A solid tungsten target was used at the China Spallation Neutron Source (CSNS) with 100 kW proton beam power. To improve the lifetime, hot isostatic pressing (HIP) process was selected to bond tantalum cladding with tungsten plates. Radioactive isotope 182Ta, an activation product of tantalum, was found in the cooling water after a period of operation, however, no radioactive isotopes of 187W was found, which shows the tantalum layer remained mostly intact. The CSNS Target-1 had been operating safely for three years and was replaced by Target-2 in August 2020.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1998.05a
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pp.149-154
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1998
A subcritical reactor driven by a linear proton accelerator has been considered as a nuclear waste incinerator at Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI). Since the multiplication factor of a subcritical reactor is less than unity, to compensate exponentially decreasing fission neutrons from spallation reactions are essentially required for operating the reactor in its steady state. furthermore, the profile of accelerator beam currents is very important in controlling a subcritical reactor, because the reactor power varies in accordance of the profile of external neutrons. We have developed a code system to find numerical solutions of reactor kinetics equations, which are the simplest dynamic model for controlling reactors. In a due course of our previous numerical study of point kinetics equations for critical reactors, however, we learned that the same code system can be used in studying dynamic behavior of the subcritical reactor. Our major motivation of this paper is to investigate responses of subcritical reactors for small changes in thermal hydraulic parameters. Building a thermal hydraulic model for the subcritical reactor dynamics, we performed numerical simulations for dynamic responses of the reactor based on point kinetics equations with a source term. Linearizing a set of coupled differential equations for reactor responses, we focus our research interest on dynamic responses of the reactor to variations of the thermal hydraulic parameters in transient phases.
Jae Young Jeong;Jae Chang Kim;Kihong Pak;Yong Hyun Kim;Yong Kyun Kim;Wonjun Lee;Ju Hahn Lee;Taek Jin Jang
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.10
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pp.3768-3774
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2023
The purpose of the target system for the muon spin rotation, relaxation, and resonance (µSR) facility at the Rare isotope Accelerator complex for ON-line experiments (RAON) is to induce the production of a significant number of surface muons in thermally stable experiments. The manufactured target system was installed at RAON in the Sindong area near Daejeon in 2021. The design was made conservatively with a sufficient margin of safety through ANSYS calculations; however, verification experiments had to be performed on the ANSYS calculations. Because the 600-MeV proton beam has not yet been provided, an alternative way to reproduce the calculation conditions was required. The radio frequency (RF) heating method, which has not yet been applied to the target verification experiment but has several advantages, was used. It was observed that the RF heating method has promise for testing the thermal stability of the target, and whether the target system design process was performed conservatively enough was verified by comparing the RF heating experiments with the ANSYS calculations.
$\underline{Purpose}$: To evaluate biological characteristics of neutron beam generated by MC50 cyclotron located in the Korea Institute of Radiological and Medical Sciences (KIRAMS). $\underline{Materials\;and\;Methods}$: The neutron beams generated with 15 mm Beryllium target hit by 35 MeV proton beam was used and dosimetry data was measured before in-vitro study. We irradiated 0, 1, 2, 3, 4 and 5 Gy of neutron beam to EMT-6 cell line and surviving fraction (SF) was measured. The SF curve was also examined at the same dose when applying lead shielding to avoid gamma ray component. In the X-ray experiment, SF curve was obtained after irradiation of 0, 2, 5, 10, and 15 Gy. $\underline{Results}$: The neutron beams have 84% of neutron and 16% of gamma component at the depth of 2 cm with the field size of $26{\times}26\;cm^2$, beam current $20\;{\mu}A$, and dose rate of 9.25 cGy/min. The SF curve from X-ray, when fitted to linear-quadratic (LQ) model, had 0.611 as ${\alpha}/{\beta}$ ratio (${\alpha}=0.0204,\;{\beta}=0.0334,\;R^2=0.999$, respectively). The SF curve from neutron beam had shoulders at low dose area and fitted well to LQ model with the value of $R^2$ exceeding 0.99 in all experiments. The mean value of alpha and beta were -0.315 (range, $-0.254{\sim}-0.360$) and 0.247 ($0.220{\sim}0.262$), respectively. The addition of lead shielding resulted in no straightening of SF curve and shoulders in low dose area still existed. The RBE of neutron beam was in range of $2.07{\sim}2.19$ with SF=0.1 and $2.21{\sim}2.35$ with SF=0.01, respectively. $\underline{Conclusion}$: The neutron beam from MC50 cyclotron has significant amount of gamma component and this may have contributed to form the shoulder of survival curve. The RBE of neutron beam generated by MC50 was about 2.2.
Kim, Dae-Weon;Kim, Dong-Iel;Huh, Yong-Hak;Yang, Tae-Keun;Lee, Ho-Young;Kim, Yong-Hyup
Journal of Astronomy and Space Sciences
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v.22
no.4
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pp.441-450
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2005
The organic material is one of the most popular material for the satellites and the spacecrafts in order to perform the thermal management, and to protect direct exposure from the space environment. The present paper observes material property changes of organic material under the space environment by using ground facilities. One of the representative organic thermal management material of satellites, 2 mil ITO(Indium Tin Oxide) coated aluminized KAPTON was selected for experiments. In order to investigate the single parametric effect of protons in space environment, MC-50 cyclotron system in KIRAMS(Korea Institute of Radiological and Medical Science) was utilized for the ion beam irradiation of protons and ion beam dose was set to the Very Large August 1972 EVENT model, the highest protons occurrence near the earth orbit in history. The energy of ion beam is fixed to 30MeV(mesa electron volt), observed average energy, and the equivalent irradiance time conditions were set to 1-year, 3-year, 5-year and 10-year exposure in space. The procedure of analyses includes the measurement of the ultimate tensile strength for the assessment of quantitative degradation in material properties, and the imaging analyses of crystalline transformation and damages on the exposed surface by FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Spectroscopy) etc.
