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에너지 변조 필터를 이용한 이중 에너지 콘빔 CT의 선량 평가 (Evaluation of Radiation Dose for Dual Energy CBCT Using Multi-Grid Device)

  • 주은빈;안소현;조삼주;금기창;이레나
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제27권1호
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    • pp.31-36
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    • 2016
  • 본 연구에서는 이중에너지 영상을 획득하는 방법으로, 구리판을 이용한 에너지 변조 필터를 사용하였을 때의 선량을 계산 및 측정하였고, 기존의 다른 방법들과 선량을 비교하였다. 몬테칼로 전산모사를 이용하여 에너지 변조 필터에 의한 선량 변화를 평가하기 위하여 MCNPX를 사용하였다. 두경부, 흉부, 복부 촬영에 주로 사용되는 관전압인 80, 120 kVp에 대한 스펙트럼을 SPEC78 프로그램으로 생성하여 선원을 모사하였고, 구리 물질로 이루어진 에너지 변조 필터(밀도: $8.96g/cm^3$)는 두께를 0.5 mm부터 2.0 mm까지 0.5 mm 간격으로 변화시켜가면서 선원으로부터 20.0 cm 거리에 X-선 창을 절반만 가리도록 모델링 하였다. 몬테칼로 전산모사 값과 실제 선량 값을 비교하기 위해서는 교정 상수가 필요하므로, Gafchromic EBT3 필름에 알고 있는 선량을 조사한 후 판독하여 선량 교정 곡선을 획득하였다. 실험과 동일한 조건으로 MCNPX의 f6 tally로 획득한 결과값과 측정값 간의 선량 환산 인자는 $7.2*10^4cGy/output$으로 구해졌으며, 관전압 80 kVp과 관전류 6 mA의 조건으로 콘빔 CT 촬영 시, 평균 10.1 cGy (표준편차 2.7 cGy) 조사됨을 알 수 있었다. 에너지 변조 필터에 기반한 이중 에너지 영상 획득 기술을 적용한 본 연구에서는 이중 에너지 콘빔 CT 시스템의 선량이 단일 에너지 CT 시스템의 선량보다 33~40% 감소함을 알 수 있다. 또한, 에너지 변조 필터에서 발생한 산란선에 의한 선량 증가 효과는 거의 없었다. 따라서, 인체 내 물질 분별력이 우수하여 임상에 널리 응용되었던 기존 이중 에너지 CT 시스템의 상대적으로 피폭선량이 높다는 단점을 효과적으로 개선할 수 있다.

몬테 카를로 전산모사를 통한 EPID의 외부적 선량 재구성과 내부 선량 계측과의 비교 및 분석 (The Comparative Analysis of External Dose Reconstruction in EPID and Internal Dose Measurement Using Monte Carlo Simulation)

  • 정주영;윤도군;서태석
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제24권4호
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    • pp.253-258
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    • 2013
  • 본 연구의 목적은 electronic portal imaging device (EPID)를 통하여 방사선 치료를 받는 환자로부터 투과해 나오는 선량으로 외부적인 선량 재구성과 몬테카를로 전산모사로부터 도출되는 내부 선량 계측과의 관계를 도출하고 이를 분석하기 위한 연구로 진행되었다. 본 연구는 전산모사 연구로써 두 가지의 경우를 비교 분석하고 이와 비슷한 연구에 대한 기본적인 지표를 제공하고자 시행되었다. 실험에 관한 기하학적 정보와 방사선 소스에 대한 정보를 몬테카를로 전산모사 툴인 Monte Carlo n-particle (MCNPX)에 입력하였고 EPID 이미지 도출을 위하여 MCNPX 내에 tally카드를 이용하여 선량정보를 도출하고 이를 영상화 할 수 있도록 하였다. 또한 내부적인 계측을 위하여 물 팬텀을 소스와 표면의 거리(source to surface distance, SSD)가 100 cm이 되도록 설정하였으며, 그보다 10 cm 아래에 EPID를 위치시켰다. 내부 계측은 물팬텀 자체에서 흡수되는 흡수 선량을 mesh tally로 수집하였고, 4문 조사를 통하여 중첩된 선량에 대한 데이터를 획득하였다. 그와 동시에 EPID에서 물을 투과해 나오는 선량을 획득 한 뒤 역 투사 방법을 사용하여 선량 재구성을 하였다. 이둘의 경우를 비교하기 위해 자체적인 교정(calibration)을 통하여 투과해 나온 선량과 흡수된 선량과의 관계를 비교하고 4문 조사를 통하여 물 팬텀 내의 특정 부분에 대한 중첩된 선량 데이터와 EPID를 통해 재구성한 선량 데이터를 분석하였다. 물 팬텀과 EPID에서 획득한 누적 선량의 합은 각각 평균 3.4580 MeV/g과 3.4354 MeV/g이었다. 이는 앞서 계측된 물 팬텀 내부의 누적 선량과 0.6536% 선량 오차를 보였다.

