• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1031-1035
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• 2023

Neutron is an indirectly ionizing particle without charge, which is normally measured by detecting reaction products. Neutron detection system based on measuring gadolinium-converted gamma-rays is a good way to monitor the neutron because the representative prompt gamma-rays of gadolinium have low energies (79, 89, 182, and 199 keV). Low energy gamma-rays and their high attenuation coefficient on materials allow the simple design of a detector easier to manufacture. Thus, we designed a cadmium zinc telluride detector to investigate feasibility of simultaneous detection of gamma-rays and neutrons by using the Monte-Carlo simulation, which was divided into two parts; first was gamma-detection part and second was gamma- and neutron-simultaneous detection part. Consequently, we confirmed that simultaneous detection of gamma-rays and neutrons could be feasible and valid, although further research is needed for adoption on real detection.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권5호
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• pp.1667-1671
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• 2024

This paper presents a neutron/gamma detector based on a micropixel avalanche photodiode and a plastic scintillator that monitors the status of the accelerator-driven intense resonance neutron source (IREN) facility by measuring the neutron/gamma intensity in the target hall. The electronics of the neutron/gamma detector has been designed and developed. The size of the plastic scintillator was selected to be 3.7 × 3.7 × 30 mm³ due to the sensitive area of the MAPD. The experimental results demonstrated a dependence between the count rate of the detector and the frequency of the accelerator. The detector is sensitive to intermediate and fast neutrons. The minimum detectable energy was determined to be 200 keV using Cs-137 point gamma source. The maximum counting rate of the detector from TTL out is about 2.2⋅10⁶ counts/sec, but for analogue output it is about 2⋅10⁷ counts/sec. The detector can not allow discriminating neutrons and gamma rays by charge integration method.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.408-411
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• 2017

본 논문에서는 중성자, 감마선, 엑스선 등의 방사선을 측정하는 통합 제어 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 원격 또는 네트워크상으로 측정 및 분석한 데이터를 디스플레이를 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비로서, 현장에 가지 않고도 시스템 각 구성 부분의 상태를 보고 변경하여 원격으로 감시 및 관리할 수 있다. 제안하는 시스템은 감마선/엑스선 센서부, 중성자 센서부, 주제어 임베디드 시스템부, 전용 디스플레이 장치 및 GUI부, 원격 UI부 등으로 구성된다. 감마선/엑스선 센서부는 NaI(Tl) Scintillation Detector를 사용하여 저준위의 감마선 및 엑스선을 측정한다. 중성자 센서부는 Proportional Counter Detector(저준위 중성자)와 Ion Chamber Type Detector(고준위 중성자)를 사용하여 중성자를 측정한다. 주제어 임베디드 시스템부는 방사선을 검출하여 초단위로 샘플링하고 누적된 펄스 및 전류값에 대한 방사선량으로 변환한다. 전용 디스플레이 장치 및 GUI부는 방사선 측정 결과와 변환된 방사선량 및 방사능량 측정 수치를 출력하고, 사용자에게 제어 조건 설정 및 검출부에 대한 캘리브레이션 기능을 제공한다. 원격 UI부는 측정된 값들을 취합, 저장하여 원격 감시 시스템에 전달한다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는 중성자 검출부는 ${\pm}8.2%$ 이하의 측정 불확도가 측정되었고, 감마선, 엑스선 검출부는 7.5%이하의 불확도가 측정되어 국제 표준인 ${\pm}15%$ 이하에서 정상동작 됨이 확인되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권9호
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• pp.3553-3557
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• 2024

