Non-uniformity of Pu and Cm composition in used nuclear fuel was analyzed to determine its effect on Pu accountancy in pyroprocessing, while employing the Pu-to-244Cm ratio method. Burnup simulation of a typical pressurized water reactor fuel assembly, required for the analysis, was carried out using MCNP code. Used fuel nuclide composition, as a function of nine axial and two radial meshes, were evaluated. The axial variation of neutron flux and self-shielding effects were found to affect the uniformity of Pu and Cm compositions and in turn the Pu-to-244Cm ratio. However, the results of the study showed that these non-uniformities do not affect the use of Pu-to-244Cm ratio method for Pu accountancy, if the measurement samples are drawn from the voloxidized powder at the feed step of pyroprocessing. 'Material Unaccounted For' and its uncertainty estimates are also presented for a pyrprocessing facility to verify safeguards monitoring requirements of the IAEA.
NECP-SARAX is a neutronics analysis code system for advanced reactor developed by Nuclear Engineering Computational Physics Laboratory of Xi'an Jiaotong University. In past few years, improvements have been implemented in TULIP code which is the cross-section generation module of NECP-SARAX, including the treatment of resonance interface, considering the self-shielding effect in non-resonance energy range, hyperfine group method and nuclear library with thermal scattering law. Previous studies show that NECP-SARAX has high performance in both fast and thermal spectrum system analysis. The accuracy of TULIP code in fast and thermal spectrum system analysis is demonstrated preliminarily. However, a systematic verification and validation is still necessary. In order to validate the applicability of TULIP code for full energy range, 147 fast spectrum critical experiment benchmarks and 170 thermal spectrum critical experiment benchmarks were selected from ICSBEP and used for analysis. The keff bias between TULIP code and reference value is less than 300 pcm for all fast spectrum benchmarks. And that bias keeps within 200 pcm for thermal spectrum benchmarks with neutron-moderating materials such as polyethylene, beryllium oxide, etc. The numerical results indicate that TULIP code has good performance for the analysis of fast and thermal spectrum system.
The International Atomic Energy Agency (IAEA) mandates safeguards to ensure non-proliferation of nuclear materials. Among inspection techniques used to detect partial defects within spent nuclear fuel (SNF), gamma emission tomography (GET) has been reported to be reliable for detection of partial defects on a pin-by-pin level. Conventional GET, however, is limited by low detection efficiency due to the high density of nuclear fuel rods and self-absorption. This paper proposes a new type of GET named Spent Fuel Internal Tomography (SFIT), which can acquire sinograms at the guide tube. The proposed device consists of the housing, shielding, C-shaped collimator, reflector, and gadolinium aluminum gallium garnet (GAGG) scintillator. For accurate attenuation correction, the source-distinguishable range of the SFIT device was determined using MC simulation to the region away from the proposed device to the second layer. For enhanced inspection accuracy, a proposed specific source-discrimination algorithm was applied. With this, the SFIT device successfully distinguished all source locations. The comparison of images of the existing and proposed inspection methods showed that the proposed method, having successfully distinguished all sources, afforded a 150 % inspection accuracy improvement.
The development of soluble boron-free (SBF) operation in the innovative Small Modular Reactor (i-SMR) requires effective strategies for managing excess reactivity over extended operational cycles. This paper introduces a practical approach to reactor core design for SBF operation in i-SMR, emphasizing the use of gadolinia burnable absorbers (BA). The study investigates the feasibility of Highly Intensive and Discrete Gadolinia/Alumina Burnable Absorber (HIGA) rods for controlling excess reactivity sustainably. Through comprehensive analysis and simulations, the reactivity behavior with varying quantities of HIGA rods is examined, leading to the development of optimized fuel assembly designs. Furthermore, the integration of HIGA rods with integral gadolinia BA rods is discussed to enhance reactivity control and operational flexibility further. This approach utilizes the spatial self-shielding effect of gadolinia for extended reactivity management, crucial for stable and efficient reactor performance. The paper thoroughly addresses core design considerations, including fuel assembly configurations and control rod patterns, to ensure safety and performance in initial and reload cycles. This research advances the development of SBF operation in i-SMR by offering practical reactivity management solutions.
