• 제목/요약/키워드: Shielding Device

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Radiation shielding optimization design research based on bare-bones particle swarm optimization algorithm

  • Jichong Lei;Chao Yang;Huajian Zhang;Chengwei Liu;Dapeng Yan;Guanfei Xiao;Zhen He;Zhenping Chen;Tao Yu
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권6호
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    • pp.2215-2221
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    • 2023
  • In order to further meet the requirements of weight, volume, and dose minimization for new nuclear energy devices, the bare-bones multi-objective particle swarm optimization algorithm is used to automatically and iteratively optimize the design parameters of radiation shielding system material, thickness, and structure. The radiation shielding optimization program based on the bare-bones particle swarm optimization algorithm is developed and coupled into the reactor radiation shielding multi-objective intelligent optimization platform, and the code is verified by using the Savannah benchmark model. The material type and thickness of Savannah model were optimized by using the BBMOPSO algorithm to call the dose calculation code, the integrated optimized data showed that the weight decreased by 78.77%, the volume decreased by 23.10% and the dose rate decreased by 72.41% compared with the initial solution. The results show that the method can get the best radiation shielding solution that meets a lot of different goals. This shows that the method is both effective and feasible, and it makes up for the lack of manual optimization.

소아(10세) 흉부 방사선촬영에서의 두경부 방사선 방어기구 개발 및 평가 (The Evaluation and Development of Head and Neck Radiation Protective Device for Chest Radiography in 10 Years Children)

  • 이준호;임현수;이승열
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제40권2호
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    • pp.118-123
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    • 2015
  • 최근 의료기관에서의 진단방사선검사 빈도는 2011년 2억 2천만건, 연간 일인당 피폭선량은 1.4 mSv로 2007년 대비 각 51%, 35% 증가하였다. 여기서 흉부촬영건수는 일반촬영 중 가장 높은 빈도인 27.59%로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 흉부 방사선 촬영 시 영상판독에 불필요한 신체부위를 차폐하여 피폭선량을 최소화 시키는 차폐기구를 개발하고, 그 유용성 평가를 위해 국제 표준 소아(10세) 팬텀과 유리선량계를 사용하여 기구 사용 전, 후의 입사표면선량(entrance surface dose; ESD)과 장기의 흡수선량 차를 측정하였다. 또한 몬테카를로 시뮬레이션 기반 프로그램(PCXMC 2.0.1)을 이용하여 유효선량을 산출하였고 암발생의 생애귀속위험도(lifetime attributable risk of cancer incidence; LAR)를 비교하여 그 감소율을 간접적으로 평가하였다. 방어기구를 사용할 때, 입사표면선량(감소율)은 비강 $0.55{\mu}Sv$ (74.06%), 갑상선 $1.43{\mu}Sv$ (95.15%), 식도 $6.35{\mu}Sv$ (78.42%)로 평균 86.36% 감소되었고, 심부선량(감소율)은 경추 $1.23{\mu}Sv$ (89.73%), 침샘 $0.5{\mu}Sv$ (92.31%), 식도 $3.85{\mu}Sv$ (59.39%), 갑상선 $2.02{\mu}Sv$ (73.53%) 흉추 $5.68{\mu}Sv$ (54.01%) 로 평균 72.30%로 감소되어 차폐기구의 유용성을 확인할 수 있었다. 또한, 유효선량은 착용 전 $8.33{\mu}Sv$에서 착용 후 $7.35{\mu}Sv$로 11.76% 감소하였고, LAR 평가에서는 갑상선 암은 10세 소아 백만 명당 남아 0.14명(95.12%), 여아 0.77명(95.16%), 모든 암은 남아 0.14명(11.70%), 여아 0.25명(11.70%)의 감소(감소율)를 확인할 수 있었다. 진단방사선검사는 질병과 치료 등 건강을 위해 꼭 필요한 검사이지만, 가능한 진단에 불필요한 부위에 이러한 차폐기구를 적극적으로 사용하여 ALARA 개념에 입각한 의료방사선 최적화를 도모해야 할 것이다.

