• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.378-390
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• 2023

The SPES (Selective Production of Exotic Species) facility, currently under development at Legnaro National Laboratories of INFN, aims at the production of intense RIB (Radioactive Ion Beams) employing the Isotope Separation On-Line (ISOL) technique for interdisciplinary research. The radioactive isotopes of interest are produced by the interaction of a multi-foil uranium carbide target with a 40 MeV 200 μA proton beam generated by a cyclotron proton driver. The Target Ion Source (TIS) is the core of the SPES project, here the radioactive nuclei, mainly neutron-rich isotopes, are stopped, extracted, ionized, separated, accelerated and delivered to specific experimental areas. Due to efficiency reasons, the TIS unit needs to be replaced periodically during operation. In this highly radioactive environment, the employment of autonomous systems allows the manipulation, transport, and storage of the TIS unit without the need for human intervention. A dedicated remote handling infrastructure is therefore under development to fulfill the functional and safety requirement of the project. This contribution describes the layout of the SPES target area, where all the remote handling systems operate to grant the smooth operation of the facility avoiding personnel exposure to a high dose rate or contamination issues.

• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.447-452
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• 2009

동시 계수 도플러 넓어짐 양전자 소멸 분광법과 양전자 소멸 수명 측정법으로 BaSrFBr:Eu의 박막 시료에 0, 3, 5, 7.5 MeV 에너지의 양성자 조사에 의한 결함을 측정하여 박막구조 특성에 대하여 조사하였다. 양전자와 전자의 쌍소멸로 발생하는 511 keV 감마선 스펙트럼의 수리적 해석 방법인 S-변수를 사용하여, 박막 구조 변화를 측정하였다. 본 연구에서 측정된 S-변수가 박막에 조사된 양성자의 빔 에너지에 따라 변하지 않고 거의 일정한 값을 보였다. 따라서 양성자 조사에너지의 세기 변화에 따라 결함이 증가하지 않았으며, 그 이유는 양성자 조사 에너지에 따른 Bragg 피크 때문에 박막 시료의 특정 깊이에 결함을 형성하여 박막전체의 결함으로 잘 나타나지 않기 때문으로 판단된다. 향후, 박막의 두께에 따른 결함의 분포를 측정하기 위해서는 양전자 선원 Na의 사용 대신 양전자 빔을 이용하여야 한다.

• 분석과학
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• 제13권1호
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• pp.12-21
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• 2000

PIGE(양성자유발 감마선발생) 분석법을 이용하여 Li~K에 이르는 경원소의 분석을 시도하였다. 각 원소별로 표준시료를 제작하여 사용하는 방법으로 지질 및 생체, 환경, 소재 등 다양한 시료를 시험분석하였다. 양성자 에너지 2.4 MeV와 3.4 MeV에 대하여 측정하였으며 일반적으로 다중원소 검출시 3.4 MeV가 유리한 것으로 나타났다. 분석결과는 표준치와 최대 15%내로 일치하였다. 검출한계는 Li, B, F, Na의 경우 100 ppm 이내, 기타 원소들은 수백 ppm ~ 수%로 계산되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권7호
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• pp.875-883
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• 2015

The use of subcritical aqueous homogenous reactors driven by accelerators presents an attractive alternative for producing $^{99}Mo$. In this method, the medical isotope production system itself is used to extract $^{99}Mo$ or other radioisotopes so that there is no need to irradiate common targets. In addition, it can operate at much lower power compared to a traditional reactor to produce the same amount of $^{99}Mo$ by irradiating targets. In this study, the neutronic performance and $^{99}Mo$, $^{89}Sr$, and $^{131}I$ production capacity of a subcritical aqueous homogenous reactor fueled with low-enriched uranyl nitrate was evaluated using the MCNPX code. A proton accelerator with a maximum 30-MeV accelerating power was used to run the subcritical core. The computational results indicate a good potential for the modeled system to produce the radioisotopes under completely safe conditions because of the high negative reactivity coefficients of the modeled core. The results show that application of an optimized beam window material can increase the fission power of the aqueous nitrate fuel up to 80%. This accelerator-based procedure using low enriched uranium nitrate fuel to produce radioisotopes presents a potentially competitive alternative in comparison with the reactor-based or other accelerator-based methods. This system produces ~1,500 Ci/wk (~325 6-day Ci) of $^{99}Mo$ at the end of a cycle.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.2018-2025
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• 2023

