• 한국방사선학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.547-553
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• 2017

현재 의료분야에서는 방사선 차폐체로서 납(Pb)이 널리 쓰이고 있다. 하지만 납은 무게가 매우 무거워 납치마 등의 방호복은 장시간 착용이 어려우며, 인체에 치명적인 납 중독의 위험이 상시 가지고 있다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 납을 대체 할 수 있는 물질에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 현재 납의 대체물질로써 대표적인 바륨(Ba)과 요오드(I) 등은 우수한 차폐능을 가지고 있지만, 30keV 근처의 에너지 영역에서 특성 X선을 방출하는 특성을 가지고 있다. 환자나 방사선 종사자의 경우 차폐체를 인체에 접촉하고 있는 경우가 많으므로 차폐체에서 발생되는 특성 X선이 인체에 직접 조사되어 방사선 피폭을 증가시킬 위험이 매우 높다. 본 연구에서는 바륨(Ba)과 요오드(I)등에서 발생되는 특성 X선을 제거하기에 적절한 이중구조 차폐체를 방사선 수송코드 중 하나인 FLUKA 수송코드를 개발하여 선행연구로서 진행된 MCNPX 시뮬레이션과 비교 분석하여 이중구조 차폐체의 차폐율에 대한 신뢰성을 검증하고자 하였다. MCNPX와 FLUKA를 이용하여 황산바륨($BaSO_4$)과 산화비스무스($Bi_2O_3$)로 이루어진 다양한 두께조합의 이중구조 차폐체를 설계하였으며, IEC61331-1에 제시된 모식도를 기하학적으로 동일하게 시뮬레이션 상에 구현하였다. 또한, 120 kVp의 연속 X선 스펙트럼에 대한 차폐체의 투과스펙트럼과 흡수선량을 납과 비교 평가하였다. 평가결과, $0.3mm-BaSO_4/0.3mm-Bi_2O_3$ 와 $0.1mm-BaSO_4/0.5mm-Bi_2O_3$ 구조에서는 33 keV와 37 keV의 특성 X선을 모두 흡수하였으며, 90 keV 이상의 고에너지 X선에 대해서도 납과 거의 유사한 차폐효율을 보였다. 또한, FLUKA의 수송코드는 33 keV 이하에서는 cut-off 가 발생하여 저에너지 X선 광자에 대한 전산모사에 제약이 있지만, 40 keV 이상의 고에너지 영역에서 MCNPX와의 상대오차가 6 % 이내로 신뢰성이 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권7호
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• pp.1557-1564
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• 2020

In this paper, 3D model-based interactive gamma ray shielding package (MIGSHIELD) is developed in virtual reality platform for windows operating system. In MIGSHIELD, the computational methodology is based on point kernel algorithm (PK), several key parameters of PK are obtained using new technique and new methods. MIGSHIELD has interactive capability with virtual world. The main features made in the MIGSHIELD are (i) handling of physical information from virtual world, (ii) handling of arbitrary shapes radioactive source, (iii) calculating the mean free path of gamma ray, (iv) providing interactive function between PK and virtual world, (v) making better use of PK for virtual simulation, (vi) plug and play. The developed package will be of immense use for calculations involving radiation dose assessment in nuclear safety and contributing to fast radiation simulation for virtual nuclear facilities.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.87-93
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• 2019

최근에 해외여행의 증가로 인하여 비행기를 이용하는 사용자수가 급격하게 증가하고 있다. 비행기는 탑승 시에 높은 고도를 유지한다. 따라서 비행 교통수단을 이용하는 승객들은 높은 고도로 인한 우주자연방사선 선량에 노출되어 방사선 장해 확률이 증가되어진다. 지구 외부로부터 기인하는 우주방사선은 지구대기밖에 400km와 1200km 사이의 고도에 위치하는 자기장 벨트인 반 엘렌대에 의해 대부분은 차단되지만 그렇지 못한 일부 우주방사선은 벤 엘런대를 투과하여 지구의 대기와 지표에 영향을 준다. 전례연구에 따르면 지구의 지표에서 고도가 100m 증가함과 동시에 0.03 mSv정도의 자연방사선량이 증가한다는 결과가 보고되었다. 이번연구는 비행기를 탑승하는 동안 탑승자가 노출될 수 있는 고도에 따른 자연방사선의 영향을 최소로 차폐하는데 목적을 두었다. 그 중에서도 방사선에 감수성이 높은 장기인 갑상선을 고도에 따른 자연방사선량으로부터 보호하고자 연구하였다. 이번 연구는 이동이 간편하고 세탁이 편리한 손수건을 선택하였다. 그리고 제작된 손수건에 다양한 차폐막을 삽입 할 수 있는 방법으로 고안하였다. 재질이 면으로 된 손수건을 선택한 이유는 사용자가 착용시 피부의 거부감을 최소화하기 위함이다. 결론적으로 본 연구에서 고안된 차폐막손수건은 우주자연방사선량을 70%이상 차폐하는 결과를 얻었다. 따라서 사용자가 높은 고도의 비행기 탑승 시 차폐막 손수건을 착용한다면 우주자연방사선으로부터 갑상선을 보호하는데 많은 도움을 줄 것으로 사료된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권4호
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• pp.228-236
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• 1995

