• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제51권1호
• /
• pp.275-283
• /
• 2019

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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제3권1호
• /
• pp.13-20
• /
• 2003

Both MgO and $Sc_2O_3$ are shown to provide low interface state densities (in the $10^{11}{\;}eV^{-1}{\;}cm{\;}^{-2}$ range)on n-and p-GaN, making them useful for gate dielectrics for metal-oxide semiconductor(MOS) devices and also as surface passivation layers to mitigate current collapse in GaN/AlGaN high electron mobility transistors(HEMTs).Clear evidence of inversion has been demonstrated in gate-controlled MOS p-GaN diodes using both types of oxide. Charge pumping measurements on diodes undergoing a high temperature implant activation anneal show a total surface state density of $~3{\;}{\times}{\;}10^{12}{\;}cm^{-2}$. On HEMT structures, both oxides provide effective passivation of surface states and these devices show improved output power. The MgO/GaN structures are also found to be quite radiation-resistant, making them attractive for satellite and terrestrial communication systems requiring a high tolerance to high energy(40MeV) protons.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제18권2호
• /
• pp.163-173
• /
• 2001

본 논문에서는 아리랑 2호가 운용될 궤도의 우주방사능 환경 및 single event 영향(SEE)에 관하여 분석하였다. 위성체 외부 및 내부 방사능 환경으로서 지구 자기장 내부에 포획되어 활동하는 포획된 양자, 태양 및 태양계 외부에서 전달되는 SEP(solar energetic particle) 및 GCR(galactic cosmic ray)고 에너지 입자에 대하여 양자와 중이 온으로 구분하여 그들의 스펙트럼을 분석하였다. 아리랑 2호 전자소자로 사용 예정인 Intel 계열 80386 마이크로 프로세서 CPU에 대한 SEU 및 SEL발생률을 추정하였다. 분석결과, 정상적인 조건에서 포획된 양자나 고 에너지 양자에 의한 SEU 영향은 아리랑 2호 위성이 운용되는 3년동안 발생하지 않을 것으로 추정된다. 반면에, GCR 중이온에 의한 SEU 발생은 운용 중에 수차례 발생할 수 있는 것으로 추정되었다. 아리랑 2호는 탑재 소프트웨어의 프로세서 CPU오류 감지기능을 이용하여 SEU발생에 대처할 수 있는 시스템 레벨의 설계를 반영하고 있다.

• 대한핵의학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.286-293
• /
• 1991

$^{123}I$, which is applied for the thyroid and other in vivo kinetic study, has a special role in life sciences. The 159 KeV $\gamma-ray$ from $^{123}I$ is almost ideally appropriate for the current imaging instrumentation. Its decay mode (electron capture) and short half-life (13.3 hr) reduced the burden of radiation dose to the patients, and its chemical property makes it easy to synthesize the labelling compounds. In this experiment, the production of $^{123}I$ via the nuclear reaction $^{124}Te(p,2n)^{123}I$ with 28 MeV protons was sutdied. $TeO_2$ is used as a target material, because it has good physical properties. The target was prepared with $TeO_2$ powder and was molten into a ellipsoidal cavity (a=14 mm, b=10 mm, $270.8mg/cm^2$ thick) of pure platinum. The irradiation was carried out in the external proton beam with incident energies range from 28 MeV to 22 MeV, and current was $30{\mu}A$. The loss of $TeO_2$ target was significantly reduced by using $4\pi-cooling$ system in irradiation. The dry distillation method was adopted for the separation of $^{123}I$ from irradiated target, and when it was kept 5 minutes at $780^{\circ}C$, its result was quantitative. The loss of the target material $(TeO_2)$ was below 0.2% for each production run and $^{123}I$ from the dry distillation apparatus was captured with 0.01 N NaOH in $Na^{123}I$ form, then the pH of the solution was adjusted to $7.5\sim9.0$ with HC1/NaOH. The $Na^{123}I$ solution was passed through $0.2{\mu}m$ membrane filter, and sterilized under high pressure and temperature for 30 minutes. The production of $^{123}I$ is acceptable for clinical application based on the quality of USP XXI.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제41권2호
• /
• pp.123-131
• /
• 2016

Background: With the increase in the number of particle accelerator facilities under either operation or construction, the accurate calculation using Monte Carlo codes become more important in the shielding design and radiation safety evaluation of accelerator facilities. Materials and Methods: The calculations with different physics models were applied in both of cases: using only physics model and using the mix and match method of MCNPX code. The issued conditions were the interactions of 600 MeV proton and $290MeV{\cdot}n^{-1}$ oxygen with a carbon target. Both of cross-section libraries, JENDL High Energy File 2007 (JENDL/HE-2007) and LA150, were tested in this calculation. In the case of oxygen ion interactions, the calculation results using LAQGSM physics model and JENDL/HE-2007 library were compared with D. Satoh's experimental data. Other Monte Carlo calculations using PHITS and FLUKA codes were also carried out for further benchmarking study. Results and Discussion: It was clearly found that the physics models, especially intra-nuclear cascade model, gave a great effect to determine proton-induced secondary neutron spectrum in MCNPX code. The variety of physics models related to heavy ion interactions did not make big difference on the secondary particle productions. Conclusion: The variations of secondary neutron spectra and particle transports depending on various physics models in MCNPX code were studied and the result of this study can be used for the shielding design and radiation safety evaluation.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권10호
• /
• pp.3344-3351
• /
• 2021