SRM 해석의 수학적 모델 (Mathematical Models for the Analysis of a SRM)

  • 김봉철;;안진우
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2004년도 전력전자학술대회 논문집(2)
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    • pp.997-1000
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    • 2004
  • The mathematical models of the Switched Reluctance machine system integrating the state equation of the phase current with the two dimensions finite element model of the machine are advanced, no matter what the topologies of the main circuit of the power converter and the control strategies are adopted in the system. Based on the mathematical models, the comparison of the simulated and the tested results of a three-phase Switched Reluctance motor drive prototype system are given. The simulated results of the prototype tally with the tested results of the prototype. It is shown that the mathematical models have the advantage in high precision.

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The first application of modified neutron source multiplication method in subcriticality monitoring based on Monte Carlo

  • Wang, Wencong;Liu, Caixue;Huang, Liyuan
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제52권3호
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    • pp.477-484
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    • 2020
  • The control rod drive mechanism needs to be debugged after reactor fresh fuel loading. It is of great importance to monitor the subcriticality of this process accurately. A modified method was applied to the subcriticality monitoring process, in which only a single control rod cluster was fully withdrawn from the core. In order to correct the error in the results obtained by Neutron Source Multiplication Method, which is based on one point reactor model, Monte Carlo neutron transport code was employed to calculate the fission neutron distribution, the iterated fission probability and the neutron flux in the neutron detector. This article analyzed the effect of a coarse mesh and a fine mesh to tally fission neutron distributions, the iterated fission probability distributions and to calculate correction factors. The subcriticality before and after modification is compared with the subcriticality calculated by MCNP code. The modified results turn out to be closer to calculation. It's feasible to implement the modified NSM method in large local reactivity addition process using Monte Carlo code based on 3D model.

점광원 출력광의 이동 결과를 물체파로 사용하는 홀로그램의 기록과 3차원 상의 재생 (Scanned-Object Holography: Recording and reconstruction of a Hologram Using a Wave Emitted from a Moving point sourde as object beam)

  • 이승걸
    • 한국광학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.274-281
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    • 1995
  • 본 논문에서는 가상적인 물체를 기록하고 재생하는 새로운 홀로그램 기록방법인 scanned-object holography를 제안하였으며 그 가능성을 이론과 실험을 통해 증명하였다. 이 방법에서는 점광원으로부터 방출되는 구면파의 이동결과와 정지된 기준파를 연속적으로 간섭시킴으로서 점광원의 이동 경로로 표현되는 가상적인 물체를 기록할 수 있었다. 이때 점광원을 실험적으로 구현하기 위해 광섬유 출력단과 펄스형 레이저를 사용하였다.

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A new approach to determine batch size for the batch method in the Monte Carlo Eigenvalue calculation

  • Lee, Jae Yong;Kim, Do Hyun;Yim, Che Wook;Kim, Jae Chang;Kim, Jong Kyung
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제51권4호
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    • pp.954-962
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    • 2019
  • It is well known that the variance of tally is biased in a Monte Carlo calculation based on the power iteration method. Several studies have been conducted to estimate the real variance. Among them, the batch method, which was proposed by Gelbard and Prael, has been utilized actively in many Monte Carlo codes because the method is straightforward, and it is easy to implement the method in the codes. However, there is a problem when utilizing the batch method because the estimated variance varies depending on batch size. Often, the appropriate batch size is not realized before the completion of several Monte Carlo calculations. This study recognizes this shortcoming and addresses it by permitting selection of an appropriate batch size.

Comments on a Case Study on Engineering Failure Analysis of Link Chain

  • Yu, George Y.H.
    • Safety and Health at Work
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    • 제12권4호
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    • pp.544-545
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    • 2021
  • The article by Tae-Gu Kim et al. conducted elastic FE modeling, which was inappropriate for fracture of elastic-plastic chain material (11.3% of elongation). FE analysis results and the findings in the fracto-graphic analysis did not tally but contradicted each other. The article identified "incorrect installation"/bending forces as the root cause while FE results of the chain under bending forces showed very low stresses at fracture locations but the highest stress in the middle of shank of the chain. The article's "step-like topographies indicating the fracture due to bending moment rather than uniaxial tension" lacked scientific support. The load value carried by each chain section under bending/incorrect installation was only half of that under tension, thus the article using same load value in FE simulation comparison for bending and tension was incorrect. The real cause of the chain fracture was likely improper checking the lifted load or/and using the wrong chain with much lower safety working load.

