• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권1호
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• pp.262-268
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• 2022

This paper introduces a novel concept of the pulsed neutron facility (PNF) for maximizing the production of the thermal neutrons and its application to medical use based on prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) using Monte Carlo simulations. The PNF consists of a compact D-T neutron generator, a graphite pile, and a detection system using Cadmium telluride (CdTe) detector arrays. The configuration of fuel pins in the graphite monolith and the design and materials for the moderating layer were studied to optimize the thermal neutron yields. Biological samples - normal and cancerous breast tissues - including chlorine, a trace element, were used to investigate the sensitivity of the characteristic γ-rays by neutron-trace material interactions and the detector responses of multiple particles. Around 90 % of neutrons emitted from a deuterium-tritium (D-T) neutron generator thermalized as they passed through the graphite stockpile. The thermal neutrons captured the chlorines in the samples, then the characteristic γ-rays with specific energy levels of 6.12, 7.80 and 8.58 MeV were emitted. Since the concentration of chlorine in the cancerous tissue is twice that in the normal tissue, the count ratio of the characteristic g-rays of the cancerous tissue over the normal tissue is approximately 2.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제26권3호
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• pp.51-57
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• 2003

자체 개발한 수소화금속을 이용하여 고속 중성자 방사선을 효율적으로 차폐할 수 있다면 방사선 안전신기술 개발과 확립에 큰 기여를 할 것으로 생각되어 본 연구를 시행하였다. 여러 수소화 안정 금속들을 대상으로 핵적 특성, 단위 부피당 수소원자함유 수 등의 예비평가를 통하여 수소화금속($ZrH_2,\;TiH_2$) 등과 낮은 중성자 흡수 단면적과 높은 에너지 감쇄능력을 고려하여 중수소화 금속($ZrD_2,\;TiD_2$) 등을 추가하여 개발하였다. MCNP 코드를 이용하여 각각의 흡수율과 에너지 감소율을 평가하였다. 전산 모사 계산과 실험과의 비교평가를 위해 실험과 동일한 조건의 모사를 수행하였는데, 즉 중성자 선원은 Cf-252(10 mCi)을 사용하였으며 각 수소화금속의 0, 1, 3, 5 cm 두께를 통과한 중성자속의 강도와 에너지별 분포변화를 계산하였다. 코드 계산을 통해 평가된 $TiH_2/TiD_2,\;ZrH_2,/ZrD_2$ 등의 수소화금속에 대한 중성자 감소율은 각 수소화금속 두께의 증가에 따라 중성자 감소율이 지수적으로 증가함을 보였다. 또한 이 때 중수소 함유 금속, $ZrD_2$과 $TiD_2$는 중성자 흡수에 있어 $ZrH_2$와 $TiH_2$의 각각 보다 적게 나타냈다. 본 연구를 통하여 개발된 수소화금속의 중성자 방사선 차폐에 관한 결과는 과학 기술적으로 많은 인용과 아울러 학술적 연구뿐만 아니라 실제 실용화를 위한 연구의 기초자료로 충분한 활용이 있을 것으로 기대한다.