Yang, Myung Sic;Cha, Seok Yong;Park, Ju Kyeong;Lee, Seung Hun;Kim, Yang Su;Lee, Sun Young
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.26
no.2
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pp.265-272
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2014
Purpose : To reduce the radiation dose to the thyroid that is affected to scattered radiation, the shield was used. And we evaluated the shielding effect for the thyroid during whole brain radiation therapy. Materials and Methods : To measure the dose of the thyroid, 300cGy were delivered to the phantom using a linear accelerator(Clinac iX VARIAN, USA.)in the way of the 6MV X-ray in bilateral. To measure the entrance surface dose of the thyroid, five glass dosimeters were placed in the 10th slice's surface of the phantom with a 1.5 cm interval. The average values were calculated by measured values in five times each, using bismuth shield, 0.5 mmPb shield, self-made 1.0 mmPb shield and unshield. In the same location, to measure the depth dose of the thyroid, five glass dosimeters were placed in the 10th slice by 2.5 cm depth of the phantom with a 1.5 cm interval. The average values were calculated by measured values in five times each, using bismuth shield, 0.5 mmPb shield, self-made 1.0 mmPb shield and unshield. Results : Entrance surface dose of the thyroid were respectively 44.89 mGy at the unshield, 36.03 mGy at the bismuth shield, 31.03 mGy at the 0.5 mmPb shield and 23.21 mGy at a self-made 1.0 mmPb shield. In addition, the depth dose of the thyroid were respectively 36.10 mGy at the unshield, 34.52 mGy at the bismuth shield, 32.28 mGy at the 0.5 mmPb shield and 25.50 mGy at a self-made 1.0 mmPb shield. Conclusion : The thyroid was affected by the secondary scattering dose and leakage dose outside of the radiation field during whole brain radiation therapy. When using a shield in the thyroid, the depth dose of thyroid showed 11~30% reduction effect and the surface dose of thyroid showed 20~48% reduction effect. Therefore, by using the thyroid shield, it is considered to effectively protect the thyroid and can perform the treatment.
Gamma spectroscopy analysis is widely used for radioactivity analysis, and various factors are required for radioactivity calculations. Among the factors, K3 for each sample significantly influences the results. The previous methods of correcting the self-absorption effect include a computational simulation method and a method that requires making a CRM(certified reference material) identical to the sample medium. However, the above methods have limitations when used in small institutions because they require specialized program utilization skills or high manufacturing costs and large facilities. The aim of this study is to develop a method that can be easily and rapidly applied to radioactivity analysis. After filling the beaker with water, we placed the radiation source in a uniform position and used the measured value as the benchmark. Next, a correction factor was derived based on the difference in the radiation source count of the benchmark and the identically measured sample. For the radiation source, Eu-152, which emits a broad range of energy within the measurement range of gamma rays, and Cs-134 and Cs-137, which are indicator nuclides in environmental radiation analysis, were used. The sample was selected within the density range of 0.26-2.11 g/cm3, and the correction factor was derived by calculating the count difference of each sample compared to the reference value of water. This study presents a faster and more convenient method than the existing research methods for determining the self-absorption effect correction, which has become increasingly necessary.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.14
no.3
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pp.201-209
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2016
The object of this study was to evaluate the separation distance from a temporary storage facility satisfying the dose criteria. The calculation of ambient dose rates took into account cover soil thickness, facility size, and facility type by using MCNPX code. Shielding effects of cover soil were 68.9%, 96.9% and 99.7% at 10 cm, 30 cm and 50 cm respectively. The on-ground type of storage facility had the highest ambient dose rate, followed by the semi-ground type and the underground type. The ambient dose rate did not vary with facility size (except $5{\times}5{\times}2m\;size$) due to the self-shielding of decontamination waste in temporary storage. The separation distances without cover soil for a $50{\times}50{\times}2m\;size$ facility were evaluated as 14 m (minimum radioactivity concentration), 33 m (most probably radioactivity concentration), and 57 m (maximum radioactivity concentration) for on-ground storage type, 9 m, 24 m, and 45 m for semi-underground storage type, and 6 m, 16 m, and 31 m for underground storage type.
