The high efficiency moderated-type neutron spectrometer and doseequivalent counter were developed for the measurement of low level environmental neutrons. By using these detectors, the neutron energy spectra and dose equivalent rates due to skyshine effect were measured in the environment surrounding the accelerator facilities and also the altitude variation of cosmic ray neutrons in the aircraft flying over Japan.
Bangho Shin;Yumi Lee;Ji Won Choi;Soo Min Lee;Hyun Joon Choi;Yeon Soo Yeom
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.1949-1958
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2023
The International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 116 was released to provide a comprehensive dataset of the dose coefficients (DCs) for external exposures produced with the adult reference voxel phantoms of ICRP Publication 110. Although an advanced skeletal dosimetry method for photons and neutrons using fluence-to-dose response functions (DRFs) was introduced in ICRP Publication 116, the ICRP-116 skeletal DCs were calculated by using the simple method conventionally used (i.e., doses to red bone marrow and endosteum approximated by doses to spongiosa and/or medullary cavities). In the present study, the photon and neutron DRFs were used to produce skeletal DCs of the ICRP-110 reference phantoms, which were then compared with the ICRP-116 DCs. For photons, there were significant differences by up to ~2.8 times especially at energies <0.3 MeV. For neutrons, the differences were generally small over the entire energy region (mostly <20%). The general impact of the DRF-based skeletal DCs on the effective dose calculations was negligibly small, supporting the validity of the ICRP-116 effective DCs despite their skeletal DCs derived from the simple method. Meanwhile, we believe that the DRF-based skeletal DCs could be beneficial in better estimates of skeletal doses of individuals for risk assessments.
Recently, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) has developed the Mesh-type Reference Computational Phantoms (MRCPs) for adult male and female to overcome the limitations of the current Voxel-type Reference Computational Phantoms (VRCPs) described in ICRP Publication 110 due to the limited voxel resolutions and the nature of voxel geometry. In our previous study, the MRCPs were used to calculate the dose coefficients (DCs) for idealized external exposures of photons and electrons. The present study is an extension of the previous study to include three additional particles (i.e., neutrons, protons, and helium ions) into the DC library by conducting Monte Carlo radiation transport simulations with the Geant4 code. The calculated MRCP DCs were compared with the reference DCs of ICRP Publication 116 which are based on the VRCPs, to appreciate the impact of the new reference phantoms on the DC values. We found that the MRCP DCs of organ/tissue doses and effective doses were generally similar to the ICRP-116 DCs for neutrons, whereas there were significant DC differences up to several orders of magnitude for protons and helium ions due mainly to the improved representation of the detailed anatomical structures in the MRCPs over the VRCPs.
Kim, Jin-Kyu;Lee, Young-Keun;Kim, Jae-Sung;Shin, Hae-Shick;Hyun, Soung-Hee
Journal of Radiation Protection and Research
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v.25
no.2
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pp.67-73
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2000
The effects of combined irradiation of neutrons and ${\gamma}$-rays were analysed by means of Tradescantia stamen hair (TSH) assay. Potted plants were irradiated with $0{\sim}2$ Gy of ${\gamma}$-rays. For the combined treatments, the plants were irradiated with neutrons from $^{252}Cf$ 24 hours before or after ${\gamma}$-irradiation. The slopes of dose-response curves were 5.98, 6.17 and 7.48, in ${\gamma}$-rays, ${\gamma}$-rays+neutrons, and neutrons+${\gamma}$ -rays irradiated groups, respectively. The biological efficacy of radiations in the induction of pink mutations increased by 25% in neutrons+${\gamma}$-rays irradiated group, while it increased by 12% in ${\gamma}$-rays+neutrons irradiated group. The combined irradiation with two kinds of radiations results in the different efficacy of radiation depending on the order of irradiations, which is of great importance in the related fields such as sterilization and radiotherapy.
Park, Cheol-Soo;Lim, Cheong-Hwan;Jung, Hong-Ryang;Shin, Seong-Soo
Journal of radiological science and technology
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v.31
no.4
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pp.415-417
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2008
This study is to measure the radiation dose of neutrons generated by the particle accelerator during X-ray (photon) treatment with a neutron detection method by using CR-39, and to research how the generation of neutrons may incur problems associated with radiation doses for patient treatment when using high energy photons for cancer treatment as a clinical application. The findings are summarized as follows : The results showed that average 0.35mSv was measured with exposure of 1Gy photon in case of fast neutron, 0.65mSv with exposure of 2Gy photon, 1.82mSv exposure of 5Gy, 0.26mSv with exposure of 1Gy photon in case of thermal neutron, 0.56mSv with exposure of 2Gy photon, and 1.23mSv with exposure of 5Gy of photon. By measuring the occurrence of neutron by using Wedge Filter, it has been confirmed that the occurrence of neutrons increased when using Wedge Filter. The results also showed that more neutrons were detected over the existing experiments when using an SRS Cone requiring high doses of radiation. Total 2.85mSv neutrons were found on the average with exposure of 5Gy photon in case of fast neutron and 1.37mSv neutrons were found on the average with exposure of 5Gy photon in case of thermal neutron. During the general treatment, about 1.6 times more neutrons over 5Gy photon were found in case of fast neutron and about 1.12 time more neutrons over 5Gy photon were found in case of thermal neutron.
