방사선 측정기로 사용되는 원통형 전리함의 위치별 반응 함수를 좁은 방사선장에서 측정하였다. 광자선 에너지 4MV, 6MV, 15MV, 전리함 내경 0.5cm~3.05cm 인 전리함들에 대하여 방사선면의 크기를 0.2$\times$20$\textrm{cm}^2$로 하여 물속 10cm 깊이에서 전리함 반응함수를 측정하였다. 좁은 방사선면의 선량분포 profile 을 EGS4(Electron Gamma Shower 4) 몬테카를로 시뮬레이션 코드를 이용하여 계산하였고, 이 결과를 측정된 전리함의 반응 함수 값에서 되겹말림 (deconvolution) 기법으로 제거하여 순수하게 $\delta$함수 모양의 방사선장으로부터 측정된 반응함수로 보정하였다. 전리함 반응함수는 보정전에는 에너지에 따라 다르게 나타났으나 EGS4 계산으로 얻어진 선량분포 프로파일 (profile)을 보정한 결과 전리함 반응 함수는 에너지와 무관한 것으로 나타났다.
갑상선암 진단 방사성의약품인 $^{123}I$ 생산을 목적으로 한 가스타겟챔버를 개발하고 MCNPX를 이용해 30MeV 빔에너지 가 가스타겟챔버에 어떻게 들어가는지와 들어갔을 경우의 $^{124}Xe$와 핵반응은 어떻게 발생하는지를 모델링하였다. 빔에너지 가 확산되어 가스타겟챔버 내경에 맞아 에너지 손실이 생긴다. 그것은 즉 손실된 에너지가 열로 바뀜으로 타겟챔버가 변형이 일어나기 않게 냉각수를 이용한다. 쿨링시스템도 타겟챔버를 효율적으로 냉각하기위해 냉각수라인을 나선형으로 설계하였다. KIRAMS에서 보유하고 있는 사이크로트론 C30을 이용하여 30MeV 에너지에 100A 빔을 조사해 $^{124}Xe(p,2n)$, $^{124}Xe(p,n)$, $^{124}Xe(p,pn)$ 각각의 핵반응이 일어나는걸 알 수 있었고 생산량을 예측 할 수 있었다.
중성자 및 전자 그리고 광자 수송코드인 MCNP 4A코드를 이 용하여 ANSI N13.32에 제안된 말단팬텀과 한국원자력연구소 제작한 말단팬텀 각각에 대하여 감마선량당량환산인자를 커마근사법에 근거하여 계산하였다. 본 계산은 $15keV{\sim}1.5MeV$ 에너지영역에 대해 단일광자에너지 선원을 고려하였으며 이러한 단일광자에너지함수로서 계산한 공기커마에 대한 선량당량의 비로서 선량당량환산인자를 이론적으로 도출하였다. 본 연구에서 이론적 방법으로 도출한 ANSI와 KAERI의 말단팬텀 각각에 대한 광자선량당량환산인자를 ANSI N13.32의 실험적 방법에 의해 제시된 값들과 비교한 결과 50keV 이상의 단일 광자에너지영역에서는 실험적 방법에 의한 값들과 최대차이 5.7% 내에서 잘 일치함을 보였다. 그러나 40 keV 이하의 에너지영역에서는 본 연구의 계산 결과가 최대 13.6%까지 낮게 평가됨을 알 수 있었으며, 이러한 차이는 낮은 에너지영역에서 두드러지는 단일에너지의 생성과 관련된 실험의 불확실성과 MCNP코드에서 모사한 Geometry의 영향에 기인하는 것으로 사료된다.
로터 블레이드의 구조변형을 포함한, 제자리 비행하는 로터 블레이드의 공력해석을 수행하였다. 와류포획능력을 향상시킨 전산유체 코드와 간단한 오일러-베르누이 보 모델에 기반을 둔 구조역학 방정식을 결합시켜 회전익 유동에 대한 연계 계산을 수행하였으며 계산결과 타당한 로터블레이드 구조변형 및 공력특성을 얻었다.
A high-Power continuous-wave (CW) ten-vane double-strapped magnetron oscillator has been investigated using three-dimensional (3D) particle-in-cell (PIC) numerical simulation code, MAGIC3D. The resonant modes and their resonant frequencies of the ten-vane strapped magnetron resonator were obtained to show a large mode separation near the ${\pi}$-mode. An electron cloud formed in an anode-cathode gap, called an interaction space was confined well enough to result in no leakage current. Five spokes were clearly observed in the electron cloud, which definitely ensured the ${\pi}$-mode oscillation in the ten-vane magnetron. Numerical simulations predicted that the saturated microwave output power measured at the coaxial output port was 5.41 kW at the microwave frequency of 893 MHz, corresponding to a power conversion efficiency of 72.6% when the external axial magnetic field was 1150 gauss and the electron beam voltage and current were 6 kV and 1.25 A, respectively.
