The computation of the solid angle and the detector efficiency is considering to be one of the most important factors during the measuring process for the radioactivity, especially the cylindrical γ-ray NaI(Tl) detectors nowadays have applications in several fields such as industry, hazardous for health, the gamma-ray radiation detectors grow to be the main essential instruments in radiation protection sector. In the present work, a generic numerical simulation method (NSM) for calculating the efficiency of the γ-ray spectrometry setup is established. The formulas are suitable for any type of source-to-detector shape and can be valuable to determine the full-energy peak and the total efficiencies and P/T ratio of cylindrical γ-ray NaI(Tl) detector setup concerning the truncated conical radioactive source. This methodology is based on estimate the path length of γ-ray radiation inside the detector active medium, inside the source itself, and the self-attenuation correction factors, which typically use to correct the sample attenuation of the original geometry source. The calculations can be completed in general by using extra reasonable and complicate analytical and numerical techniques than the standard models; especially the effective solid angle, and the detector efficiency have to be calculated in case of the truncated conical radioactive source studied condition. Moreover, the (NSM) can be used for the straight calculations of the γ-ray detector efficiency after the computation of improvement that need in the case of γ-γ coincidence summing (CS). The (NSM) confirmation of the development created by the efficiency transfer method has been achieved by comparing the results of the measuring truncated conical radioactive source with certified nuclide activities with the γ-ray NaI(Tl) detector, and a good agreement was obtained after corrections of (CS). The methodology can be unlimited to find the theoretical efficiencies and modifications equivalent to any geometry by essential sufficiently the physical selective considered situation.
Gamma-radiation dose rates were measured at 77 points around the Ogcheon lower phyllite zone (og2) in Goesan County, Korea, using gamma-ray spectrometry. Sample K contents were in the range 1.8-8.8% (average 4.6%), highest in Kgr. The eU contents were 0.2-217.9 ppm (average 16.7 ppm), highest in og2 (median 29.6 ppm). The eTh contents were 11.9-76.5 ppm (average 29.5 ppm) and the average eTh content of Kgr was 45.4 ppm, higher than those of Ogcheon meta-sedimentary rocks (og1, og2, and og3) (26.6-30.6 ppm). Except for some high-uranium sites in og2, 40K is the main radioactive material contributing to the gamma-radiation dose in the study area. Our results indicate that the outdoor effective dose rate of the area is 0.08-1.71 mSv y-1 (average 0.28 mSv y-1), with most areas apart from three points in og2 displaying dose rates <1 mSv y-1, which is the normal natural radiation background level.
Airborne Gamma Ray Spectrometry (AGRS) with its important applications such as gathering radiation information of ground surface, geochemistry measuring of the abundance of Potassium, Thorium and Uranium in outer earth layer, environmental and nuclear site surveillance has a key role in the field of nuclear science and human life. The Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), with its advanced numerical unconstrained nonlinear optimization in collaboration with Artificial Neural Networks (ANNs) provides a noteworthy opportunity for modern AGRS. In this study a new AGRS system empowered by ANN-BFGS has been proposed and evaluated on available empirical AGRS data. To that effect different architectures of adaptive ANN-BFGS were implemented for a sort of published experimental AGRS outputs. The selected approach among of various training methods, with its low iteration cost and nondiagonal scaling allocation is a new powerful algorithm for AGRS data due to its inherent stochastic properties. Experiments were performed by different architectures and trainings, the selected scheme achieved the smallest number of epochs, the minimum Mean Square Error (MSE) and the maximum performance in compare with different types of optimization strategies and algorithms. The proposed method is capable to be implemented on a cost effective and minimum electronic equipment to present its real-time process, which will let it to be used on board a light Unmanned Aerial Vehicle (UAV). The advanced adaptation properties and models of neural network, the training of stochastic process and its implementation on DSP outstands an affordable, reliable and low cost AGRS design. The main outcome of the study shows this method increases the quality of curvature information of AGRS data while cost of the algorithm is reduced in each iteration so the proposed ANN-BFGS is a trustworthy appropriate model for Gamma-ray data reconstruction and analysis based on advanced novel artificial intelligence systems.
Srivastava, Alok;Chahar, Vikash;Chauhan, Neeraj;Krupp, Dominik;Scherer, Ulrich W.
