• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제24권2호
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• pp.73-86
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• 1999

현재 경수로형 원자력발전소의 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환방법은 제염효과가 우수하고 공정이 단순하며 조작이 간편하기 때문에 광범위하게 활용되고 있으나 비금속성분도 함께 제거하여 수지의 수명이 단축되고 폐이온교환수지가 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환수지의 대체공정으로서 전기투석과 이온교환이 결합된 전기탈이온법의 사용가능성을 조사하기 위해 모의 용액을 이용하여 다양한 실험조건하에서 수행하였다. 실험결과 유입유량이 증가할수록 제거율은 증가하고 전력소모는 감소하였다. 금속성분 제거율에서 제염계수 1000으로 일정한 경향을 나타내었으며 전력소모 면에서는 TDS 3 ppm이하를 기준으로 유입유량이 $2.0{\ell}/min$일 때 $40.3mWh/{\ell}$ 이었다. 유입유속이 동일한 조건에서는 희석실에 채운 이온 교환수지의 함량이 증가할수록 금속성분 제거율과 전력소모에서 효과적인 것으로 평가되었다. 이온 교환수지를 채운 전기탈이온 공정은 이온교환수지 자체에 의한 수리적 저항과 현탁질에 의한 수지의 오염으로 인해 운전이 계속될수록 유량이 감소하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이온교환수지 대신 이온전도성 스페이서를 설치하여 실험한 결과 유입유량 문제는 해결할 수 있었으나 전력소모와 금속성분 제거율 및 전류효율 면에서 비효율적인 것으로 평가되었다. 전기탈이온 공정의 연속운전에서도 금속성분 제거율에서 제염계수가 1000으로 안정적인 수준을 유지하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3150-3163
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• 2023

To improve the performance of blanket: maximizing the tritium breeding rate (TBR) for tritium self-sufficiency, and minimizing the Dose of backplate for radiation protection, most previous studies are based on manual corrections to adjust the blanket structure to achieve optimization design, but it is difficult to find an optimal structure and tends to be trapped by local optimizations as it involves multiphysics field design, which is also inefficient and time-consuming process. The artificial intelligence (AI) maybe is a potential method for the optimization design of the blanket. So, this paper aims to develop an intelligent optimization method based on an improved multi-objective NSGA-III algorithm and an adaptive BP neural network to solve these problems mentioned above. This method has been applied on optimizing the radial arrangement of a conceptual design of CFETR HCSB blanket. Finally, a series of optimal radial arrangements are obtained under the constraints that the temperature of each component of the blanket does not exceed the limit and the radial length remains unchanged, the efficiency of the blanket optimization design is significantly improved. This study will provide a clue and inspiration for the application of artificial intelligence technology in the optimization design of blanket.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제45권3호
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• pp.117-129
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• 2020

Background: Radiation portal monitors (RPMs) involving plastic scintillators installed at the border inspection sites can detect illicit trafficking of radioactive sources in cargo containers within seconds. However, RPMs may generate false alarms because of the naturally occurring radioactive materials. To manage these false alarms, we previously suggested an energy-weighted algorithm that emphasizes the Compton-edge area as an outstanding peak. This study intends to evaluate the identification of radioactive sources using an improved energy-weighted algorithm. Materials and Methods: The algorithm was modified by increasing the energy weighting factor, and different peak combinations of the energy-weighted spectra were tested for source identification. A commercialized RPM system was used to measure the energy-weighted spectra. The RPM comprised two large plastic scintillators with dimensions of 174 × 29 × 7 ㎤ facing each other at a distance of 4.6 m. In addition, the in-house-fabricated signal processing boards were connected to collect the signal converted into a spectrum. Further, the spectra from eight radioactive sources, including special nuclear materials (SNMs), which were set in motion using a linear motion system (LMS) and a cargo truck, were estimated to identify the source identification rate. Results and Discussion: Each energy-weighted spectrum exhibited a specific peak location, although high statistical fluctuation errors could be observed in the spectrum with the increasing source speed. In particular, ¹³⁷Cs and ⁶⁰Co in motion were identified completely (100%) at speeds of 5 and 10 km/hr. Further, SNMs, which trigger the RPM alarm, were identified approximately 80% of the time at both the aforementioned speeds. Conclusion: Using the modified energy-weighted algorithm, several characteristics of the energy weighted spectra could be observed when the used sources were in motion and when the geometric efficiency was low. In particular, the discrimination between ⁶⁰Co and ⁴⁰K, which triggers false alarms at the primary inspection sites, can be improved using the proposed algorithm.

