• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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• pp.100-105
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• 2024

In this study, we propose an alternative approach using Artificial Neural Networks (ANN) for determining Mass Attenuation Coefficients (MAC) in various glass systems. This method takes into account the weights of glass compositions, density, and photon energy as input features. The ANN model was trained and tested on a dataset consisting of 650 data points and subsequently validated through a K-fold cross-validation procedure. Our findings demonstrate a high level of accuracy, with R² values ranging from 0.90 to 0.99. Additionally, the model exhibits robust extrapolation capabilities with an R² score of 0.87 for predicting MAC values in a new glass system. Furthermore, this approach significantly reduces the need for costly and time-consuming computations and experiments, making it a potential tool for selecting materials for effective radiation protection.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1734-1741
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• 2023

This work presents the synthesis and preparation of a new glass system described by the equation of (70-x) B₂O₃-5TeO₂ -20SrCO₃-5ZnO -xBi₂O₃, x = 0, 1, 5, 10, and 15 mol. %, using the melt quenching technique at a melting temperature of 1100 ℃. The photon-shielding characteristics mainly the linear attenuation coefficient (LAC) of the prepared glass samples were evaluated using Monte Carlo (MC) simulation N-particle transport code (MCNP-5) at gamma-ray energy extended from 59 keV to 1408 keV emitted by the radioisotopes Am-241, Ba-133, Cs-137, Co-60, Na-22, and Eu-152. Furthermore, we observed that the Bi₂O₃ content of the glasses had a significantly stronger impact on the LAC at 59 and 356 keV. The study of the lead equivalent thickness shows that the performance of fabricated glass sample with 15 mol.% of Bi₂O₃ is four times less than the performance of pure lead at low gamma photon energy while it is enhanced and became two times lower the perforce of pure lead at high energy. Therefore, the fabricated glasses special sample with 15 mol.% of Bi₂O₃ has good shielding properties in low, intermediate, and high energy intervals.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.163-170
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• 2019

최근 들어, 첨단산업의 발전으로 다양한 종류의 산업폐기물이 빠르게 발생하고 있다. 특히, 산업폐기물 중 중금속을 함유한 고밀도의 폐 브라운관 유리는 재처리 비용과 환경오염 문제로 인해 전량 매립 처분되고 있다. 따라서 이러한 폐자원을 재활용하기 위한 기초 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 중금속이 함유된 CRT 폐유리를 잔골재로 대체한 모르타르 시험체의 기초 물성과 방사선 차폐 성능을 분석하여 차폐 재료로의 활용성을 평가하였다. 연구 결과에 따르면 중금속을 함유한 CRT 폐유리를 잔골재로 대체한 시험체의 겉보기 밀도가 상승하였으며, 압축강도와 휨강도는 저하되는 현상을 나타냈다. 또한, 납 성분이 다량 함유된 폐유리 대체 시험체는 일반 모르타르 시험체보다 저에너지의 차폐 성능이 상승하는 효과를 보였으며, $122KeV{\cdot}^{57}Co$ 방사선원에 대해서는 일반 모르타르 시험체보다 2.5배 높은 선형감쇠계수를 나타냈다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.949-956
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• 2021

본 연구의 목적은 전자빔 치료에서 산란선을 차폐하는 데 사용되는 납의 단점을 극복하기 위한 대체 재료로 텅스텐 나노입자를 선택하여 고선량에서 발생하는 산란선에 차폐 효과가 있는지 여부를 평가하는 것이다. 선량계의 위치와 조사야의 크기를 일정하게 설정하기 위해 판을 자체 제작하였다. 유리 선량계는 10 × 10 cm² 크기의 조사야의 중앙에서 십자로 1, 2, 4 cm 떨어진 지점에 위치하여 12곳의 지점에 위치시켰다. 10 × 10 cm² 크기의 텅스텐 나노입자 차폐체를 0.4, 0.75, 1 mm의 소재로 두께 0.75 mm에서 최대 두께 4.0 mm의 총 12가지 유형의 차폐가 적용되었다. 선형가속기를 사용해서 6 MeV에서 4회, 12 MeV에서 4회 측정하였고 선량의 세기는 100 MU로 조사하였다. 실험 결과 조사야로부터 1 cm 거리에서 4 mm 차폐판이 가장 높은 차폐 효과를 보였다. 조사야로부터 2 cm 거리에 적용된 1 mm 차폐판이 차폐 효과가 가장 낮았다. 텅스텐 차폐판의 두께가 두꺼워짐에 따라 전자선 차폐 효과는 급격히 증가하였다. 결론적으로 텅스텐 나노입자는 전자빔 치료에서 납의 대체 재료로 사용이 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.393-400
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• 2020

