PET images used in medical diagnoses are created using positron emitting radionuclides. The radiation used for imaging is generated at 0.511 MeV by p-annihilation. The CSDA range is the distance the particle radiation flew physically, and it is different from the range shown in PET images. This study proposes a novel method that uses radiological criteria to measure this range. The experiment was conducted by applying the MCNP6 simulation to positron emitting nuclides 18F, 11C, 13N, and 15O. Radiological criteria were based on the location of the p-annihilation event, which is also the image signal. Results showed the radiological range of positrons to be 2.3, 3.9, 5.0, and 7.9 mm for 18F, 11C, 13N, and 15O, respectively. The higher the positron energy, the larger its difference from the CSDA range. Positron emitting nuclide is being developed and studied as a nuclide for dosimetry or radiotherapy. Further research needs to be conducted into various positron ranges.
The fabrication process and the structure of PIN semiconductor detectors have been designed optimally by simulation for doping concentration and width of p+ layer, impurities re-contribution due to annealing and the current distribution due to guard ring at the sliced edges. The characteristics to radiation response has been also simulated in terms of Monte Carlo Method. The device has been fabricated on n type, $400\;{\Omega}cm$, orientation <100>, Floating-Zone silicon wafer using the simulation results. The leakage current density of $0.7nA/cm^2/100{\mu}m$ is achieved by this process. The good linearity of radiation response to Cs-137 was kept within the exposure ranges between 5 mR/h and 25 R/h. This proposed process could be applied for fabricating a PIN semiconductor detector for measuring individual dose.
This work presents the synthesis and preparation of a new glass system described by the equation of (70-x) B2O3-5TeO2 -20SrCO3-5ZnO -xBi2O3, x = 0, 1, 5, 10, and 15 mol. %, using the melt quenching technique at a melting temperature of 1100 ℃. The photon-shielding characteristics mainly the linear attenuation coefficient (LAC) of the prepared glass samples were evaluated using Monte Carlo (MC) simulation N-particle transport code (MCNP-5) at gamma-ray energy extended from 59 keV to 1408 keV emitted by the radioisotopes Am-241, Ba-133, Cs-137, Co-60, Na-22, and Eu-152. Furthermore, we observed that the Bi2O3 content of the glasses had a significantly stronger impact on the LAC at 59 and 356 keV. The study of the lead equivalent thickness shows that the performance of fabricated glass sample with 15 mol.% of Bi2O3 is four times less than the performance of pure lead at low gamma photon energy while it is enhanced and became two times lower the perforce of pure lead at high energy. Therefore, the fabricated glasses special sample with 15 mol.% of Bi2O3 has good shielding properties in low, intermediate, and high energy intervals.
$^3He$ gas has been used for neutron monitors as the neutron converter owing to its advantages such as high sensitivity, good ${\gamma}$-discrimination capability, and long-term stability. However, $^3He$ is becoming more difficult to obtain in last few years due to a global shortage of $^3He$ gas. Accordingly, the cost of a neutron monitor using $^3He$ gas as a neutron converter is becoming more expensive. Demand on a neutron monitor using an alternative neutron conversion material is widely increased. $^{10}B$ has many advantages among various $^3He$ alternative materials, as a neutron converter. In order to develop a neutron converter using $^{10}B$ (actually $B_4C$), we calculated the optimal thickness of a neutron converter with a Monte Carlo simulation using MCNP6. In addition, a neutron converter was fabricated by the Ar sputtering method and the neutron signal detection efficiencies were measured with respect to various thicknesses of fabricated a neutron converter. Also, we developed a 2-dimensional multi-wire proportional chamber (MWPC) for neutron beam profile monitoring using the fabricated a neutron converter, and performed experiments for neutron response of the neutron monitor at the 30 MW research reactor HANARO at the Korea Atomic Energy Research Institute. The 2-dimensional MWPC with boron ($B_4C$) neutron converter was proved to be useful for neutron beam monitoring, and can be applied to other types of neutron imaging.