Journal of Radiation Protection and Research
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v.47
no.1
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pp.16-21
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2022
Background: Epidemiological observations such as mental retardation, physical deformities, etc., in children besides different types of cancer in the adult population of the Malwa region have been reported. The present study is designed to get insight into the role of naturally occurring radioactive material (NORM) in causing detrimental health effects observed in the general population of this region. Materials and Methods: Deep soil samples were collected from different locations in the Malwa region. Their activity concentrations were determined using low-level background gammaray spectrometry. High efficiency and high purity germanium detector capped in a lead-shielded chamber having a resolution of 1.8 keV at 1,173 keV and 2.0 keV at the 1,332 keV line of 60Co was used in the present work. Data were evaluated with Genie-2000 software. Results and Discussion: Mean activity concentrations of 238U, 232Th, and 40K in deep soil were found to be 101.3 Bq/kg, 65.8 Bq/kg, and 688.6 Bq/kg, respectively. The mean activity concentration of 238U was found to be three and half times higher than the global average prescribed by the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). It was further observed that the activity concentration of 232Th and 40K has a magnitude that is nearly one and half times higher than the global average prescribed by UNSCEAR. In addition, the radioisotope 137Cs which is likely to have its origin in radiation fallout was also observed. It is postulated that the NORM present in high quantity in deep soil somehow get mobilized into the water aquifers used by the general population and thereby causing harmful health problems. Conclusion: It can be stated that the present work has been able to demonstrate the use of low background gamma-ray spectrometry to understand the role of NORM in causing health-related effects in a general population of the Malwa region of Punjab, India.
Noureddine, Salam F.;Abbas, Mahmoud I.;Badawi, Mohamed S.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.10
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pp.3421-3430
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2021
Spherical NaI(Tl) detectors are used in gamma-ray spectrometry, where the gamma emissions come from the nuclei with energies in the range from a few keV up to 10 MeV. A spherical detector is aimed to give a good response to photons, which depends on their direction of travel concerning the detector center. Some distortions in the response of a gamma-ray detector with a different geometry can occur because of the non-uniform position of the source from the detector surface. The present work describes the calibration of a NaI(Tl) spherical detector using both an experimental technique and a numerical simulation method (NSM). The NSM is based on an efficiency transfer method (ETM, calculating the effective solid angle, the total efficiency, and the full-energy peak efficiency). Besides, there is a high probability for a source-to-detector distance less than 15 cm to have pulse coincidence summing (CS), which may occur when two successive photons of different energies from the same source are detected within a very short response time. Therefore, γ-γ ray CS factors are calculated numerically for a 152Eu radioactive cylindrical source. The CS factors obtained are applied to correct the measured efficiency values for the radioactive volumetric source at different energies. The results show a good agreement between the NSM and the experimental values (after correction with the CS factors).
For the quantitative evaluation and assessment of radiation exposure from terrestrial component of natural environmental radiation, successive thermoluminescence dosimetry and periodical in-situ gamma ray spectrometry were carried out for a period of 24 months. LiF PTFE dise TLDs and $3&{\phi}{\times}3'$cylindrical NaI(Tl)scintill ation detector in association of portable multichannel analyzer (4096 ch) were used in this study. The doses measured were evaluated and assessed in terms of effective dose equivalent. As a concomitant output, the dose equivalent due to ionizing component of cosmic ray was able to be evaluated. According to the results obtained in terms of variance weighted mean, the annual effective dose equivalents of terrestrial gamma ray and cosmic ray ionizing component in Taejeon area came out to be $564{\pm}4\;{\mu}Sv(64.8{\pm}0.5nSv{\cdot}h^{-1}$ and $300{\pm}2\;{\mu}Sv(34.3{\pm}0.2nSv{\cdot}h^{-1}$, respectively, which are reasonable comparably with that appeared in UNSCEAR Report[28]as per caput annual effective dose equivalent in 'areas of normal background radiation'.
A comprehensive approach for modeling the pulse height spectra of gamma-ray detectors from passing radioactive cloud in a case of accident at NPP has been developed. It involves modeling the transport of radionuclides in the atmosphere using Lagrangian stochastic model, WRF meteorological processor with an ARW core and GFS data to obtain spatial distribution of radionuclides in the air at a given moment of time. Applying representation of the cloud as superposition of elementary sources of gamma radiation the pulse height spectra are calculated based on data on flux density from point isotropic sources and detector response function. The proposed approach allows us to obtain time-dependent spectra for any complex radionuclide composition of the release. The results of modeling the pulse height spectra of the scintillator detector NaI(Tl) Ø63×63 mm for a hypothetical severe accident at a NPP are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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