The diagnostic multileaf collimator(MLC) was designed for patient dose reduction in diagnostic radiography We used monte carlo simulation code (MCNPX, LANL, USA) to evaluate efficiency of shielding material for making diagnostic MLC as preliminary study. The diagnostic radiography unit was designed using SRS-78 program according to tube voltage (80,100,120 kVp) and acquired energy spectrums. The shielding material was SKD11 alloy tool steel that is composed of 1.6% carbon(C), 0.4% silicon(Si), 0.6% manganese (Mn), 5% chromium (Cr), 1% molybdenum(Mo) and vanadium(V). The density of it was $7.89g/cm^3$.Using tally card 6, we calculated the shielding efficiency of MLC according to tube voltage. The results was that 98.3% (80 kVp), 95.7 %(100 kVp), 93.6% (120 kVp). We certified efficiency of diagnostic MLC fabricated from SKD11 alloy steel by monte calro simulation. Based on the results, we designed the diagnostic MLC and will develop the diagnostic MLC for reduction of patient dose in diagnostic radiography.
Virtual reality technology has been widely used in the field of nuclear and radiation safety, dose rate computing in virtual environment is essential for optimizing radiation protection and planning the work in radioactive-controlled area. Because the CPU-based gamma dose rate computing takes up a large amount of time and computing power for voxelization of volumetric radioactive source, it is inefficient and limited in its applied scope. This study is to develop an efficient gamma dose rate computing code and apply into fast virtual simulation. To improve the computing efficiency of the point kernel algorithm in the reference (Li et al., 2020), we design a GPU-based computing framework for taking full advantage of computing power of virtual engine, propose a novel voxelization algorithm of volumetric radioactive source. According to the framework, we develop the GPPK(GPU-based point kernel gamma dose rate computing) code using GPU programming, to realize the fast dose rate computing in virtual world. The test results show that the GPPK code is play and plug for different scenarios of virtual simulation, has a better performance than CPU-based gamma dose rate computing code, especially on the voxelization of three-dimensional (3D) model. The accuracy of dose rates from the proposed method is in the acceptable range.
Zhang, Yu-Juan;Guo, Xin-Tao;Wang, Chun-Hong;Lu, Xiang An;Wu, De-Feng;Zhang, Ming
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.12
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pp.4130-4136
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2021
By polymerization of gadolinium methacrylate (Gd (MAA)3), lead methacrylate (Pb(MAA)2) and methyl methacrylate (MMA), Gd and Pb were chemically bonded into polymers. The X-ray shielding performance was evaluated by Monte Carlo simulation method, and the results showed that the more metal functional organic monomer, the better the shielding performance of terpolymers. When the X-ray energy is 65 keV, Gd (MAA)3-containing polymers have better shielding performance than Pb(MAA)2-containing polymers. Gd could compensate for the weak absorption region of Pb. Therefore, polymers containing both Gd and Pb enhanced shielding efficiency against X-ray in various low-energy ranges. For obtaining terpolymers with uniform monomer compositions, the relationship between the monomer composition of the terpolymers and the conversion level was optimized by calculating the reactivity ratios. The value of reactivity ratios of r (Gd (MAA)3/Pb(MAA)2), r (Pb(MAA)2/Gd (MAA)3), r (Gd (MAA)3/MMA), r (MMA/Gd (MAA)3), r (Pb(MAA)2/MMA) and r (MMA/Pb(MAA)2) was 0.483, 0.004, 0.338, 2.508, 0.255, 0.029. The terpolymers with uniform monomer composition could be obtained by controlling the monomer compositions or conversion levels. The results can provide new radiation protection materials and contribute to the improvement in nuclear safety.
Considering that the X-ray apron used in the department of radiology is also used in the department of nuclear medicine, the study aimed to analyze the shielding rate of the apron according to types of radioisotopes, thus ${\gamma}$ ray energy, to investigate the protective effects. The radioisotopes used in the experiment were the top 5 nuclides in usage statistics $^{99m}Tc$, $^{18}F$, $^{131}I$, $^{123}I$, and $^{201}Tl$, and the aprons were lead equivalent 0.35 mmPb aprons currently under use in the department of nuclear medicine. As a result of experiments, average shielding rates of aprons were $^{99m}Tc$ 31.59%, $^{201}Tl$ 68.42%, and $^{123}I$ 76.63%. When using an apron, the shielding rate of $^{131}I$ actually resulted in average dose rate increase of 33.72%, and $^{18}F$ showed an average shielding rate of -0.315%, showing there was almost no shielding effect. As a result, the radioisotopes with higher shielding rate of apron was in the descending order of $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{99m}Tc$, $^{18}F$, $^{131}I$. Currently, aprons used in the nuclear medicine laboratory are general X-ray aprons, and it is thought that it is not appropriate for nuclear medicine environment that utilizes ${\gamma}$ rays. Therefore, development of nuclear medicine exclusive aprons suitable for the characteristics of radioisotopes is required in consideration of effective radiation protection and work efficiency of radiation workers.