In our previous study, we proposed an integrated PG-PET-based imaging method to increase the prediction accuracy for patient dose distributions. The purpose of the present study is to experimentally validate the feasibility of the PG-PET system. Based on the detector geometry optimized in the previous study, we constructed a dual-head PG-PET system consisting of a 16 × 16 GAGG scintillator and KETEK SiPM arrays, BaSO₄ reflectors, and an 8 × 8 parallel-hole tungsten collimator. The performance of this system as equipped with a proof of principle, we measured the PG and positron emission (PE) distributions from a 3 × 6 × 10 cm³ PMMA phantom for a 45 MeV proton beam. The measured depth was about 17 mm and the expected depth was 16 mm in the computation simulation under the same conditions as the measurements. In the comparison result, we can find a 1 mm difference between computation simulation and measurement. In this study, our results show the feasibility of the PG-PET system for in-vivo range verification. However, further study should be followed with the consideration of the typical measurement conditions in the clinic application.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.447-453
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• 2020

본 연구는 한국원자력연구원에 있는 고에너지 양성자 선형가속기에서 발생된 100 MeV 양성자와 HPGe 감마선 측정시스템을 이용하여 ¹⁷⁹Re 방사성동위원소의 반감기를 정확하게 측정하였다. 결과적으로 얻어진 반감기는 19.64 ± 0.26 min이다. 현재까지 알려진 ¹⁷⁹Re 방사성동위원소의 반감기에 대한 과거 결과들과 비교했을 때 1960년도 발표한 B. Harmatz와 1975년도에 발표한 B. J. Meijer의 결과들은 중심값 자체가 본 연구에서 얻어진 결과보다 높게 측정되었다. 1966년에 발표된 K. J. Hofstetter의 경우 오차가 매우 큰이 특징이라고 할 수 있다. 이 결과는 본 연구의 결과와 오차범위 내에서 중심값은 매우 일치하는 경향을 보였다. 2009년도에 발표된 Coral M. Baglin의 19.5 min의 값과 오차범위 내에서 매우 일치하는 결과를 보여주고 있다. 얻어진 측정된 결과는 ENSDF(Evaluated Nuclear Structure Data File)의 결과와 비교하였다. 본 연구를 통하여 기존에 부정확했던 ¹⁷⁹Re의 반감기의 결과를 보다 신뢰성 있게 나타났고 비교적 최근에 발표된 Coral M. Baglin의 결과의 타당성을 확인 할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제36권1호
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• pp.25-34
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• 2018

Purpose: This study aimed to evaluate the initial outcomes of proton beam therapy (PBT) for hepatocellular carcinoma (HCC) in terms of tumor response and safety. Materials and Methods: HCC patients who were not indicated for standard curative local modalities and who were treated with PBT at Samsung Medical Center from January 2016 to February 2017 were enrolled. Toxicity was scored using the Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE) version 4.0. Tumor response was evaluated using modified Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (mRECIST). Results: A total of 101 HCC patients treated with PBT were included. Patients were treated with an equivalent dose of $62-92GyE_{10}$. Liver function status was not significantly affected after PBT. Greater than 80% of patients had Child-Pugh class A and albumin-bilirubin (ALBI) grade 1 up to 3-months after PBT. Of 78 patients followed for three months after PBT, infield complete and partial responses were achieved in 54 (69.2%) and 14 (17.9%) patients, respectively. Conclusion: PBT treatment of HCC patients showed a favorable infield complete response rate of 69.2% with acceptable acute toxicity. An additional follow-up study of these patients will be conducted.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권4호
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• pp.240-248
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• 2003

