Choi, Woo Nyun;Lee, UkJae;Bae, Jun Woo;Kim, Hee Reyoung
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.4
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pp.1169-1175
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2019
The minimum detectable activity (MDA) value was derived according to the flow rate of the sample and degree of amplification of the device by sending the sample directly from the collection site to the detection part through a pump. This method can lead to reduction in time and cost compared to the existing measurement method that uses a pre-treatment process. In this study, experiments were conducted on $^3H$ and $^{90}Sr$, which are the major pure beta-emitting radionuclides, by setting the sample flow rate and the amplification gain as factors. The MDA values were derived according to the flow rates, considering that the flow rate can affect the MDA values. There were no change in the MDA under different flow rates of 0, 600, 800, and 1000 mL/min. Therefore, it was confirmed that the flow rate may not be considered when collecting samples for monitoring in actual field. As the degree of amplification of the amplifier increased, the time required to reach the target MDA decreased. When the amplification was quadrupled, the detection efficiency increased by approximately 23.4 times, and the time to reach the MDA decreased to approximately 1/550 times. This method offers the advantage of real-time on-site monitoring.
Park, Seoryeong;Boo, Jiwhan;Hammig, Mark;Jeong, Manhee
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.4
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pp.1266-1276
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2021
The mask parameters of a coded aperture are critical design features when optimizing the performance of a gamma-ray camera. In this paper, experiments and Monte Carlo simulations were performed to derive the minimum detectable activity (MDA) when one seeks a real-time imaging capability. First, the impact of the thickness of the modified uniformly redundant array (MURA) mask on the image quality is quantified, and the imaging of point, line, and surface radiation sources is demonstrated using both cross-correlation (CC) and maximum likelihood expectation maximization (MLEM) methods. Second, the minimum detectable activity is also derived for real-time imaging by altering the factors used in the image quality assessment, consisting of the peak-to-noise ratio (PSNR), the normalized mean square error (NMSE), the spatial resolution (full width at half maximum; FWHM), and the structural similarity (SSIM), all evaluated as a function of energy and mask thickness. Sufficiently sharp images were reconstructed when the mask thickness was approximately 2 cm for a source energy between 30 keV and 1.5 MeV and the minimum detectable activity for real-time imaging was 23.7 MBq at 1 m distance for a 1 s collection time.
A high-efficiency underwater radiation monitoring system, HydroGamma, has been developed for detecting 137Cs and 131I in the event of waterborne radiation contamination. The system consists of a 3-inch NaI (Tl) detector, solar panels for power supply, data acquisition and transmission modules, and batteries. HydroGamma also includes a 40K calibration source for remote performance evaluation and energy calibration. In this study, some simulations and experiments were carried out to evaluate the minimum detectable activities (MDA) of HydroGamma. We installed the HydroGamma at Tapjeongho Lake in Nonsan-si and acquired background data since MDA is calculated based on the experimental background data. The results show that the minimum detectable activities for 137Cs and 131I were 1.78Bq L-1 and 1.81Bq L-1, respectively even though the gamma rays emitted from 40K(1,460 keV) affect the minimum detectable activities for them.
In this paper, several parameters affecting the sensitivity and determining the minimum detectable activity (MDA) for the measurement of the Pu isotopes were investigated. Among the parameters affecting the determination of the MDA values for the Pu isotopes in the environmental samples, amounts of the samples appeared to be crucial factors in decreasing the MDA values. The MDA for the Pu isotopes in the environmental samples were calculated by varying the counting time of the samples and background. The results obtained in this study can be used for an environmental radiation monitoring program regarding the level of concern for a radionuclide beyond which some action may need to be taken.
Park, Ji-young;Ko, Young Gun;Kim, Hyuncheol;Lim, Jong-Myoung;Lee, Wanno
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.3
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pp.301-308
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2018
Anthropogenic radioactive noble gases formed by nuclear fission are significant indicators used to monitor the nuclear activity of neighboring countries. In particular, radioactive xenon, owing to its abundant generation and short half-life, can be used to detect nuclear testing, and radioactive krypton has been used as a tracer to monitor the reprocessing of nuclear fuels. Released radioactive noble gases are in the atmosphere at infinitesimal amounts due to their dilution in the air and their short half-life decay. Therefore, to obtain reliable and significant data when performing measurement of noble gases in the atmosphere, the minimum detectable activity (MDA) for noble gases should be defined as low as possible. In this study, the MDA values for radioactive xenon and krypton were theoretically obtained based on the BfS-IAR system by collecting both noble gases simultaneously. In addition, various MDA methods, confidence level and analysis conditions were suggested to reduce and optimize MDA with an assessment of the factors affecting MDA. The current investigation indicated that maximizing the pretreatment efficiency and performance maintenance of the counter were the most important aspects for Xe. In the case of Kr, since sample activities are much higher than those of Xe, it is possible to change the target MDA or to simplification of the analysis system.