임산부의 방사선치료 시 태아선량 평가 (Estimation of Fetal Dose during Radiation Therapy of Pregnant Patient)

  • 정치훈;김찬용;김보겸;서석진;유숙현;박흥득
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.35-41
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    • 2007
  • 목 적: 임산부의 방사선치료시 태아에 조사되는 선량을 알아보고, 임상에 적용가능한 간단한 차폐방법을 적용하여 태아선량이 감소되는 정도를 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 본원에 내원한 임신 24주째인 뇌전이 환자를 대상으로 전뇌 방사선치료를 시행하는 동안 태아에 조사되는 선량을 인체 팬톰(Anderson Rando Phantom, Alderson Research Laboratories Inc., USA)을 사용하여 평가하였다. 환자에 대한 치료처방은 일일선량 300 cGy, 10회, 총선량 3000 cGy, 그리고 치료조건은 에너지 6 MV, 조사야크기 $18{\times}22cm^2$이었다. 선량평가는 환자 치료조건과 동일한 상태로 조사야 하단에서 각각 30, 40, 50, 60 cm에서 전리함((TN30013, 0.6 cc Farmer type chamber, PTW Unidos, Germany)을 사용하여 측정하였고, 다음은 환자치료조건과 동일하지만 본원에서 고안한 추가 차폐방법(shielding wall, neck supporter, Pb sheets, acrylic bridge)을 이용하여 태아를 차폐한 다음 위의 측정점과 동일한 위치에서 측정하여 그 차폐효과를 비교 평가 하였다. 또한 추가 차폐한 상태에서 열형광선량계(4000, Harshaw, Solon Technologies Inc., USA)를 사용하여 30, 40, 50, 60, 70 cm 지점에서 측정하여 전리함 측정값과 비교 분석하였다. 결 과: 전리함을 이용하여 측정한 결과 환자가 총선량 3,000 cGy를 받는 동안 태아에 조사될 수 있는 선량은, 추가 차폐가 없는 경우 조사야 하단 30, 40, 50, 60 cm에서 각각 3.20, 3.21, 1.44, 0.90 cGy, 추가 차폐가 있는 경우 0.88, 0.60, 0.35, 0.25 cGy로 추가 차폐를 하였을 경우 하지 않았을 경우보다 약 $70{\sim}80%$의 차폐효과를 얻을 수 있었다. 그리고 열형광선량계 측정결과는 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, 0.8 (70 cm) cGy로 나타났다. 이로서 태아가 전 치료 과정중 받을 수 있는 총선량은 1 cGy 이하로 측정되었다. 결 론: 임산부의 방사선치료가 필수적으로 요구될 경우 고려되어야 할 가장 중요한 인자는 태아선량의 최소화가 될 것이다. 방사선장애의 역치선량이 $10{\sim}20cGy$인 것을 감안하면 상기 방법에 의한 임산부의 방사선치료는 이러한 목적에 부합될 뿐만 아니라 사용방법 또한 비교적 용이하다고 생각된다.

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일반영상 검사 시 몬테칼로 시뮬레이션을 이용한 3D 프린팅 차폐기구의 효용성 평가 (Evaluation of the Effectiveness of 3D Printing Shielding Devices using Monte Carlo Simulation in Plain Radiography)

  • 조용인;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.303-311
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    • 2020
  • 일반영상 검사 시 발생되는 산란선은 검사목적 부위 외 다른 장기 및 조직에 대해 2차적인 피폭을 유발할 수 있다. 현재 방사선 피폭을 저감하기 위해 사용되는 차폐기구는 종사자들의 방사선 방호 목적으로 대부분 사용되며, 환자의 방사선 방호는 거의 이뤄지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 모의실험을 통해 일반 영상 검사 시 산란선에 의한 장기 선량과 3D 프린팅 재료를 통한 방사선 차폐기구로의 효용성을 평가하고자 한다. 그 결과, 검사 시 장기별 흡수선량은 선원과의 거리가 인접하고, 피부표면에 근접한 장기일수록 2차 산란선에 의해 높은 영향을 나타내었다. 이를 방호하기 위한 3D 프린팅 차폐기구 사용에 따른 선량감소효과는 플라스틱 계열에 비해 혼합 프린팅 재료의 경우 더 높은 차폐효과를 나타내었다.