혈관 조영술과 중재적 시술은 진단을 위한 일반적인 방사선 검사와 다르게 낮은 관전류를 사용함에도 불구하고 장시간의 방사선 피폭으로 인해 환자나 시술자의 방사선 노출에 의한 위험도가 높다. 이에 본 연구의 목적은 선량저감섬유 (Dose Reduction Fiber, DRF) 차폐포를 사용하여 환자와 시술자의 피폭 선량을 증가 시키는 원인 중 하나인 산란방사선의 차폐를 통한 피폭 선량 감소 효과를 알아보고자 하였다. 선량저감섬유(DRF) 차폐포의 산란 방사선에 대한 차폐 효과를 알아보기 위해 방사선이 조사되는 조사야 밖 10 cm거리와 방사선의 인체 팬텀 투과 후 시술 부위 10cm 거리의 산란선량을 선량저감섬유(DRF) 차폐포 사용 전후로 유리 선량계를 이용하여 측정하였고, 조사야부에서 환자에게 조사된 방사선 중 불필요한 산란선량이 15~31%, 팬텀을 투과 후 시술부위에서는 발생한 산란선량이 53~70% 저감하는 효과를 확인 하였다. 선량 저감섬유(DRF)차폐포를 중재적 시술 시 비 시술 부위의 산란선 차폐제로 이용하면 의료 검사에는 영향을 주지 않으면서 산란선량을 줄여 환자와 시술자의 피폭 선량을 저감할 수 있다는 결과를 얻게 되었고, 이는 향후 혈관 조영술과 중재적 시술 시 선량저감섬유(DRF) 차폐포를 활용하여 환자와 시술자의 피폭선량경감을 통한 방사선 노출 위험의 경감을 기대할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.56-64
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• 2019

금속을 함유하고 있는 산업폐자원과 관련한 재활용 기술을 개발하기 위해 다양한 접근이 시도되고 있으며, 그 중에서 유리는 미생물로 분해되지 않기 때문에 매립은 적합하지 않아 폐유리의 재활용에 대한 관심은 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 폐유리를 잔골재로 사용하고 폐유리의 중금속 용출을 억제하기 위한 킬레이트 수지를 혼입함으로써, 차폐 채움재의 강도, 건조수축, 알칼리-실리카반응, 중금속 용출 등을 평가하여 폐유리를 경제적이며 환경 친화적인 차폐 채움재로서 활용하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 시험결과, 폐유리를 잔골재로 사용하였을 경우 강도 발현에 효과적이었으며, 킬레이트 수지를 혼입하였을 경우 강도 발현에 영향이 있는 것으로 나타났다. 또한 킬레이트 수지를 혼입하였을 경우 건조수축의 개선에는 효과적이었으나 알칼리-실리카반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 중금속 용출 시험결과, 한국 KSLP 시험법에서는 중금속 용출 허용 기준치를 모두 만족하였으나, 납의 경우 미국 ANSI 67-2007a의 허용 기준치를 초과하여 이에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제32권3호
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• pp.307-312
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• 2009

CT 검사에서 수정체 차폐용 비스무트(bismuth)를 사용하여 수정체 선량의 감소효과를 유리선량계로 측정하여 비스무트 차폐효과 및 영상을 평가하였다. 안구 및 두부 CT 검사에서 차폐용 비스무트를 사용하여 수정체 선량의 감소와 차폐 효과를 평가하기 위해 인체모형 팬텀으로 유리선량계를 이용하여 수정체 선량을 평가하였다. 유리선량계를 이용하여 비스무트를 사용하기 전의 평균 선량은 21.54 mGy이었고, 사용 후의 선량은 10.46 mGy로 51.3%의 선량 감소효과가 있다. 차폐용 비스무트를 사용한 안구 64 MDCT 촬영에서 선량감소 효과가 있어 수정체를 포함한 안구 CT 스캔에서는 비스무트를 사용하여 검사하도록 권고한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3440-3447
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• 2022

The accuracy of the photoatomic cross-section data is of great importance in the field of radiation protection, particularly in the characterization of radiation shielding materials. With the release of the latest and probably the most accurate photoatomic data library, EPDL2017, the need to re-evaluate all the existing and already established mass attenuation coefficients (MACs) of all radiation shielding materials arises. The MACs of several polymers, alloy-based, glasses, and building materials used in a nuclear medicine facility were investigated using the EPDL2017 library embedded in EpiXS software and were compared to MACs available in the literature. The relative differences between MAC_EpiXS and MACXCOM were negligible, ranging from 0.02% to 0.36% for most materials. However, for material like a glass comprising of elements Te and La evaluated near their corresponding K-edge energies, the relative differences in MACs increased up to 1.46%. On the other hand, a comparison with MACs calculated based on EPDL97 (a predecessor of EPDL2017) revealed as much as a 6.61% difference. Also, it would seem that the changes in MACs were more evident in the materials composed of high atomic number elements evaluated at x-ray energies compared to materials composed of low atomic number elements evaluated at gamma-ray energies.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1218-1224
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• 2023

We investigated the radiation shielding competence for TeO₂-V₂O₅-MoO₃ glasses. The Phy-X software was used to report the radiation shielding parameters for the present glasses. With an increase in TeO₂ and MoO₃ content, the samples' linear attenuation coefficient improves. However, at low energies, this change is more apparent. At low energy, the present samples have an effective atomic number (Z_eff) that is relatively high (in order of 16.17-24.48 at 0.347 MeV). In addition, the findings demonstrated that the density of the samples is a very critical factor in determining the half value layer (HVL). The minimal HVL for each sample can be found at 0.347 MeV and corresponds to 1.776, 1.519, 1.391, 1.210 and 1.167 cm for Te1 to Te5 respectively. However, the highest HVL of these glasses is recorded at 1.33 MeV, which corresponds to 3.773, 3.365, 3.218, 2.925 and 2.908 cm respectively. The tenth value layer results indicate that the thickness of the specimens needs to be increased in order to shield the photons that have a greater energy. Also, the TVL results demonstrated that the sample with the greatest TeO₂ and MoO₃ concentration has a higher capacity to attenuate photons.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제14권1호
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• pp.29-35
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• 2019