This manuscript describes a neutron counting system based on cylindrical fission counters that can monitor neutron activity for high-energy neutron flux above 10 MeV under electrically noisy environments with intense gamma rays. Miniature fission counters with depleted uranium as sensitive material and modular electronics were built for digital signal processing and high-countrate operation. The counters are 9.5 mm in diameter and 71.1 mm in active length. The author presents the results of Monte Carlo simulations of the fission-counter response for selected neutron sources and energies based on ENDF7.1, JENDL-5, and TENDL-2021 nuclear data libraries from 1 meV to 200 MeV. For a white neutron beam (Ē = 16.36 MeV) that irradiates the front face of a counter, the intrinsic efficiency is evaluated to be (2.24 ± 0.02) × 10^-5 counts/n, while the efficiency of the counter in the array appears to increase by at most 6.7%.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3824-3832
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• 2022

Prompt capture gammas are an important part of the fission reactor gamma field. Because some of the structural materials after neutron capture can emit photons with high energies forming the dominant component of the gamma spectrum in the high energy region, the following study of the high energy capture gamma was carried out. High energy gamma radiation may play a major role in areas of the radiation sciences as reactor dosimetry. The HPGe measurements and calculations of the high-energy aluminum capture gamma were performed at two moderator levels in the VR-1 pool-type reactor. The result comparison for nominal levels was within two sigma uncertainties for the major 7.724 MeV peak. A larger discrepancy of 60% was found for the 7.693 MeV peak. The spectra were also measured using a stilbene detector, and a good agreement between HPGe and stilbene was observed. This confirms the validity of stilbene measurements of gamma flux. Additionally, agreement of the wide peak measurement in 7-9.2 MeV by stilbene detector shows the possibility of using the organic scintillators as an independent power monitor. This fact is valid in these reactor types because power is proportional to the thermal neutron flux, which is also proportional to the production of capture gammas forming the wide peak.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권2호
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• pp.79-86
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• 2015

헬륨-3는 높은 반응효율, 장시간 사용가능성, 감마선에 대한 낮은 반응확률 등과 같은 장점들을 가지고 있기 때문에 대부분의 중성자 검출기의 반응물질로 사용되어 왔다. 그러나 지난 몇 년 사이 전세계적인 헬륨-3의 부족으로 인해 기체의 수급이 어려워지고 있고 이에 따라 가격이 급격히 증가하게 되었다. 이러한 이유로 헬륨-3 대체 물질들을 이용한 고효율의 중성자 검출기의 개발에 대한 연구가 많은 연구그룹에 의해 활발히 진행되기 시작하였다. 이러한 연구에서는 다양한 물질들을 이용하고 있으며, 이 중에서 붕소-10은 다른 대체물질과 비교할 때 상대적으로 높은 중성자 반응확률, 낮은 감마반응효율, 물질의 안정성, 가격적 이점 그리고 기존 헬륨-3를 이용한 검출기의 계측회로의 재활용 가능성 등과 같은 장점들 때문에 많은 연구그룹에서 붕소-10을 이용한 중성자 검출기 개발을 진행하고 있다. 본 논문에서는 중성자 검출기에 사용될 수 있는 붕소-10 박막을 개발하고 이에 대한 성능평가를 수행하였다. 중성자 검출기의 반응물질로 붕소-10을 사용하기 위해서는 중성자와 붕소-10이 반응하여 생성되는 이차방사선을 측정할 수 있어야 한다. 본 연구에서 활용한 기체충진형 중성자 검출기의 경우 붕소-10을 얇은 박막 형태로 제작하여 중성자와 반응하여 생성된 이차방사선이 기체를 이온화 시켜서 생성되는 이온쌍을 측정하는 방법을 이용한다. 그러므로 중성자 반응효율과 이차방사선의 재흡수율을 고려한 붕소-10(탄화붕소)의 적절한 두께를 선정할 필요가 있다. 이를 위해서 본 논문에서는 몬테칼로 기법을 이용하는 MCNP6를 이용하여 다양한 두께에 따른 중성자신호수집효율의 변화를 계산하였다. 또한, 스퍼터링 기법을 이용하여 다양한 두께의 박막을 제작하고 이를 이용하여 중성자 반응신호를 측정하였다. 그리고 제작된 박막의 2차원 모니터링을 위한 다중선 비례계수기의 적용가능성을 타진하기 위해 제작된 붕소박막이 설치된 2차원 다중선 비례계수기를 제작하고 중성자 응답 특성을 평가하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제11권1호
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• pp.70-76
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• 1986