몬테칼로 계산은 다른 어떤 알고리즘보다 정확한 선량 계산 결과를 주지만 계산 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 본 연구에서는 Varian 600 C/D 선형가속기로부터지 6 MV 광자선에 대해 몬테칼로 계산을 사용하여 얻은 선량 분포가 측정에 의해 얻은 선량 분포와 2％ 이내에서 서로 잘 일치하도록 하며 분산 감소 기법을 사용하여 계산 시간 단축 정도를 평가하였다. 그리고 연산 능력을 높여 계산 시간 단축 정도를 평가하여 분산 감소 기법을 사용한 경우와 연산 능력을 높인 경우 간에 계산 시간 단축 정도를 비교하였다. 몬테칼로 계산 코드로는 빔 모사를 위해 BEAMnrc 코드, 선량 계산을 위해 DOSXYZnrc 코트를 각각 사용하였는데 분산 감소 기법은 이 코드들에서 지원하는 방법들을 사용하였고 연산 능력을 높이는 방법으로는 컴퓨터 클러스터를 이용한 병렬 처리를 사용하였다. 비교 결과, 분산 감소 기법을 사용하여 계산 시간을 최대 1/25 이상 단축시킬 수 있었고 9대의 컴퓨터를 이용한 병렬 처리 결과 계산 시간을 1/9로 단축시킬 수 있었다. 계산 곁과의 정확성을 만족할 만한 수준으로 유지할 수 있다면 분산감소 기법을 포함한 간략화된 물리의 적용은 현 시점에서 몬테칼로 선량 계산 시간을 획기적으로 단축시킬 대안이 될 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.953-960
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• 2022

양성자과학연구단의 100-MeV 양성자선형가속기의 양성자를 사용하여 천연 ¹⁶⁹Tm과 핵반응을 일으켜 ¹⁶⁷Yb 방사성동위원소를 생성하였다. 생성된 동위원소는 17.5분의 반감기를 가지며 ¹⁶⁷Tm로 붕괴한다. 이때 발생하는 감마선을 HPGe 검출시스템을 사용하여 측정하였다. 검출기의 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정은 표준선원을 사용하여 결정하였다. 기존에 알려진 Table of Isotopes의 주요 감마선 에너지는 모두 측정되었다. 한편, 현재까지 알려진 발생되는 감마선의 강도에 대한 정보는 매우 부정확한 상황이다. 따라서 본 연구를 통하여 주요 감마선에 대한 붕괴 강도를 정확하게 측정하였다. 전체적으로 기존에 알려져 있던 결과들과 상이한 차이를 보였으며 특히 113.3 및 106.2 keV 감마선 같은 주 붕괴 감마선의 강도들이 과대평가 되었다는 사실을 알게 되었고 62.9, 116.7 및 143.56 keV의 감마선 들은 과소평가 된 감마선들임을 알게 되었다. 본 연구의 결과는 핵융합 연구, 천체 물리학 및 핵물리 분야에 있어서 중요한 정보가 될 것으로 생각된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제46권2호
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• pp.39-47
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• 2021

Background: The National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology-National Institute of Radiological Sciences (QST-NIRS) has continuously investigated the undesired radiation exposure in ion beam radiotherapy mainly in carbon-ion radiotherapy (CIRT). This review introduces our investigations on the secondary neutron dose in CIRT with the broad and scanning beam methods. Materials and Methods: The neutron ambient dose equivalents in CIRT are evaluated based on rem meter (WENDI-II) measurements. The out-of-field organ doses assuming prostate cancer and pediatric brain tumor treatments are also evaluated through the Monte Carlo simulation. This evaluation of the out-of-field dose includes contributions from secondary neutrons and secondary charged particles. Results and Discussion: The measurements of the neutron ambient dose equivalents at a 90#x00B0; angle to the beam axis in CIRT with the broad beam method show that the neutron dose per treatment dose in CIRT is lower than that in proton radiotherapy (PRT). For the scanning beam with the energy scanning technique, the neutron dose per treatment dose in CIRT is lower than that in PRT. Moreover, the out-of-field organ doses in CIRT decreased with distance to the target and are less than the lower bound in intensity-modulated radiotherapy (IMRT) shown in AAPM TG-158 (American Association of Physicists in Medicine Task Group). Conclusion: The evaluation of the out-of-field doses is important from the viewpoint of secondary cancer risk after radiotherapy. Secondary neutrons are the major source in CIRT, especially in the distant area from the target volume. However, the dose level in CIRT is similar or lower than that in PRT and IMRT, even if the contributions from all radiation species are included in the evaluation.