In this study, there has been investigated the simulation of irradiation dose using Monte Carlo methodology and experimental substantiation for the biological control of wooden cultural property. In the evaluation of fungal contamination on wooden cultural property, Dongyae, from exhibition storage, Aureobasidium pullulans was mainly identified. But these microorganisms were completely inactivated by 20 kGy gamma irradiation. For dosimetry simulation of Dongyae, Monte Carlo methodology with MCNP was used. The real dosimetry was measured using alanin dosimeters (at 7 different points on the front plan and 7 points on the back plan). Simulated and experimental results are compared and good agreement is observed. These result shows that irradiation can offer biologic control of wooden cultural property by optimal irradiation dose through high penetration power and Monte Carlo simulation.
Kim, Jae-Cheon;Kim, Jong-Kyung;Kim, Soon-Young;Kim, Yong-Kyun;Lee, Woo-Gyo
Journal of Radiation Protection and Research
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v.29
no.4
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pp.263-268
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2004
Using the Monte Carlo simulation, a study on the lion-proportionality of the prototype phoswich detector with $2'{\times}2'$ CSI(Tl) and plastic scintillator, which was made by KAERI, has been carried. The defector response functions (DRFs) calculated by simulations were compared with the experimental measurement on the $^{137}Cs\;and\;^{60}Co$. To precisely simulate the DRF for the phoswich, the CSI(Tl) non-proportionality was calculated using the electron response and the simplified electron cascade sequence for treating the photoelectric absorption event. The resulting DRFs of $^{137}Cs\;and\;^{60}Co$ sources obtained by simulations were compared with experiments for verification. For $^{137}Cs$, gamma-ray responses simulated by MCNP5 are generally good agreement with the measured ones. But the DRF of $^{60}Co$ does not match well with the results of experiment in the energy region below second peak due to the coincidence effect of two gamma-rays (1.17 MeV and 1.33 MeV). Through the analysis of the non-proportionality of CsI(Tl) in the prototype phoswich, the improved DRFs considering non-proportionality were produced and the simulation results were verified using the experimental measurements. However, to more precisely reproduce the DRF for the phoswich, further studies in relation to the electron channeling effect and the Doppler broadening effect of a scintillator are still needed as well as considering that effect of the transfer contribution.
Purpose: A full-energy-peak (FEP) efficiency correction is required through a Monte Carlo simulation for accurate radioactivity measurement, considering the geometrical characteristics of the detector and the sample. However, a relative deviation (RD) occurs between the measurement and calculation efficiencies when modeling using the data provided by the manufacturers due to the randomly generated dead layer. This study aims to optimize the structure of the detector by determining the dead layer thickness based on Monte Carlo simulation. Methods: The high-purity germanium (HPGe) detector used in this study was a coaxial p-type GC2518 model, and a certified reference material (CRM) was used to measure the FEP efficiency. Using the MC N-Particle Transport Code (MCNP) code, the FEP efficiency was calculated by increasing the thickness of the outer and inner dead layer in proportion to the thickness of the electrode. Results: As the thickness of the outer and inner dead layer increased by 0.1 mm and 0.1 ㎛, the efficiency difference decreased by 2.43% on average up to 1.0 mm and 1.0 ㎛ and increased by 1.86% thereafter. Therefore, the structure of the detector was optimized by determining 1.0 mm and 1.0 ㎛ as thickness of the dead layer. Conclusions: The effect of the dead layer on the FEP efficiency was evaluated, and an excellent agreement between the measured and calculated efficiencies was confirmed with RDs of less than 4%. It suggests that the optimized HPGe detector can be used to measure the accurate radioactivity using in dismantling and disposing medical linear accelerators.