EN50289 동축케이블 전달 임피던스 측정 방법을 이용한 통신 케이블의 차폐 효과 분석 (Shielding Effect Analysis of Communication Cables Using EN50289 for Transfer Impedance Measurement of Coaxial Cable)

  • 이근봉;장난;전지운;송승제;나완수
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제25권11호
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    • pp.1156-1163
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    • 2014
  • 본 논문에서는 EN50289 규격에 따른 동축케이블의 전달 임피던스 측정을 이용하여 여러 가지 통신 케이블의 차폐 특성을 분석하였다. EN50289 규격에서의 전달 임피던스 측정 방법은 CENELEC(European Committee For Electrotechnical Standardization)에서 규정한 Triaxial 방법이며, IEC Standard 96-1에서 규정한 Triaxial 방법과 달리 측정하고자 하는 동축케이블과 외부 도체의 직경에 관계없이 동축케이블의 전달 임피던스를 측정할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 EN50289 규격에 따른 동축케이블의 전달 임피던스 측정장치를 설계/제작하였으며, 이것을 이용한 실험 결과를 통해 측정 시스템의 신뢰할만한 주파수 대역을 결정하였고, 동축케이블의 쉴딩 기법의 차이에서 오는 영향에 대하여 분석하였다. 전달 임피던스 측정 결과, 케이블의 쉴딩 기법에 따라 전달 임피던스의 상당한 차이가 있음을 보였다. 또한, RG-58 통신용 케이블의 전달 임피던스 이론식에 의한 계산값과 측정값의 비교를 통하여 측정된 데이터가 유효함을 보였다.

MCNP코드 시스템을 이용한 차폐물 geometry에 따른 결과 변화에 대한 연구 (Changes according to the geometry of the shield using MCNP code system)

  • 강기병;이남호;황영관
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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    • pp.1031-1033
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    • 2013
  • 후쿠시마와 같은 방사선 누출 사고 시 방사선원의 위치를 찾는 일은 방사선 방호 뿐만 아니라 원전 사고의 조속하고 안전한 처리를 위해서도 중요하다. 방사선원의 3차원 위치 탐지는 기존에 방사선 탐지기의 2차원적 방사선 위치 탐지기능에 방사선원의 거리정보까지 추가 제공할 수 있어 방사선 오염원의 제거 및 제염작업에 결정적 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 반도체 센서에 기반한 듀얼(Dual) 방사선 탐지기를 이용한 방사선원 3차원 가시장치 개발 연구의 일환으로 방사선 센서부의 효율적 차폐체 구조설계에 관한 결과를 논하였다. 고하중의 텅스텐 또는 납 차폐체를 MCNP기반으로 최적구조로 설계함으로써 경량의 고효율 방사선원 위치탐지기 구현을 시도하였고, 이를 위해 차폐체의 구조와 두께, 그리고 콜리메이터에 형상의 다양한 변수모델에 대한 방사선 차폐시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구의 결과는 향후 실리콘 센서기반의 소형 경량의 3차원 방사선원 탐지 및 가시화 연구에 활용될 예정이다.

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인터벤션 시술 시 환자의 선량감소를 위한 3D 프린팅 재료의 적용성 평가 (Feasibility of the 3D Printing Materials for Radiation Dose Reduction in Interventional Radiology)

  • 조용인
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제43권3호
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    • pp.169-176
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    • 2020
  • Interventional radiology is performed under real-time fluoroscopy, and patients are exposed to a wide range of exposures for a long period of time depending on the examination and procedure. However, studies on radiation protection for patients during an intervention are insufficient. This study aims to evaluate the doses exposed during the intervention and the applicability of 3D printing materials. The organ dose for each intervention site was evaluated using a monte carlo simulatio. Also, the dose reduction effect of the critical organs was calculated when using a shielding device using 3D printing materials. As a result, the organ dose distribution for each intervention site showed a lower dose distribution for organs located far from the x-ray tube. It was analyzed that the influence of scattered rays was higher in the superficial organs of the back of the human body where x-rays were incident. The dose reduction effect on the critical organ using the 3D printing shield showed the highest testis among the gonads, and in the case of other organs, the dose reduction effect gradually decreased in the order of the eye, thyroid, breast, and ovary. Accordingly, it is judged that the 3D printed shield will be sufficiently usable as a shielding device for the radiation protection of critical organs.