• 한국방사선학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.483-487
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• 2012

1895년에 발견된 X-ray는 현재 의료 분야 뿐 아니라 광범위한 분야에 이용되고 있다. 방사선의 발견 이 후 사람들은 방사선피폭의 위험성을 인식하게 되었고 방사선 피폭을 낮추기 위한 노력의 일환으로 방사선 방어에 관한 원칙을 권고하였다. 이 권고안에서는 모든 불필요한 피폭은 방지되어야 하고, 모든 선량은 적용 가능한 한 낮게 유지해야 한다는 두 가지의 방사선 방어 기본 개념을 포함하고 있다. 현재 임상의 일반검사실에서는 차폐를 위하여 납(Pb)을 사용하고 있지만 인체에 치명적인 납 중독의 문제점을 가지고 있어 대체 물질이 제시되었고 그 중에 텅스텐이란 물질이 제시되었다. 이에 본 연구에서는 인체에 유해하지 않는 텅스텐의 연속 X선 에너지 영역에서 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 모의 추정하였고, 납의 흡수 스펙트럼과 비교하고자 하였다. 모의 추정을 한 결과 납 보다 텅스텐이 전체적인 영역에서 흡수 확률이 더 높은 것으로 확인하였으며, 특히 70 keV ~ 90 keV에서는 텅스텐이 납보다 탁월하게 높은 흡수효율을 보여 텅스텐이 고에너지 진단 영역의 X-ray 에너지 차폐에 더 유용할 것으로 사료된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권5호
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• pp.499-516
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• 2023

To defend against harmful gamma radiation, new types of materials for use in the construction of heavyweight concrete (HWC) are still needed to be developed. This research introduces new materials to be employed as a partial replacement for fine aggregate (FA) to manufacture high-performance heavyweight concrete (HPHWC). These materials include hematite, black sand, ilmenite, and magnetite, with substitution ratios of 50% and 100% of FA. In this research, the hardening and fresh characteristics of HPHWC were obtained. Concrete samples' Gamma-ray linear attenuation coefficient was evaluated utilizing a gamma source of Co-60 through the thicknesses of 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, and 15 cm. High temperatures were studied for HPHWC samples, which were exposed to up to 700℃ for two hours. Energy-dispersive x-rays and a scanning electron microscope carried out microstructure analyses. Magnetite as an FA attained the lowest compressive strength of 87.1 MPa, but the best radiation protection characteristics and the highest density of 3100 kg/m³ were achieved. After 28 days, the attenuation efficiency of concrete mixtures was increased by 6.5% when fine sand was replaced with black sand at a ratio of 50%. HPHWC, which contains hematite, black sand, ilmenite, and magnetite, is designed to reduce environmental and health dangers and be used in medicinal, military, and civil applications.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.11-20
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• 2024

최근 인터벤션의 중요성이 증가한 만큼 시술을 수행하는 의료진의 건강에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존의 방사선 차폐 기구는 시술자의 동선을 제한하고 감염의 위험으로 인해 적절하게 사용되지 못했으며 시술자의 생식선과 나아가 시술실 전체 영역의 적절한 방사선 차폐가 이루어지지 못했다. 시술 시 사용되는 팔꿈치 지지대에 차폐체(bismuth)를 부착하여 보조 차폐 기구를 제작하였고 방사선 차폐 효과를 측정하였다. 측정 결과, 평균 공간 선량률이 약 64.8% 감소하였으며 독립표본 T검정 분석 결과 유의확률 이하(p<0.05)로 통계학적으로 유의미하게 나타났다. 보조 차폐 기구의 사용은 시술자의 생식선 차폐 및 시술실 전체 영역의 방사선 공간 선량률을 감소시킬 수 있는 효과적인 차폐 방법으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권7호
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• pp.2821-2827
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• 2024

This investigation developed a novel polyester composite based on the addition of zinc oxide (ZnO) of different sizes. We prepared nine samples Containing different percentages and sizes of ZnO as well as the control sample (Pol-ZnO0). The attenuation factors of Pol-micro ZnO were estimated using Phy-x software, while the HPGe detector and various gamma sources were used to experimentally measure the all-prepared composites. In terms of the two methods for micro composites, good agreement was observed. The linear attenuation coefficient (LAC) of Pol-ZnO20, Pol-ZnO40, and Pol-ZnO60, two more samples one with ZnO nanoparticles instead of microparticles, and the other with half microparticles and half nanoparticles (referenced as 0.5 M + 0.5 N) were determined. For all the Polyester composites and energies, the mixture of microparticles and nanoparticles had greater LAC values than each of the particles on their own. For example, the LAC values for the Pol-ZnO20 polymer at 1.330 MeV are 0.0836, 0.0888, and 0.0903 cm^-1 for the microparticles, nanoparticles, and mixture, respectively. The values of the prepared polymer samples' radiation protection efficiency (RPE) against energy with a thickness of 2 cm was determined experimentally. The Pol-ZnO60 0.5 M + 0.5 N sample has the highest RPE out of all the samples, followed by its nanoparticle counterpart, and then its microparticle counterpart. On the other hand, the Pol-ZnO0 sample, the polymer with no ZnO content, at all energies has the lowest RPE, followed by the three Pol-ZnO20 samples.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제28권4호
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• pp.263-270
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• 2003