A heavy particle accelerator is a device that accelerates particles using high energy and is used in various fields such as medical and industrial fields as well as research. However, secondary neutrons and particle fragments are generated by the high-energy particle beam, and among them, the neutrons do not have an electric charge and directly interact with the nucleus to cause radiation of the material. Quantitative evaluation of the radioactive material produced in this way is necessary, but there are many difficulties in actual measurement during or after operation. Therefore, this study compared and evaluated the generated radioactive material in the concrete shield for protons and carbon ions of specific energy by using the simulation code FLUKA. For the evaluation of each energy of proton beam and carbon ion, the reliability of the source term was secured within 2% of the relative error with the data of the NASA Space Radiation Laboratory(NSRL), which is an internationally standardized data. In the evaluation, carbon ions exhibited higher neutron flux than protons. Afterwards, in the evaluation of radioactive materials under actual operating conditions for disposal, a large amount of short-lived beta-decay nuclides occurred immediately after the operation was terminated, and in the case of protons with a high beam speed, more radioactive products were generated than carbon ions. At this time, radionuclides of 44Sc, 3H and 22Na were observed at a high rate. In addition, as the cooling time elapsed, the ratio of long-lived nuclides increased. For nonparticulate radionuclides, 3H, 22Na, and for particulate radionuclides, 44Ti, 55Fe, 60Co, 152Eu, and 154Eu nuclides showed a high ratio. In this study, it is judged that it is possible to use the particle accelerator as basic data for facility maintenance, repair and dismantling through the prediction of radioactive materials in concrete according to the cooling time after operation and termination of operation.
In the present work, peak relative efficiency for the energy was obtained and response function was worked out. This study was carried out using the high resolution high efficiency HPGe detector(diameter 78.7 mm, length 86.5 mm) and NaI(Tl) detector for anti-compton. The anti-coincidence of the signals from the two detectors could be used to lessen the Compton effect signal; thus, the $\gamma$-ray energy resolution could be improved. The $\gamma$-ray spectrum was measured at $55^{\circ}$ to the direction of the incident proton beam. Reaction spectrum was obtained from the $^{23}Na$(p, $\gamma$)$^{24}Mg$ reaction at $E_p$ = 1424 keV and $^{27}Al$(p, $\gamma$)$^{28}Si$ reaction at $E_p$ = 992 keV. To accelerate the incident proton which creates the (p, $\gamma$) capture reaction, the 3 MeV Pelletron accelerator at the Tokyo Institute of Technology was used. Response function was worked out by a noble technique. We worked out a response function from 1.2 to 9.4 MeV at intervals of 0.75 MeV.
Kim, Jin-Sung;Yoon, Myong-Geun;Park, Sung-Yong;Shin, Jung-Suk;Shin, Eun-Hyuk;Ju, Sang-Gyu;Han, Young-Yih;Ahn, Yong-Chan
Radiation Oncology Journal
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v.27
no.4
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pp.240-248
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2009
Purpose: To provide a simple research tool that may be used to analyze a dose volume histogram from different radiation therapy planning systems for NTCP (Normal Tissue Complication Probability), OED (Organ Equivalent Dose) and so on. Materials and Metohds: A high-level computing language was chosen to implement Niemierko's EUD, Lyman-Kutcher-Burman model's NTCP, and OED. The requirements for treatment planning analysis were defined and the procedure, using a developed GUI based program, was described with figures. The calculated data, including volume at a dose, dose at a volume, EUD, and NTCP were evaluated by a commercial radiation therapy planning system, Pinnacle (Philips, Madison, WI, USA) for comparison. Results: The volume at a special dose and a dose absorbed in a volume on a dose volume histogram were successfully extracted using DVH data of several radiation planning systems. EUD, NTCP and OED were successfully calculated using DVH data and some required parameters in the literature. Conclusion: A simple DVH analyzer program was developed and has proven to be a useful research tool for radiation therapy.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.17
no.E1
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pp.1-7
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2001
The elemental characteristics of atmospheric aerosols were investigated as a function of particle size and water solubility. The aerosol particles were samples at 12 individual size ranges between 0.01 and 30㎛. Collected aerosol particles were separated into both soluble and insoluble components. The concentrations of 15 elements in both components were determined by a PIXE analysis using a 2.0 MeV-proton beam. In general, the mass size distribution of particulate matter was represented as a bimodal distribution. The maximum rations of S in July and December were 5.5 and 3.8 %, and they appeared in the size range of 0.47∼1.17㎛(stage No. 6 or 7) . The ratios of a S at non-separated size were 3.1 and 2.2 % in July and December, respectively, On the other hand, the maximum rations of Si in July and December were 7.0 and 5.4% and they appeared in the size range of 5.1∼30㎛(stage No. 0∼2). The ratios of Si at the non-separated size were 2.1 and 1.8% in July and December, respectively, The mass diameter of 12 elements ranged between 0.59㎛ of S and 3.20 of Fe. More than 90% of atmospheric aerosols consisted of the light elements such as C, N, O, H and Al. The soluble component was dominant in the smaller size range and the insoluble component in the larger size range. Large portions of Si. Ti and Fe existed in insoluble state. By contrast, S, Cl, Ca, Zn and Br were dissolved in water.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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