In this paper, we measured the radiation dose of a fuel handling machine of the CANDU type Wolsong nuclear reactor directly during operation, in spite of the high radiation level. In this paper we will describe the sensor development, measurement techniques, and results of our study. For this study, we used specially developed semiconductor sensors and matching dosimetry techniques for the mixed radiation field. MOSFET dosimeters with a thin oxide, that are tuned to a high dose, were used to measure the ionizing radiation dose. Silicon diode dosimeters with an optimum area to thickness ratio were used for the radiation damage measurements. The sensors are able to distinguish neutrons from gamma/X-rays. To measure the radiation dose, electronic sensor modules were installed on two locations of the fuel handling machine. The measurements were performed throughout one reactor maintenance cycle. The resultant annual cumulative dose of gamma/X-rays on the two spots of the fuel handling machine were 18.47 Mrad and 76.50 Mrad, and those of the neutrons were 17.51 krad and 60.67 krad. The measured radiation level is high enough to degrade certain cable insulation materials that may result in electrical insulation failure.
Lee, Chaeyeong;Lee, Sangmin;Chung, Kwangzoo;Han, Youngyih;Chung, Yong Hyun;Kim, Jin Sung
Progress in Medical Physics
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v.27
no.3
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pp.162-168
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2016
Proton therapy is increasingly being actively used in the treatment of cancer. In contrast to photons, protons have the potential advantage of delivering higher doses to the cancerous tissue and lower doses to the surrounding normal tissue. However, a range shifter is needed to degrade the beam energy in order to apply the pencil beam scanning technique to tumors located close to the minimum range. The secondary neutrons are produced in the beam path including within the patient's body as a result of nuclear interactions. Therefore, unintended side effects may possibly occur. The research related to the secondary neutrons generated during proton therapy has been presented in a variety of studies worldwide, since 2007. In this study, we measured the magnitude of the secondary neutron dose depending on the location of the detector and the use of a range shifter at the beam nozzle of the proton scanning mode, which was recently installed. In addition, the production of secondary neutrons was measured and estimated as a function of the distance between the isocenter and detector. The neutron dose was measured using WENDI-II (Wide Energy Neutron Detection Instruments) and a Plastic Water phantom; a Zebra dosimeter and 4-cm-thick range shifter were also employed as a phantom. In conclusion, we need to consider the secondary neutron dose at proton scanning facilities to employ the range shifter reasonably and effectively.
Background: The National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology-National Institute of Radiological Sciences (QST-NIRS) has continuously investigated the undesired radiation exposure in ion beam radiotherapy mainly in carbon-ion radiotherapy (CIRT). This review introduces our investigations on the secondary neutron dose in CIRT with the broad and scanning beam methods. Materials and Methods: The neutron ambient dose equivalents in CIRT are evaluated based on rem meter (WENDI-II) measurements. The out-of-field organ doses assuming prostate cancer and pediatric brain tumor treatments are also evaluated through the Monte Carlo simulation. This evaluation of the out-of-field dose includes contributions from secondary neutrons and secondary charged particles. Results and Discussion: The measurements of the neutron ambient dose equivalents at a 90#x00B0; angle to the beam axis in CIRT with the broad beam method show that the neutron dose per treatment dose in CIRT is lower than that in proton radiotherapy (PRT). For the scanning beam with the energy scanning technique, the neutron dose per treatment dose in CIRT is lower than that in PRT. Moreover, the out-of-field organ doses in CIRT decreased with distance to the target and are less than the lower bound in intensity-modulated radiotherapy (IMRT) shown in AAPM TG-158 (American Association of Physicists in Medicine Task Group). Conclusion: The evaluation of the out-of-field doses is important from the viewpoint of secondary cancer risk after radiotherapy. Secondary neutrons are the major source in CIRT, especially in the distant area from the target volume. However, the dose level in CIRT is similar or lower than that in PRT and IMRT, even if the contributions from all radiation species are included in the evaluation.
Rare isotope beam facilities require shielding data in early stage of their design. There is much less shielding data on neutrons from the reactions between heavy ion beams and matter than the data on neutrons produced by protons. The purpose of the present work is to produce and thus increase the amount of shielding data on neutrons generated by high-energy heavy ion beams based on the RAON in-flight fragment facility. Calculations were performed with the computational Monte Carlo codes PHITS and MCNPX. The secondary neutron source terms were evaluated at 550 MeV/u for Ca, Kr, and Sn and at 400 MeV/u for U ions on a graphite target. Source terms and attenuation lengths were obtained by fitting the ambient dose equivalent inside an ordinary concrete shield.
The energy spectra and dose calculations were performed for secondary neutrons from a 24 MV LINAC using MCNPX code (V2, 4, 0). The energy spectra for neutrons and photons emitted from the LINAC head, and absorbed dose to water were calculated in water phantom. The absorbed doses calculated with Monte Carlo were $0.66\~0.35$ mGy/photon Gy at the surface to d=5 cm, and calculated with interaction data was 0.52 mGy/photon Gy at the depth of electron equilibrium in water. We have shown that this work can be applied to dose estimation of neutrons from high energy LINAC through the comparison of our results with other results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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