본 연구에서는 비파괴검사 방법의 하나인 gamma scanning test에 의한 대단위 차폐체의 결함을 평가하는 방법을 제시하고 방사선 차폐를 해석하는 유용한 방법중의 하나인 Monte Carlo 코드로 이에 대한 검증을 하였다. Gamma scanning test로 차폐체의 결함을 평가하기 위한 모델은 원통형 차폐체를 대상으로 하였다. 먼저 방사성물질 운반용기에 대한 설계기준에 따라 기준차폐체를 설치하여 Co-60 선원과 섬광계수기로 기준치를 측정하고, 그 다음 실물의 원통형 차폐체를 측정하였다. 기준치로 원통형 차폐체의 납두께를 환산한 결과 결함두께는 최대 12mm로 평가되었다. 이를 검증하기 위한 MCNP 코드의 계산에서는 결함두께가 실험적 결과에 비해 4.1%에 해당하는 최대 11.6mm를 나타내었으며, 두 결과가 만족할 정도로 일치함을 보여주고 있다. 따라서 이러한 평가방법은 방사성물질을 사용하는 시설에 설치되는 대단위 방사선 차폐체나 대용량의 운반용기 차폐능 검사시 현장에서 적용시킬 수 있으며 측정치의 신뢰도를 제고할 수 있다. 앞으로 보다 정확한 측정을 위하여 차폐체의 두께 측정결과가 화면에 직접 표시되는 측정장치의 연구 개발이 요구된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권1호
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• pp.65-70
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• 1988

PWR사용 후 핵연료 집합체 4개를 장전한 수 있는 납/Resin차폐체형 수송용기에 대한 방사선 차폐해석을 수행하였다. 이때 차폐효과를 유지하면서도 전체중량이 최소화되도록 차폐재를 선택하였다. 방사선윈은 ORIGEN 전산코드로 계산하여 얻었으며, 사용후 핵연료의 연소도를 38,000 MWD/MTU 그리고 냉각기간을 3년으로 가정하였다. 수송용기의 외부 표면에서 1m거리에서 나타나는 감마선 그리고 중성자의 선량율은 ANISN전산코드로 계산하여 얻었다. 계산된 총방사선 선량율은 정상 및 가상 사고조건하에서도 국내 법규에 규정된 기준치 이내에서 만족하는 것으로 나타났다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제28권2호
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• pp.127-135
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• 2003

The primary contributors to the total occupational radiation exposure in operating nuclear power plants are operation and maintenance activities doting refueling outages. The Advanced Power Reactor 1400 (APR1400) includes a number of design improvements and plans to utilize advanced maintenance methods and robotics to minimize the annual collective dose. The major radiation exposure reduction features implemented in APR1400 are a permanent refueling pool seal, quick opening transfer tube blind flange, improved hydrogen peroxide injection at shutdown, improved permanent steam generator work platforms, and more effective temporary shielding. The estimated average annual occupational radiation exposure for APR1400 based on the reference plant experience and an engineering judgment is determined to be in the order of 0.4 man-Sv, which is well within the design goal of 1 man-Sv. The basis of this average annual occupational radiation exposure estimation is an eighteen (18) month fuel cycle with maintenance performed to steam generators and reactor coolant pumps during refueling outage. The outage duration is assumed to be 28 days. The outage work is to be performed on a 24 hour per day basis, seven (7) days a week with overlapping twelve (12) hour work shifts. The occupational radiation exposure for APR1400 is also determined by an alternate method which consists of estimating radiation exposures expected for the major activities during the refueling outage. The major outage activities that cause the majority of the total radiation exposure during refueling outage such as fuel handling, reactor coolant pump maintenance, steam generator inspection and maintenance, reactor vessel head area maintenance, decontamination, and ICI & instrumentation maintenance activities are evaluated at a task level. The calculated value using this method is in close agreement with the value of 0.4 man-Sv, that has been determined based on the experience aid engineering judgement. Therefore, with the As Low As Reasonably Achievable (ALARA) advanced design features incorporated in the design, APR1400 design is to meet its design goal with sufficient margin, that is, more than a factor of two (2), if operated on art eighteen (18) month fuel cycle.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.457-463
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• 2005

