutron sources are efficient to provide epithermal neutron beams for BNCT; hence, much research, worldwide, has focused on the development of components crucial for its realization: neutron-producing targets and cooling equipment, beam-shaping assemblies, and treatment planning systems. Proton beams of 2.5 MeV incident on lithium target results in high yield of neutrons at relatively low energies. Cooling equipment based on submerged jet impingement and micro-channels provide for viable heat removal options. Insofar as beam-shaping assemblies are concerned, moderators containing fluorine or magnesium have the best performance in terms of neutron accumulation in the epithermal energy range during the slowing-down from the high energies. NCT_Plan and SERA systems, which are popular dose distribution analysis tools for BNCT, contain all the required features (i.e., image reconstruction, dose calculations, etc.). However, detailed studies of these systems remain to be done for accurate dose evaluation. Advanced research centered on accelerator-based BNCT is active in Korea as evidenced by the latest research at Hanyang University. There, a new target system and a beam-shaping assembly have been constructed. The performance of these components has been evaluated through comparisons of experimental measurements with simulations. In addition, a new patient-specific treatment planning system, BTPS, has been developed to calculate the deposited dose and radiation flux in human tissue. It is based on MCNPX, and it facilitates BNCT efficient planning based via a user-friendly Graphical User Interface (GUI).

• 한국표면공학회지
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• 제39권5호
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• pp.235-239
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• 2006

The aluminum nitride(AlN) layer on Al7075 substrate has been formed through nitrogen ion implantation process. The implantation process was performed under the conditions : 100 keV energy, total ion dose up to $2{\times}10^{18}\;ions/cm^2$. XRD analysis showed that aluminum nitride layers were formed by nitrogen implantation. The formation of Aluminum nitride enhanced surface hardness up to 265HK(0.02 N) from 150HK(0.02 N) for the unimplanted specimen. Micro-Knoop hardness test showed that wear resistance was improved about 2 times for nitrogen implanted specimens above $5\;{\times}\;10^{17}\;ions/cm^2$. The friction coefficient was measured by Ball-on-disc type wear tester and was decreased to 1/3 with increasing total nitrogen ion dose up to $1\;{\times}\;10^{18}ions/cm^2$. The enhancement of mechanical properties was observed to be closely associated with AlN formation. AES analysis showed that the maximum concentration of nitrogen increased as ion dose increased until $5\;{\times}\;10^{17}\;ions/cm^2$.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권9호
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• pp.2909-2917
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• 2021

Following the launch of Rare Isotope Science Project in December 2011, a heavy ion accelerator complex in South Korea, named RAON, has since been designed. It includes a muon facility for muon spin rotation, relaxation, and resonance. The facility will be provided with 600 MeV and 100 kW (one-fourth of the maximum power) proton beam. In this study, the graphite target in RAON was designed to have a rotating disk shape and was cooled by radiative heat transfer. This cool-down process has the following advantages: a low-temperature gradient in the target and the absence of a liquid coolant cooling system. Monte Carlo simulations and ANSYS calculations were performed to optimize the target system in a thermally stable condition when the 100 kW proton beam collided with the target. A comparison between the simulation and experimental data was also included in the design process to obtain reliable results. The final design of the target system will be completed within 2020, and its manufacturing is in progress. The manufactured target system will be installed at the RAON in the Sindong area near Daejeon-city in 2021 to carry out verification experiments.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권4호
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• pp.621-626
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• 2017

본 논문에서는 방사선치료 시 용적 선량 평가에 응용할 수 있는 광 도시메트리 시스템을 구축하고 100 MeV 고선속 양성자 빔에 대한 특성 평가를 수행하였다. 광 도시메트리 시스템은 액체 유기 섬광체와 카메라 렌즈, 고감도 저잡음 화상(complementary metal-oxide-semiconductor; CMOS) 카메라로 구성되며, 2 m 거리에 영상의 화각(field of view; FOV)이 15 cm가 되도록 설계 및 제작하였다. 구축된 광 도시메트리 시스템은 100 MeV 양성자 빔에 대하여 1~40 Gy 선량 범위에서 선량-출력의 직선성을 확인하였으며, 심부선량백분율 데이터와 등선량 곡선을 획득하였다. 본 연구에서는 용매의 인체조직등가성에 제한점이 있지만 광 도시메트리 절차를 확립하였으며, 새로운 용적 선량 평가법의 제안으로 그 의미가 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.29-34
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• 2010

본 연구에서는 치료용 양성자선 계측을 위한 광섬유 방사선량계 개발을 목적으로 최적화 과정의 기초연구를 통하여 광섬유 방사선량계를 제작하였다. 양성자선 계측의 최적화를 위해 유기섬광체의 종류에 따른 섬광량 및 브래그 피크의 피크/플래투를 측정하여 가장 효율이 뛰어난 섬광체를 선별하였고, 유기섬광체의 직경에 따라 물 팬텀의 각 깊이에서 손실되는 양성자선의 에너지에 대해 유기섬광체에서 발생되는 섬광량을 측정하여 유기섬광체의 직경에 따른 선형성을 도시하고 최적의 섬광체 직경을 선택하였다. 또한 양성자선의 조사각도에 대해 유기섬광체의 길이에 따른 섬광량 및 섬광량의 표준편차를 측정하여 입사각 의존도를 판별하고 최적의 섬광체 길이를 결정하였다. 최적화 과정을 통하여 제작된 센서 성능평가의 일환으로 양성자 가속기의 선량율 및 모니터 유닛에 따른 광섬유 방사선량계의 섬광량을 측정하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.60-69
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• 2010