In this paper, the formula of lower limit of detection considering the measuring time of sample and background was derived using the basic concepts of lower limit of detection. Among parameters affecting the determination of MDA value, the MDA values were calculated with variation of amount of sample and measuring time of sample and background. The results of adequate division between the measuring time of sample and that of background studied in this research make it possible to evaluate confidence limits on the radio analytical results in the environmental sample.
Background: The International Commission on Radiological Protection (ICRP) has recently published report series on the occupational intakes of radionuclides (OIR) for internal dosimetry of radiation workers. In this study, the optimized monitoring program including the monitoring interval and the minimum detectable activity (MDA) of major radionuclides was suggested to perform the routine individual monitoring of internal exposure based on the ICRP OIR. Materials and Methods: The derived recording levels and the critical monitoring quantities were reviewed from international standards or guidelines by the International Atomic Energy Agency (IAEA), the International Organization for Standardization (ISO), and the European Radiation Dosimetry Group (EURADOS). The OIR data viewer provided by ICRP was used to evaluate the monitoring intervals and the MDA, which are derived from the reference bioassay functions and the dose coefficients. Results and Discussion: The optimal monitoring intervals were determined taking account of two requirement conditions on the potential intake underestimation and the MDA values. The MDA requirement values of the selected radionuclides were calculated based on the committed effective dose from 0.1 mSv to 5 mSv. The optimized routine individual monitoring program was suggested including the optimal monitoring intervals and the MDA requirements. The optimal MDA values were evaluated based on the committed effective dose of 0.1 mSv. However, the MDA can be adjusted considering the practical operation of the routine individual monitoring program in the nuclear facilities. Conclusion: The monitoring intervals and the MDA as crucial factors for the routine monitoring were described to suggest the optimized routine individual monitoring program of the occupational intakes. Further study on the alpha/beta-emitting radionuclides as well as short lived gamma-emitting nuclides will be necessary in the future.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.3
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pp.321-328
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2019
The detection performances of the NaI(Tl), $LaBr_3$(Ce) and $CeBr_3$ scintillation detectors, which can be used to rapidly evaluate the major artificial radionuclides deposited on the soil surface in a nuclear accident or radiological emergency, were compared. Detection performance was assessed by calculating the minimum detectable activity (MDA). The detection efficiency of each detector for artificial radionuclides was semi-empirically determined using mathematical modelling and point-like sources having certified radioactivity. The background gamma-ray energy spectrum for MDA evaluation was obtained from relatively wide and flat grassland, and the MDA values of each detector for the major artificial radionuclides that could be released in nuclear accidents were calculated. As a result, the relative MDA values of each detector regarding surface deposition distribution at normal environmental radiation level were evaluated as high in the order of the NaI(Tl), $LaBr_3$(Ce), and $CeBr_3$ detectors. These results were compared based on each detector's intrinsic and measurement environment background, detection efficiency, and energy resolution for the gamma-ray energy region of the radionuclide of interest.
Park, Junghwan;Kim, Tae-Hyeong;Lee, Jeongmook;Kim, Junhyuck;Kim, Jong-Yun;Lim, Sang Ho
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.3
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pp.367-386
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2021
The overestimation and underestimation of the radioactivity concentration of difficult-to-measure radionuclides can occur during the implementation of the scaling factor (SF) method because of the uncertainties associated with sampling, radiochemical analysis, and application of SFs. Strict regulations ensure that the SF method as an indirect method does not underestimate the radioactivity of nuclear wastes; however, there are no clear regulatory guidelines regarding the overestimation. This has been leading to the misuse of the SF methodology by stakeholders such as waste disposal licensees and regulatory bodies. Previous studies have reported instances of overestimation in statistical implementation of the SF methodology. The analysis of the two most popular linear models of the SF methodology showed that severe overestimation may occur and radioactivity concentration data must be dealt with care. Since one major source of overestimation is the use of minimum detectable activity (MDA) values as true activity values, a comparative study of instrumental techniques that could reduce the MDAs was also conducted. Thermal ionization mass spectrometry was recommended as a suitable candidate for the trace level analysis of long-lived beta-emitters such as iodine-129. Additionally, the current status of the United States and Korea was reviewed from the perspective of overestimation.
In this paper, using statistical theory the basic concepts and the formulars of lower limit of detection were deasribed. Assuming that risks of 5% are acceptable (95% confidence level), lower limits of detection were calculated on the measuring apparatus for alpha, beta and gamma nuclides. Also, on the basis concepts of lower limit of detection, the MDA values were calculated for the radionuclides detected easily in the environment. These results make it possible to evaluate confidence limits on the radioanalytical results in the environmental sample.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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