현재 HIC는 차폐용기를 이용하여 소내 중간저장시설로 운반되고 있으나, 차폐용기가 국내 방사성폐기물 운반관련 규정에 부합하는지에 대한 논란이 있어왔다. 이에 따라 한국수력원자력(주)에서는 국내 규정 및 IAEA 규정을 만족하는 HIC 전용 운반용기 개발을 추진 중에 있으며, 원자력 환경기술원에서는 이를 위한 개념설계를 수행 중에 있다. 본 연구에서는 원전 현장에서 활용중인 방사성핵종분석 프로그램 자료와 Micro Shield 전산코드를 활용하여 법적기준을 만족하는 차폐체의 두께를 계산하고자 하였다. 차폐체는 구조적 안전성을 고려하여 탄소강으로 결정하였으며, 차폐체의 두께를 HIC 표면선량율 500 R/hr와 100 R/hr의 경우로 각각 나누어 계산하였다. 계산결과 표면선량율이 500 R/hr일 경우 차폐체의 두께가 22 cm, 표면선량율이 100 R/hr일 경우는 차폐체의 두께가 17 cm 일 때 법적 제한치를 만족 하는 것으로 평가 되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권1호
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• pp.39-44
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• 2005

노심 및 원자로의 구조 및 구성 물질이 확정되어 있지 않은 개발단계의 신형원자로의 압력용기에 대한 $R-{\theta}$좌표에서 차폐해석을 수행하려면, 매번 선원항에 대한 모델작업을 하는데 많은 노력과 시간이 소요된다. 따라서 $R-\theta$좌표에 의한 반경방향의 원자로 압력용기에 대한 차폐해석에 있어서 노심의 기하학적 구조에 영향을 받지 않고 해석할 수 있는 체계를 개발하였다. 개발된 해석체계를 이용하여 육방형 노심배열을 갖는 일체형 원자로의 압력용기에 대한 차폐해석을 수행하여, 그 결과를 MCNP 해석결과와 비교 분석하였다. 분석결과 개발된 해석체계가 좀 더 보수적인 결과를 나타내었으며 이는 차폐해석측면에서 타당하다. 또한 이 해석체계를 개발함으로써 그 동안 수작업으로 작성하였던 노심내부에 대한 모델에 대한 오차를 줄일 수 있으며 이에 소요되는 시간 및 노력을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.768-777
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• 2013

이 연구는 CT(computed tomography)검사 중 발생하는 방사선 누설선량(radiation leakage)으로부터 종사자 및 일반인의 피폭을 최소화하기 위한 것이다. 부산, 경남에 위치한 대학병원 7곳과 종합전문요양병원 4곳의 CT실을 대상으로 하였다. 누설선량 측정 장소로는 1) 조정실 내 감시창 벽면의 지면으로부터 3m 높이 2) 조정실 내 특정 지점 3) 조정실 내 종사자 출입문 4) 환자 출입문을 선정하였다. 그 결과 M병원의 종사자 출입문에서 가장 높은 누설선량이 나타났다. 각각의 측정값은 고전적 방법에 의한 주당 최대 누설선량으로 환산하였다. 그 결과 1) $5.97{\pm}0.23$, 2) $0.50{\pm}0.02$, 3) $10.00{\pm}0.11$, 4) $2.37{\pm}0.47$ mR/week로 주당 최대 누설선량 허용치(<100 mR/week)이하였다. 하지만 측정 최대 누설선량을 기록한 M병원의 조정실 내 종사자 출입문을 실험적 방법으로 계산한 결과 $118.31{\pm}17.72$ mR/week(>100 mR/week)로 나타났다. 조정실 지면으로부터 3 m 이상의 높이에서의 누설선량은 조정실내부에 영향을 끼쳤다(p<0.05). 따라서, 누설선량의 피해를 줄이기 위해, 주당 최대 누설선량 산출 방법에 대한 개선과, 조정실 차폐벽의 차폐체를 3 m 이상으로 할 것을 제안 한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권2호
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• pp.123-131
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• 2016

Background: With the increase in the number of particle accelerator facilities under either operation or construction, the accurate calculation using Monte Carlo codes become more important in the shielding design and radiation safety evaluation of accelerator facilities. Materials and Methods: The calculations with different physics models were applied in both of cases: using only physics model and using the mix and match method of MCNPX code. The issued conditions were the interactions of 600 MeV proton and $290MeV{\cdot}n^{-1}$ oxygen with a carbon target. Both of cross-section libraries, JENDL High Energy File 2007 (JENDL/HE-2007) and LA150, were tested in this calculation. In the case of oxygen ion interactions, the calculation results using LAQGSM physics model and JENDL/HE-2007 library were compared with D. Satoh's experimental data. Other Monte Carlo calculations using PHITS and FLUKA codes were also carried out for further benchmarking study. Results and Discussion: It was clearly found that the physics models, especially intra-nuclear cascade model, gave a great effect to determine proton-induced secondary neutron spectrum in MCNPX code. The variety of physics models related to heavy ion interactions did not make big difference on the secondary particle productions. Conclusion: The variations of secondary neutron spectra and particle transports depending on various physics models in MCNPX code were studied and the result of this study can be used for the shielding design and radiation safety evaluation.