전신 피부 전자선 치료(total skin electron beam therapy, TSET)를 위해서는 흔히 행해지는 일반적인 방사선 치료와 달리 치료 전 다양한 조건에서의 선량 측정과 더불어, 치료 중 지속적인 환자 신체부위별 선량 측정이 요구된다. 본 연구에서는 선형 가속기에 기반한 modified Stanford Technique으로 전신 피부 전자선 치료를 할 때 치료에 필요한 치료 전자선의 에너지와 선량의 공간적 분포 및 치료 중 환자의 각 부위별 조사선량을 EBT2 필름을 이용하여 측정 하였다. 전자선의 에너지는 이온전리함으로 측정한 값과 비교하였을 때 잘 일치하였고, 선량의 공간 분포 및 환자 각 신체부위에서의 선량 분포는 EBT2 필름을 이용하여 편리하게 측정할 수 있었다. 또한 TSET 치료중 EBT2 필름을 사용하여 in-vivo로 측정된 환자 신체 부위별 선량분포의 변화는 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, TLD)로 동시에 측정한 값과 비교하였을 때 잘 일치함을 알 수 있었다. 이로써 EBT2 필름의 전신 피부 전자선 치료를 위한 선량계로서의 가능성을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.295-300
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• 2015

현재 우리나라는 포항방사광가속기와 국립암센터의 양성자 치료용 가속기와 경주 양성자 가속기가 운영되고 있고 중이온 가속기, 4세대 방사광가속기 등 대형가속기 시설이 건설 중에 있다. 이들 시설에서 고에너지로 가속된 입사입자는 표적물질과 상호작용 후 2차 중성자를 발생시키고, 이 중성자는 가속기 구조물 및 주변 콘크리트, 토양, 지하수 등을 방사화 시킨다. 따라서 이러한 가속기 시설의 안전적 측면을 고려할 때 방사화를 일으키는 중성자의 차폐가 중요하다. 본 연구는 차폐해석에 사용되는 몬테카를로 코드 중 MCNPX를 이용하여 $^{12}C$ beam빔과 표적물질(Cu)과의 상호작용 후 생성되는 중성자를 계산하고, 그 중성자의 철 차폐체와 콘크리트 차폐체의 두께별 투과 후 스펙트럼을 MCNPX의 JENDL/HE 07과 la150을 이용해 비교하여 계산하였다. 빔의 방향과 차폐체의 종류 및 두께에 따라 그 결과를 실험값과 비교하여 검증함으로써 핵자료의 특성을 확인하였으며 향후 대형가속기시설의 선량평가용 기반기술로 활용하고자 하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권1호
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• pp.37-42
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• 2009

국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 양성자 가속기의 운영을 통해 많은 양의 이차방사선을 방출하게 되는데, 이는 양성자 빔이 가속 중에 주위의 물질과 반응을 하여 이차 입자를 발생하고 방사성 동위원소도 생성하기 때문이다. 생성된 방사성 동위원소에 의한 방사선량은 시간에 따라 감쇠되지만 양성자 치료기의 운영 및 유지보수를 위해 수시로 가속기 작업종사자들이 시설내부로 접근해야 하며 이로 인해 이차방사선에 의한 피폭 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 양성자 가속기(Cyclotron)를 포함한 양성자 치료기의 운영을 위해 필요한 작업종사자들의 작업환경을 평가하고, 적절한 수준의 방사선 방호대책을 수립하기 위해 양성자 치료기 운영 중 가장 높은 수준의 방사선이 발생되는 양성자 가속기(Cyclotron) 및 주변 지역에서의 가속기 가동에 따른 방사선 발생 정도를 측정하였고 그 지속시간을 분석하였다. 이를 위해 양성자 빔의 손실이 가장 큰 가속기 주변과 에너지 선택 시스템(Energy Selection System, ESS)지역의 탄소(graphite, $^{12}C$) 재질로 구성된 에너지 감쇠장치(degrader)에서의 방사선 변화를 추적하고, 가속기에서 생산된 230 MeV의 고정된 에너지 빔이 에너지 감쇠장치(degrader)를 거쳐 ESS를 통해 전송된 빔의 효율을 산출하고 빔의 전송 구간에서의 상대적인 방사화 정도를 분석하였다. 이러한 분석 자료를 토대로 작업종사자들의 작업간 피폭 수준을 계산하고 연간 피폭 정도를 측정하였다. 작업 중 가속기 시설내의 선량은 수십 ${\mu}Sv/h$로 다른 방사선 치료기에 비해 상대적으로 높은 수준이지만 작업시간을 고려한 연간 총 피폭 선량은 작업자에 따라 1~3 mSv/year 정도로, 연간 피폭 한계 선량보다 충분히 낮은 수준으로 운영이 가능하였다.