Concrete is one of the most widely used materials as the shielding structures of a nuclear facilities. It is also the most generated radioactive waste in quantity while dismantling facilities. Since the concrete captures neutrons and generates various radionuclides, radiation measurement and analysis of the sample was fulfilled prior to dismantle facilities. An HPGe detector is used in general for the radiation measurement, and effective correction factors such as geometrical correction factor, self-absorption correction, and absolute detector efficiency have to be applied to the measured data to decide exact radioactivity of the sample. Correction factors are obtained by measuring data using a standard source with the same geometry and chemical states as the sample under the same measurement conditions. However, it is very difficult to prepare standard concrete sources because concrete is limited in pretreatment due to various constituent materials and high density. In addition, the concrete sample obtained by core drill is a volumetric source, which requires geometric correction for sample diameter and self absorption correction for sample density. Therefore in recent years, many researchers are working on the calculation of effective correction factors using Monte carlo simulation instead of measuring them using a standard source. In this study we calculated, using Geant4, one of the Monte carlo codes, the correction factors for the various diameter and density of the concrete core sample at the gamma ray energy emitted from the nuclides 152Eu and 60Co, which are the most generated in radioactive concrete.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.11
no.4
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pp.331-338
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2017
In this study, a portable x-ray generator was manufactured and a real-time image acquisition system was constructed using the image intensifier from the generated generator. We have developed a real - time position error verification system that can verify whether the artificial joint position is different from the initial image from the acquired image. The template image of the region of interest is extracted from the reference image using the pattern matching technique and compared with the image to be compared. As a result, It is shown that real - time position error verification is achieved by displaying the difference angle. This system is portable type, has a self-shielding facility, and the output of the irradiation device can be manufactured in a small size of 1kw and can be used as a portable type. In case of emergency patients in the non-destructive field for industrial use, It has proved effective for use in small areas such as feet.
Background: Radiation dose rates in PRIDE facility is evaluated quantitatively for assessing radiation safety of workers because of large amounts of depleted uranium being handled in PRIDE facility. Even if direct radiation from depleted uranium is very low and will not expose a worker to significant amounts of external radiation. Materials and Methods: ORIGEN-ARP code was used for calculating the neutron and gamma source term being generated from depleted uranium (DU), and the MCNP5 code was used for calculating the neutron and gamma fluxes and dose rates. Results and Discussion: The neutron and gamma fluxes and dose rates due to DU on spherical surface of 30 cm radius were calculated with the variation of DU mass and density. In this calculation, an imaginary case in which DU density is zero was added to check the self-shielding effect of DU. In this case, the DU sphere was modeled as a point. In case of DU mixed with molten salt of 50-250 g, the neutron and gamma fluxes were calculated respectively. It was found that the molten salt contents in DU had little effect on the neutron and the gamma fluxes. The neutron and the gamma fluxes, under the respective conditions of 1 and 5 kg mass of DU, and 5 and $19.1g{\cdot}cm^{-3}$ density of DU, were calculated with the molten salt (LiCl+KCl) of 50 g fixed, and compared with the source term. As the results, similar tendency was found in neutron and gamma fluxes with the variation of DU mass and density when compared with source spectra, except their magnitudes. Conclusion: In the case of the DU mass over 5 kg, the dose rate was shown to be higher than the environmental dose rate. From these results, it is concluded that if a worker would do an experiment with DU having over 5 kg of mass, the worker should be careful in order not to be exposed to the radiation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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