A new ultrasound imaging technique based on simultaneous multiple transmit focusing using orthogonal modified Golay codes is presented. modified Golay codes are used to increase signal-to-noise-ratio(SNR) and maximize the transmit power efficiency(TPE). Conventional Golay codes consist of a pair of complementary codes with same length and can be compressed into a delta-like signal due to their complementary property. In the present work, two modified Golay codes focused at different depths are transmitted at the same time, which are mutually orthogonal. On receive, these orthogonal modified Golay codes are separately compressed into two short pulses and individually focused. These two focused beam are combined to form a frame of image with improved lateral resolution. Computer simulations are performed to verity the proposed method improves the lateral resolution of image compared with the conventional echo system.
Generally significant reinforcement is used in nuclear power plant structures and may cause potential problems when concrete is poured. In particular pouring concrete into structural member joint area is more difficult than other areas since the joint area is very congested due to the crossed bars and the embedded plates, The purpose of this study is to solve these problems by applying Gr.80(550MPa) shear bars to containment structures of nuclear power plant. In order to apply them to containment structures, it is necessary to change ASME-CC code (ASME Sec.III Div.2). The structural performance tests of wall & beam have been done to compare Gr.80(550Mpa) with Gr.60(420MPa) shear bars. The test results and code change proposal were presented to ASME-CC Committee last year and the discussion for code change will be expected to proceed in the near future.
Neutron radiography has been widely used in many research areas due to its different characteristics from X-rays. Neutron tomography is a powerful tool because it can clearly show the inside of an object that the eye cannot see. However, generally, commercial software is used for the reconstruction of neutron tomography. It means that maintenance costs are incurred and analysis is inefficient in some cases. In this respect, our own image processing code is required to reconstruct neutron images efficiently. In this study, an image processing code is developed for reconstruction of cross-sectional images from neutron radiography taken from the side of the object. Using the developed code, cross-sectional images of the sample are successfully reconstructed.
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.
최근 들어 방사선 수송이론, 컴퓨터 하드웨어 성능, 및 병렬 연산 기법의 발전에 힘입어, 몬테카를로 기반의 선량계산 기법을 임상에 적용할 수 있게 되었다. 임상적용을 위해 개발된 몬테카를로 기반 선량계산 코드간의 계산 소요 시간과 정확도를 비교할 목적으로 제13차 ICCR (International Conference on the use of Computers in Radiation Therapy, Heidelberg, Germany, 2000) 학술대회에서 벤치마킹 절차서가 제안되었다. 최근, 본원에서도 임상적용을 목표로 28개의 인텔 펜티움 프로세서로 구성된 Linux cluster 시스템을 구축하고, 여기에 몬테카를로 선량계산을 위한 BEAMnrc 코드를 설치하였다. 본 연구의 목적은 위에서 제안된 벤치마킹 절차를 수행하여 본원에서 구축한 몬테카를로 선량계산 시스템의 정량적 성능 평가를 시도하고자 하는 것이었다. 벤치마킹 절차는 크게 다음의 세 과정으로 구성되어 있다. a) 30.5 cm $\times$ 39.5 cm $\times$ 30 cm 의 팬톰(5 ㎣ voxels) 에 대한 통계적 불확정도 2%이내 결과를 얻기 위한 광자선 선량계산 속도. b) 위 팬톰에 대한 전자선의 선량계산 속도. c) 비균질 평판 매질로 구성된 팬톰내 광자선 및 전자선의 선량계산 결과를 EGSr/PRESTA 계산 결과와 비교 제시. 18 MV 광자선에 대해 선량계산 속도 평가 결과 5.5분이 소용되었다. 전자선의 경우, 실제 계산 시간은 광자선에 비해 약 10배 정도 빨랐으나, 병렬 연산을 처리하기 위해 소용되는 추가 시간 때문에 전체 계산에 소요되는 시간은 광자선과 비슷하였다. 본 원에서 사용한 몬테카를로 코드는 EGSnrc로써 EGS4의 개선 버전으로 이들 간의 정확도 비교는 큰 의미가 없을 것으로 판단된다. 하지만 두 계산 결과가 기대했던 바와 같이 매우 잘 일치하였다. 결론적으로, 본원에서 구축한 몬테카를로 치료계획시스템은 임상적용에 무리가 없을 것으로 판단하였다. 추후 본 시스템을 본원에서 사용하는 상용 치료계획시스템과 인터페이스를 개발하여, 통합환경을 구축함으로써, 몬테카를로 기반의 치료계획시스템의 임상적용과 관련된 연구들을 수행해 나갈 계획이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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