진단용 다엽콜리메이터 개발을 위한 몬테칼로 시뮬레이션 연구 (Monte Carlo Simulation for Development of Diagnostic Multileaf Collimator)

  • 한수철;박승우
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제39권4호
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    • pp.595-600
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    • 2016
  • 진단방사선 검사 시 환자선량을 감소하기 위한 목적으로 진단용 다엽콜리메이터를 제작하고자 하며, 제작 전 사전연구로서 진단용 다엽콜리메이터에 사용되는 차폐물질 및 차폐효율에 대한 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하였다. 몬테칼로 시뮬레이션 코드(MCNPX, LANL, USA)를 이용하여 진단방사선 기기(ReX-650R, Listem, Korea)을 모델링하기 위하여, SRS-78 프로그램을 이용하여 관전압(80, 100, 120 kVp)에 따라 에너지 스펙트럼을 획득하였다. 진단용 다엽콜리메이터의 제작을 위하여 사용된 재료는 SKD-11(탄소 : 1.6%, 규소 : 0.4%, 망간 : 0.6%, 크롬 : 5%, 몰리브덴 : 1%, 바나듐 : 0.3%, 밀도: $7.87g/cm^3$)이며 이를 진단방사선 기기에 진단용 다엽콜리메이터($10{\times}0.5{\times}0.5cm^3$, 좌우 20개씩) 형태로 전산 모사하였다. 진단용 다엽콜리메이터의 차폐효율을 확인하기 위하여 MCNPX 코드의 tally6을 이용하여 에너지별로 차폐효율을 계산하였다. 에너지에 따른 차폐효율은 80 kVp 일 때, 98.3% 차폐되었으며, 100 kVp는 95.7%, 마지막으로 120 kVp는 93.6%가 차폐되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과를 기반으로 MLC형태 및, 누설선량에 대한 연구를 진행하여 진단방사선 기기에서 사용 가능한 진단용 다엽콜리메이터 개발에 필요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 사료된다.

MCNP6 코드를 이용한 컨테이너 보안 검색용 전자 선형가속기 표적과 조준기에서 발생한 광중성자 특성에 관한 연구 (A Study on Photoneutron Characteristics Generated from Target and Collimator of Electron Linear Accelerator for Container Security Inspection using MCNP6 Code)

  • 이창호;김장오;이윤지;전찬희;이지은;민병인
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권4호
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    • pp.455-465
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    • 2020
  • 본 연구 목적은 선형가속기 표적(Target) 및 조준기(Collimator)에서 발생한 광중성자 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 첫째, 표적은 단일물질 표적과 복합물질 표적으로 구성하였다. 둘째, 조준기 종류에 따라 원뿔형(Cone beam) 조준기와 부채꼴(Fan beam) 조준기로 구성하였다. 셋째, 부채꼴 조준기의 물질을 납(Pb)으로만 구성된 단일물질과 텅스텐(W)과 납으로 구성된 복합물질 조준기로 구성하였다. 연구 방법은 표적으로부터 100 cm 거리에서 가상의 구(Sphere) 표면에서 F2 Tally를 이용하여 광중성자 발생률과 에너지 스펙트럼을 계산하였다. 그 결과 광중성자 발생률은 첫째, 표적에 따라서는 20% 차이가 발생하였다. 둘째, 조준기의 종류에 따라서는 10% 차이가 발생하였다. 셋째, 조준기 물질에 따라서는 40% 차이가 발생하였다. 광중성자 스펙트럼에서도 평균 광중성자 플럭스(Flux)가 광중성자 발생량과 유사한 경향으로 나타났다. 이러한 결과로 9 MeV 선형가속기 광중성자 발생은 표적보다는 조준기에 의해 광중성자 발생이 증가하며, 조준기의 종류보다는 물질에 영향을 더 크게 받는 것을 확인할 수 있었다. 광중성자 발생이 적은 표적 및 조준기를 선택하여 운영하는 것이 가장 적극적인 방사선 방호가 될 것이다. 따라서, 본 연구는 컨테이너 보안 검색용 선형가속기 도입 및 운영 그리고 방사선 방호에 유용한 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.