Park Ji-Koon;Kang Sang-Sik;Lee Dong-Gil;Choi Jang-Yong;Kim Jae-Hyung;Nam Sang-Hee
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.4
no.3
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pp.10-14
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2003
In this paper, we have introduced the x-ray detector built with a CsI:Na scintillation layer deposited on amorphous selenium. To determine the thickness of the CsI:Na layer, we have estimated the transmission spectra and the absorption of continuous x-rays in diagnostic range by using computer simulation (MCNP 4C). A x-ray detector with 65 ${\mu}m$-CsI:Na/30 ${\mu}m$-Se layer has been fabricated by a thermal evaporation technique. SEM and PL measurements have been performed. The dark current and x-ray sensitivity of the fabricated detector has been compared with that of the conventional a-Se detector with 100 ${\mu}m$ thickness. Experimental results show that both detectors exhibit a similar dark current, which was of a low value below $400 pA/cm^2$ at 10 V/${\mu}m$. However, the CsI:Na-Se detector indicates high x-ray sensitivity, roughly 1.3 times that of a conventional a-Se detector. Furthermore, a CsI:Na-Se detector with an aluminium reflective layer shows a 1.8 times higher x-ray sensitivity than an a-Se detector. The hybrid type detector proposed in this work exhibits a low dark current and high x-ray sensitivity, and, in particular, excellent linearity to the x-ray exposure dose.
KIM, JEONG DONG;AHN, SANGJOON;LEE, YONG DEOK;PARK, CHANG JE
Nuclear Engineering and Technology
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v.47
no.3
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pp.380-387
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2015
A lead slowing-down spectrometer (LSDS) system is a promising nondestructive assay technique that enables a quantitative measurement of the isotopic contents of major fissile isotopes in spent nuclear fuel and its pyroprocessing counterparts, such as $^{235}U$, $^{239}Pu$, $^{241}Pu$, and, potentially, minor actinides. The LSDS system currently under development at the Korea Atomic Energy Research Institute (Daejeon, Korea) is planned to utilize a high-flux ($>10^{12}n/cm^2{\cdot}s$) neutron source comprised of a high-energy (30 MeV)/high-current (~2 A) electron beam and a heavy metal target, which results in a very intense and complex radiation field for the facility, thus demanding structural shielding to guarantee the safety. Optimization of the structural shielding design was conducted using MCNPX for neutron dose rate evaluation of several representative hypothetical designs. In order to satisfy the construction cost and neutron attenuation capability of the facility, while simultaneously achieving the aimed dose rate limit (< $0.06{\mu}Sv/h$), a few shielding materials [high-density polyethylene (HDPE)eBorax, $B_4C$, and $Li_2CO_3$] were considered for the main neutron absorber layer, which is encapsulated within the double-sided concrete wall. The MCNP simulation indicated that HDPE-Borax is the most efficient among the aforementioned candidate materials, and the combined thickness of the shielding layers should exceed 100 cm to satisfy the dose limit on the outside surface of the shielding wall of the facility when limiting the thickness of the HDPE-Borax intermediate layer to below 5 cm. However, the shielding wall must include the instrumentation and installation holes for the LSDS system. The radiation leakage through the holes was substantially mitigated by adopting a zigzag-shape with concrete covers on both sides. The suggested optimized design of the shielding structure satisfies the dose rate limit and can be used for the construction of a facility in the near future.
Choi, Yoomi;Kim, Hyoungtaek;Kim, Min Chae;Yu, Hyungjoon;Lee, Hyunseok;Lee, Jeong Tae;Lee, Hanjin;Kim, Young-su;Kim, Han Sung;Lee, Jungil
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.7
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pp.2599-2605
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2022
The Korea Retrospective Dosimetry network (KREDOS) performed an inter-laboratory comparison to confirm the harmonization and reliability of the results of retrospective dosimetry using mobile phone. The mobile phones were exposed to 192Ir while attached to the human phantoms in the field experiment, and the exposure doses read by each laboratory were compared. This paper describes the reference dosimetry performed to present the reference values for inter-comparison and to obtain additional information about the dose distribution. Reference dosimetry included both measurement using LiF:Mg,Cu,Si and calculation via MCNP simulation to allow a comparison of doses obtained with the two different methodologies. When irradiating the phones, LiF elements were attached to the phones and phantoms and irradiated at the same time. The comparison results for the front of the phantoms were in good agreement, with an average relative difference of about 10%, while an average of about 16% relative difference occurred for the back and side of the phantom. The differences were attributed to the different characteristics of the physical and simulated phantoms, such as anatomical structure and constituent materials. Nevertheless, there was about 4% of under-estimation compared to measurements in the overall linear fitting, indicating the calculations were well matched to the measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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