Background: Cadmium zinc telluride (CZT) is a promising material because of a high detection efficiency, good energy resolution, and operability at room temperature. However, the cost of CZT dramatically increases as its size increases. In this study, to achieve a large effective volume with relatively low cost, an array structure comprised of individual virtual Frisch-grid CZT detectors was proposed. Materials and Methods: The prototype consisted of 2 × 2 CZTs, a holder, anode and cathode printed circuit boards (PCBs), and an application-specific integrated circuit (ASIC). CZTs were used and the non-contacting shielding electrode method was applied for virtual Frisch-grid effect. An ASIC was used, and the holder and the PCBs were fabricated. In the current system, because the CZTs formed a common cathode, a total of 5 channels were assigned for data processing. Results and Discussion: An experiment using 137Cs at room temperature was conducted for 10 minutes. Energy and timing information was acquired and the depth of interaction was calculated by the timing difference between the signals of both electrodes. Based on obtained three-dimensional position information, the energy correction was carried out, and as a result the energy spectra showed the improvements. In addition, a Compton image was reconstructed using the iterative method. Conclusion: The virtual Frisch-grid CZT detector based on the array structure was developed and the energy spectra and the Compton image were successfully acquired.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2013.05a
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pp.1017-1019
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2013
The radiation sources leaked from large-scale radiation leak accident like the Hukushima nuclear power plant accident or nuclear explosions can cause to the very large damage for us. So that the damage can be minimized, we have being developed a detector that can providing information about the location of the source to remove dangerous substances quickly than the conventional single detector. In this paper, we designed the shielding and collimator for the development of the Stereo Radiation detector in order to detect contaminants using MCNP Code. And we analyzed the results that is detected from the discretionary position of the radiation source. The results of this paper will be used as the basis for designing efficient structure for the radiation detectors.
Jung-Hyuk Kwon;Gyeong-Nam Kim;Byeong-Kwon Jeon;Wang-Sang Lee
Journal of Aerospace System Engineering
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v.17
no.1
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pp.68-78
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2023
In this paper, improvement measures were studied for false alarm (abnormal lighting) of emergency hydraulic warning light due to RF radiation signals in aircraft. When the warning lamp of the emergency hydraulic system is lit during flight due to electromagnetic interference caused by RF radiation signals, it affects flight mission and safety which can result in efficiency degradation and maintenance of flight mission. For false alarm of emergency hydraulic warning light, root cause analysis and troubleshooting were carried out. By shielding a composite strip under fuselage of the aircraft located in the path of the RF radiation signal, the RF radiation signal flowing into the emergency hydraulic indicator was blocked. Results of applying the improvement method through ground and flight monitoring were also described.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.26
no.3
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pp.227-247
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2015
An X-band $8{\times}16$ dual-polarized active phased array antenna system has been implemented based on the substrate integrated waveguide(SIW) technology having low propagation loss, complete EM shielding, and high power handling characteristics. Compared with the microstrip case, 1 dB less is the measured insertion loss(0.65 dB) of the 16-way SIW power distribution network and doubled(3 dB improved) is the measured radiation efficiency(73 %) of the SIW sub-array($1{\times}16$) antenna element. These significant improvements of the power division loss and the radiation efficiency using the SIW, save more than 30 % of the total power consumption, in the active phased array antenna systems, through substantial reduction of the maximum output power(P1 dB) of the high power amplifiers. Using the X-band $8{\times}16$ dual-polarized active phased array antenna system fabricated by the SIW technology, the main radiation beam has been steered by 0, 5, 9, and 18 degrees in the accuracy of 2 degree maximum deviation by simply generating the theoretical control vectors. Performing thermal cycle and vacuum tests, we have found that the SIW array antenna system be eligible for the space environment qualification. We expect that the high efficiency SIW array antenna system be very effective for high performance radar systems, massive MIMO for 5G mobile systems, and various millimeter-wave systems(60 GHz WPAN, 77 GHz automotive radars, high speed digital transmission systems).
Background: The conventional cerium-doped Gd2Al2Ga3O12 (GAGG(Ce)) scintillator-based gamma-ray imager has a bulky detector, which can lead to incorrect positioning of the gammaray source if the shielding against background radiation is not appropriately designed. In addition, portability is important in complex environments such as inside nuclear power plants, yet existing gamma-ray imager based on a tungsten mask tends to be weighty and therefore difficult to handle. Motivated by the need to develop a system that is not sensitive to background radiation and is portable, we changed the material of the scintillator and the coded aperture. Materials and Methods: The existing GAGG(Ce) was replaced with Bi4Ge3O12 (BGO), a scintillator with high gamma-ray detection efficiency but low energy resolution, and replaced the tungsten (W) used in the existing coded aperture with lead (Pb). Each BGO scintillator is pixelated with 144 elements (12 × 12), and each pixel has an area of 4 mm × 4 mm and the scintillator thickness ranges from 5 to 20 mm (5, 10, and 20 mm). A coded aperture consisting of Pb with a thickness of 20 mm was applied to the BGO scintillators of all thicknesses. Results and Discussion: Spectroscopic characterization, imaging performance, and image quality evaluation revealed the 10 mm-thick BGO scintillators enabled the portable gamma-ray imager to deliver optimal performance. Although its performance is slightly inferior to that of existing GAGG(Ce)-based gamma-ray imager, the results confirmed that the manufacturing cost and the system's overall weight can be reduced. Conclusion: Despite the spectral characteristics, imaging system performance, and image quality is slightly lower than that of GAGG(Ce), the results show that BGO scintillators are preferable for gamma-ray imaging systems in terms of cost and ease of deployment, and the proposed design is well worth applying to systems intended for use in areas that do not require high precision.
Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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2008.04a
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pp.200-203
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2008
Water mist fire suppression system utilizes the fire suppression features such as cooling of fire source, dilution of ambient oxygen, and shielding of radiation heat with the evaporation of microscopic water droplets. The momentum of water mist is relatively low and the infiltration of water mist to the fire source is not effective. In addition to lower penetration force, the evaporated water vapor is liable to decline to limited portion of fire source due to its light weight and sparse density. On the other hand, the cycling water mist system is expected to improve the penetration force of water mist as well as the dilution coverage capability with the stratified spray characteristics. At this paper we present the analyzed fire suppression capability of intermittent water spray pattern by use of FDS which is computational fire dynamics fire model. We expect this analysis shall be supportive to the development of the prototype of water mist nozzle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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