• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.233-233
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• 2011

ECR 이온원을 가볍고 작게 하면서 운전을 단순화함으로써 유지보수를 최소화하는 것은 특히 의료용 중입자 가속기에서 매우 중요한 조건 중 하나가 된다. 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 의료용 중입자가속기의 이온원으로 영구자석형 ECR 이온원을 개념 설계하였다. 영구자석은 이온원 입출구에서 강력한 축방향 자장을 만들기 위한 솔레노이드 자석 두 개와 반경방향 자장을 만들어 주기 6극 자석으로 구성된다. 또한 축방향 자장 흐름을 효과적으로 만들어주기 위한 두 개의 링 형 자석을 추가하여 자장의 강도를 높였다. 그러나 영구자석으로만 만들어진 자장 구조는 제작과 동시에 고정이 되어 수정이 불가능하기 때문에 제작 후 매우 제한적인 운전영역을 가질 뿐 만 아니라 최악의 경우에는 운전조건을 찾지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 본 설계에서는 그림과 같이 두 개의 작은 보조 솔레노이드 전자석을 추가하여, 최소한의 운전조건으로 ECR 이온원의 공명영역을 결정하는 최소 자장의 구조뿐만 아니라 축방향 자장의 세기도 각각 능동적으로 제어할 수 있도록 하였다. 또한 마이크로파원으로는 TWT (Traveling Wave Tube)를 사용하여 10 GHz에서 14 GHz 까지 다양한 주파수에서 운전이 가능할 수 있도록 설계하였다. 이러한 설계를 통하여 다양한 운전조건을 가질 수 있는 안정된 ECR 이온원을 부피가 작으면서도 유지보수를 최소화하는 구조로 만들 수 있으며, 본 이온원은 탄소 다가 이온을 만들어내기 위한 목적뿐 만 아니라 다양한 중이온을 작은 규모로 만들어내기 위한 장치에서도 사용될 수 있다.

• Journal of radiological science and technology
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• v.44 no.4
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• pp.359-365
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• 2021

A heavy particle accelerator is a device that accelerates particles using high energy and is used in various fields such as medical and industrial fields as well as research. However, secondary neutrons and particle fragments are generated by the high-energy particle beam, and among them, the neutrons do not have an electric charge and directly interact with the nucleus to cause radiation of the material. Quantitative evaluation of the radioactive material produced in this way is necessary, but there are many difficulties in actual measurement during or after operation. Therefore, this study compared and evaluated the generated radioactive material in the concrete shield for protons and carbon ions of specific energy by using the simulation code FLUKA. For the evaluation of each energy of proton beam and carbon ion, the reliability of the source term was secured within 2% of the relative error with the data of the NASA Space Radiation Laboratory(NSRL), which is an internationally standardized data. In the evaluation, carbon ions exhibited higher neutron flux than protons. Afterwards, in the evaluation of radioactive materials under actual operating conditions for disposal, a large amount of short-lived beta-decay nuclides occurred immediately after the operation was terminated, and in the case of protons with a high beam speed, more radioactive products were generated than carbon ions. At this time, radionuclides of ⁴⁴Sc, ³H and ²²Na were observed at a high rate. In addition, as the cooling time elapsed, the ratio of long-lived nuclides increased. For nonparticulate radionuclides, ³H, ²²Na, and for particulate radionuclides, ⁴⁴Ti, ⁵⁵Fe, ⁶⁰Co, ¹⁵²Eu, and ¹⁵⁴Eu nuclides showed a high ratio. In this study, it is judged that it is possible to use the particle accelerator as basic data for facility maintenance, repair and dismantling through the prediction of radioactive materials in concrete according to the cooling time after operation and termination of operation.