방사선(放射線) 치료(治療)의 신속정확(迅速正確)을 위한 저온용융(低溫熔融) 차폐물(遮蔽物)의 제작(製作)과 응용(應用) (Rapidly and Accurately Processing of Low Melting Block for Shielding of Radiotherapy)

  • 추성실;이도행;박창윤
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제4권1호
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    • pp.14-20
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    • 1979
  • 고(高)에너지 방사선(放射線) 치료(治療)에 있어서 정상조직(正常組織)의 완전차폐(完全遮蔽)를 위하여 $5{\sim}8cm$ 납두께의 부정형(不定形) 차폐(遮蔽)벽돌을 제작(製作)해야하는 난점(難點)이 있었다. 저자(著者)들은 납 30.0%, 주석 11.5% 비스므스 48.5%, 카드미늄 10.0%를 사중(四重) 공정결합(共晶結合)시켜 밀도(密度)가 $9.8g/cm^3$ 용융온도(熔融溫度)가 $68^{\circ}C$인 저용융(低熔融) 차폐물질(遮蔽物質)을 개발(開發)하여 이를 Lead Y라고 명명(名命)하였다. 제작(製作)된 Lead Y Block을 $68^{\circ}C$에서 용융(熔融)시켜 보호(保護)해야할 중요(重要)한 장기(臟器)의 형태(形態)대로 제작(製作)된 styrofoam 음형(陰形)에 부어서 차폐효과(遮蔽效果)가 큰 차폐(遮蔽)벽돌을 쉽고 안전(安全)하게 제작(製作)할 수 있었고 납보다 더 단단하고 재현성(再現性)이 크며 저렴(低廉)한 가격(價格)으로 구입(購入)이 가능(可能)하므로 방사선(放射線) 치료효과(治療效果)에 큰 도움을 줄 수 있었다.

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금속 3D 프린팅을 통한 맞춤형 차폐블록 제작에 사용되는 차폐 재료 검증 (Verification of Shielding Materials for Customized Block on Metal 3D Printing)

  • 정경환;한동희;김장오;최현준;백철하
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.25-30
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    • 2023
  • 의료분야에 3D 프린팅 기술이 활용됨에 따라 금속 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 방사선종양학과에서는 전자선 치료 시 환자의 정상조직에 대한 불필요한 피폭을 차폐하기 위해 차폐블록을 사용하고 있다. 하지만, 납(Lead)과 카드뮴(Cadmium) 같은 중금속 물질의 취급, 숙련도에 따른 재현성과 배치의 불확실성 등에 대한 문제점이 보고되고 있다. 본 연구에서는 금속 3D 프린팅에 사용될 수 있는 재료별 물리적 특성 및 방사선량을 분석하여 전자선 치료 시 활용할 수 있는 맞춤형 차폐블록을 개발하고자 한다. 후보 재료는 알루미늄 합금(d = 2.68 g/cm3), 티타늄 합금(d = 4.42 g/cm3), 코발트 크롬 합금(d = 8.3 g/cm3)을 선별하였다. 10 × 10 cm2 조사면, 6, 9, 12, 16 Me V 에너지로 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 차폐율 95% 지점의 두께를 도출하였다. 시뮬레이션 결과, 금속 3D 프린팅 재료 중 코발트 크롬 합금(d = 8.35 g/cm3)이 에너지별 차폐두께에서 기존 차폐블록(d = 9.4 g/cm3)과 유사하였다. 향후 금속 3D 프린팅으로 제작한 맞춤형 차폐블록을 이용하여 임상에서의 유용성 검증 평가 및 다양한 방사선 치료계획 조건 등을 통한 실험 검증이 필요할 것으로 사료된다.

3차원 공간상 방사선원 위치 정보 표현에 관한 연구 (A Study on Display Data of Radiation Point at 3 Dimensions)

  • 이승민;이흥호
    • 전기학회논문지
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    • 제56권6호
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    • pp.1130-1132
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    • 2007
  • In this research, 3D position exploring system was developed to detect direction and position of radiation source by using two general CCD camera. This system consists of a radiation detection device, a controlling device, and a monitoring device. A radiation detection device is composed of a collimator, a scintillator, CCD sensor, and radiation shielding part. Incident radiation is firstly collimated with direction and converted into visual lights in a scintillator. The CCD sensor detect the converted visual light and send a signal as an image. This can explore a radiation source with direction and distance from geometrical structure of two sensors. From these information, the developed 3D position exploring system can provide 3D radiation source information. This research will be useful for managing and processing radioactive materials in remote.