The Rare Isotope Science Project was launched in 2011 in Korea toward constructing the Rare isotope Accelerator complex for ON line experiments (RAON). RAON will house several experimental systems, including the Muon Spin Rotation/Relaxation/Resonance (μSR) facility in High Energy Experimental Building B. This facility will use 600-MeV protons with a maximum current of 660 pμA and beam power of 400 kW. The key μSR features will facilitate projects related to condensed-matter and nuclear physics. Typical experiments require a few million surface muons fully spin-polarized opposite to their momentum for application to small samples. Here, we describe the design of a muon transport beam line for delivering the requisite muon numbers and the electromagnetic-component specifications in the μSR facility. We determine the beam-line configuration via beam-optics calculations and the transmission efficiency via single-particle tracking simulations. The electromagnet properties, including fringe field effects, are applied for each component in the calculations. The designed surface-muon beamline is 17.3 m long, consisting of 2 solenoids, 2 dipoles affording 70° deflection, 9 quadrupoles, and a Wien filter to eliminate contaminant positrons. The average incident-muon flux and spin rotation angle are estimated as 5.2 × 10⁶ μ⁺/s and 45°, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제55권6호
• /
• pp.2335-2347
• /
• 2023

As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm³ to 4.14 g/cm³, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm³, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm³ with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.

• 우주기술과 응용
• /
• 제3권4호
• /
• pp.333-341
• /
• 2023

본 연구는 국내 100 MeV 양성자가속기와 우주부품시험센터 우주전문시험시설기반을 활용하여 우주부품의 우주 방사선환경 시험검증 기술을 개발하고자 한다. 우주개발의 진전에 따라 고도화된 위성의 임무는 위성의 핵심부품인 메모리 등에 고집적 회로를 필수적으로 사용하고, 태양전지, 광학센서 및 opto-electronics 등 부수 장치에 반도체 소자의 활용이 증가하고 있다. 특히, 전자부품을 우주에 적용하기 위해서는 우주환경 시험을 반드시 거쳐야 하며, 그 중 가장 중요한 것이 고 에너지 방사선환경에서의 우주부품시험이다. 따라서 이에 필요한 우주 방사선 환경 구현 시설을 갖추어 체계적인 시험절차를 수립할 필요가 있다. 한국산업기술시험원 우주부품시험센터는 메모리 부품에 대한 방사선 시험 장치를 제작하고 이를 이용한 메모리 방사선 영향 평가 시험을 수행하였다. 경주양성자가속기에서 100 MeV 양성자를 활용하여 한국에서 활용가능한 수준의 방사선 시험을 진행하였다. 이러한 시험을 통해 메모리 반도체에서 나타나는 single event upset을 관찰할 수 있었다. 향후 해당 시험을 체계화하여 우주산업화에 기반을 마련하고자 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제26권1호
• /
• pp.42-51
• /
• 2015

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.47-51
• /
• 2010

목 적: 고 에너지 양성자치료에 있어서 Air gap (환자와 Beam 사출구 사이의 거리)의 변화는 Lateral Penumbra의 증가로 불필요한 조사야를 형성할 수 있고, 치료부위에서 최대선량 증가와 최소선량 감소로 선량분포의 균질성을 저하시킬 수 있다. 이에 Air gap 변화에 따른 선량분포에 대해 비교, 연구해 보고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 양성자치료를 받은 Lung, Liver 환자 6명을 선정하여 크기가 다른 조사야 A와 조사야 B에서 Air gap을 2, 4, 6, 8, 10 cm로 설정하여 Proton external beam planning system을 통해 치료계획을 세웠다. Air gap에 따른 Lateral Penumbra 영역 및 DVH (Dose Volume Histogram)를 비교하고 PCTV영역의 최대선량 및 최소선량 값을 비교하였다. 또한 PCTV내에 선량의 균질성을 알기 위하여 Homogeneity index값을 비교, 분석하였다. 결 과: 각각의 조사야에서 Air gap의 변화(2, 4, 6, 8, 10 cm)에 따른 Lateral Penumbra영역을 분석한 결과 조사야 A에서 Air gap 2~10 cm변화에 따라 평균 1.36~1.75 cm까지 약 28.7%가 지속적으로 증가하였고 조사야 B에서 평균 1.36~1.79 cm까지 약 31.6%가 지속적으로 증가하였다. DVH를 분석한 결과 최대선량의 상대선량 백분율은 Air gap 2~10 cm일 때 평균 108.1%에서 평균 110.3%까지 약 2.03%가 지속적으로 증가하였고 최소선량의 상대선량 백분율은 평균 93.9%에서 평균 90.8%까지 약 3.31%가 지속적으로 감소하였다. Homogeneity index값은 평균 Air gap 2~10 cm까지 1.09~2.6으로 2배 이상 증가하였다. 결 론: 양성자 치료에 있어서 Air gap이 증가함에 따라 Lateral Penumbra 영역이 증가함을 알 수 있었고, 치료부위에서 최대선량 값의 증가와 최소선량 값의 감소로 인하여 Homogeneity index값이 증가함으로써 PCTV내에 Beam의 균질성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 이에 추후 양성자치료시 Air gap을 줄이기 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.