중성자 측정의 국가표준을 확립하기 위하여 국제원자력거주(IAEA)로 부터 기술지원을 받아서 $MnSO_4$용액조장치를 개발하였다. 본 용액조장치는 구형의 s.s. 316L $MnSO_4$용액조(두께 3.5mm, 내경 125cm), 용액의 순환계 및 5$^{56}Mn\;{\gamma}$-선 검출계동으로 구성되어 있다 .용액조 본체로부터 퍼내어진 용액은 2개의 $3.8cm{\phi}{\times}3.8cm$ NaI(T1) 검출기가 설치된 Marinelli 비이커형의 모니터 용기로 진입되어 순환된다. 본 장치의 성능검사는 $^{241}Am-Be$ 과 $^{252}Cf$ 중성자 선원 을 사용하여 수행하였다. $^{56}Mn$ 방사능의 붕괴 곡선을 분석한 결과, $^{252}Cf$의 중성자 방출율은 1985년 11월 15일 현재 $3.71{\times}10^7\;n/s\;per\;50{mu}g$ 으로 얻어졌다.

• 천문학논총
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• 제30권2호
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• pp.559-563
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• 2015

Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) is a Japanese X-ray all-sky surveyer mounted on the International Space Station (ISS). It has been scanning the whole sky since 2009 during every 92-minute ISS rotation. X-ray transients are quickly found by the real-time nova-search program. As a result, MAXI has issued 133 Astronomer's Telegrams and 44 Gamma-ray burst Coordinated Networks so far. MAXI has discovered six new black holes (BH) in 4.5 years. Long-term behaviors of the MAXI BHs can be classified into two types by their outbursts; a fast-rise exponential-decay type and a fast-rise flat-top one. The slit camera is suitable for accumulating data over a long time. MAXI issued a 37-month catalog containing 500 sources above a ~0.6 mCrab detection limit at 4-10 keV in the region ${\mid}{b}{\mid}$ > $10^{\circ}$. The SSC instrument utilizing an X-ray CCD has detected diffuse soft X-rays extending over a large solid angle, such as the Cygnus super bubble. MAXI/SSC has also detcted a Ne emission line from the rapid soft X-ray nova MAXI J0158-744. The overall shapes of outbursts in Be X-ray binaries (BeXRB) are precisely observed with MAXI/GSC. BeXRB have two kinds of outbursts, a normal outburst and a giant one. The peak dates of the subsequent giant outbursts of A0535+26 repeated with a different period than the orbital one. The Be stellar disk is considered to either have a precession motion or a distorted shape. The long-term behaviors of low-mass X-ray binaries (LMXB) containing weakly magnetized neutron stars are investigated. Transient LMXBs (Aql X-1 and 4U 1608-52) repeated outbursts every 200-1000 days, which is understood by the limit-cycle of hydrogen ionization states in the outer accretion disk. A third state (very dim state) in Aql X-1 and 4U 1608-52 was interpreted as the propeller effect in the unified picture of LMXB. Cir X-1 is a peculiar source in the sense that its long-term behavior is not like typical LMXBs. The luminosity sometimes decreases suddenly at periastron. It might be explained by the stripping of the outer accretion disk by a clumpy stellar wind. MAXI observed 64 large flares from 22 active stars (RS CVns, dMe stars, Argol types, young stellar objects) over 4 years. The total energies are $10^{34}-10^{36}$ erg $s^{-1}$. Since MAXI can measure the spectrum (temperature and emission measure), we can estimate the size of the plasma and the magnetic fields. The size sometimes exceeds the size of the star. The magnetic field is in the range of 10-100 gauss, which is a typical value for solar flares.