유방암 진단에 필요한 감마카메라 검출전단부의 최적변수 유도와 유방암 진단조건 하에서의 평가를 위한 몬테카를로 모사를 수행하였다. 모사를 위해 픽셀화된 포토센서에 상응하는 $3mm{\times}3mm$의 구멍과 0.25 mm의 격막두께를 갖는 격자배열구조의 텅스텐 콜리메이터를 이용하였다. 최적변수를 도출하기 위해 검출전단부의 구성 요소를 변화시키면서 기하효율과 공간분해 능의 Trade-Offs 절차를 사용하였다. 최적화된 검출전단부의 사전 성능평가를 위해, 펜텀의 중앙부에 크기가 각기 다르며 콜리메이터 표면으로부터 25 mm 떨어져 있는 유방암이 있고 다른 장기들로부터 나오는 방사선원에 의한 백그라운드 계수를 고려하였다. 유방암의 실제 진단 조건 하에서는 최적화된 검출전단부의 성능이 유방암의 크기와 백그라운드 계수에 따라 저하될 수 있음을 보여 주었다. 따라서 유방암 크기를 변별하는 지표로 쓰이며 검출전단부의 특성에 종속적인 공간분해 능은 유방암의 조기 진단시에는 의미가 없다는 결론을 얻었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권1호
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• pp.42-47
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• 2017

Background: One of the most urgent issues following the accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant (FDNPP) was the remediation of the land, in particular, for residential area contaminated by the radioactive materials discharged. In this study, the effect of decontamination on reduction of ambient dose equivalent outdoors and indoors was evaluated. The latter is essential for residents as most individuals spend a large portion of their time indoors. Materials and Methods: From December 2012 to November 2014, thirty-seven Japanese single-family detached wooden houses were investigated before and after decontamination in evacuation zones. Outdoor and indoor dose measurements (n = 84 and 114, respectively) were collected based on in situ measurements using the NaI (Tl) scintillation surveymeter. Results and Discussion: The outdoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{out}$] ranged from 0.61 to $3.71{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.23 to $1.32{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The indoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{in}$] ranged from 0.29 to $2.53{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.16 to $1.22{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The values of reduction efficiency (RE), defined as the ratio by which the radiation dose has been reduced via decontamination, were evaluated as $0.47{\pm}0.13$, $0.51{\pm}0.13$, and $0.58{\pm}0.08$ ($average{\pm}{\sigma}$) when $H^*(10)_{out}$ < $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$ < $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, and $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$, respectively, indicating the values of RE increased as $H^*(10)_{out}$ increased. It was found that the values of RE were $0.53{\pm}0.12$ outdoors and $0.41{\pm}0.09$ indoors, respectively, indicating RE was larger outdoors than indoors. Conclusion: Indoor dose is essential as most individuals spend a large portion of their time indoors. The difference between outdoors and indoors should be considered carefully in order to estimate residents' exposure dose before their returning home.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제23권2호
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• pp.109-114
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• 1998

모의 및 실폐기물 시험소각 결과를 기준으로 한국원자력연구소 소각시설의 상용운전을 위한 방사학적 위해성을 평가하였다. 연간 정상운전을 통해 배출되는 방사성 물질로 인한 환경영향은 물론 가상된 사고시의 단기(2시간 기준) 배출로 인한 환경적 영향은 무시할 수 있을 것으로 평가되었으나 정상운전시에 배출되는 주배출원인 반휘발성 방사성 세슘의 농도는 공기중 허용농도의 10%를 약간 상회하는 것으로 평가되었다. 비방사능 세슘추적자를 포함하는 모의폐기물의 시험소각을 통하여 포대 여과기의 응축상 세슘성분에 대한 제거특성을 고찰하였다. 포대여과장치를 통과하기전 배기체내에 확산과 관성의 전이영역에 분포하는 입자상 세슘성분은 5%에 불과하였다. 포대여과기의 세슘성분에 대한 총괄제거효율이 99.9% 이상이어서 방사성폐기물 소각설비의 저온 배기체처리계통의 일차 여과장치로서 충분한 제염성능을 가짐을 보였다.