Kwak, Sung-Woo;Ahn, Gil Hoon;Park, Iljin;Ham, Young Soo;Dreyer, Jonathan
Journal of Radiation Protection and Research
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v.39
no.1
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pp.54-60
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2014
IAEA has employed various types of radiation detectors - HPGe, NaI, CZT - for accountancy of nuclear material. Among them, HPGe has been mainly used in verification activities required for high accuracy. Due to its essential cooling component(a liquid-nitrogen cooling or a mechanical cooling system), it is large and heavy and needs long cooling time before use. New hand-held portable HPGe has been developed to address such problems. This paper deals with results of performance evaluation test of the new hand-held portable HPGe prototype which was used during IAEA's inspection activities. Radioactive spectra obtained with the new portable HPGe showed different characteristics depending on types and enrichments of nuclear materials inspected. Also, Gamma-rays from daughter radioisotopes in the decay series of $^{235}U$ and $^{238}U$ and characteristic x-rays from uranium were able to be remarkably separated from other peaks in the spectra. A relative error of enrichment measured by the new portable HPGe was in the range of 9 to 27%. The enrichment measurement results didn't meet partially requirement of IAEA because of a small size of a radiation sensing material. This problem might be solved through a further study. This paper discusses how to determine enrichment of nuclear material as well as how to apply the new hand-held portable HPGe to safeguard inspection. There have been few papers to deal with IAEA inspection activity in Korea to verify accountancy of nuclear material in national nuclear facilities. This paper would contribute to analyzing results of safeguards inspection. Also, it is expected that things discussed about further improvement of a radiation detector would make contribution to development of a radiation detector in the related field.
A spectrum-exposure rate conversion operator G(E) for a portable HPGe detector used for field environmental radiation survey was theoretically developed on the basis of a space distribution function of gamma flux emitted from a disk source and an areal efficiency of the detector. The radiation exposure rates measured using this G(E) and the portable HPGe. detector connected to a portable multichannel analyzer were compared with those measured by a 3' ${\phi}\;{\times}$3' NaI(Tl) scintillation detector with the reported G(E) and a pressurized ionization chamber. A comparison of the three results showed that the result obtained using the HPGe detector was lower than those determined using the NaI(Tl) detector and ionization chamber by 17% to 29%, The difference obtained is close to that reported in literature. The method developed here can be easily applicable to obtain a G(E) factor suitable to any detector for detecting the exposure rate of environmental gamma radiation, since the spectrum-exposure rate conversion operator can be calculated by a hand calculator.
Park, MinSeok;Kwon, Tae-Eun;Pak, Min Jung;Park, Se-Young;Ha, Wi-Ho;Jin, Young-Woo
Journal of Radiation Protection and Research
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v.42
no.2
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pp.83-90
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2017
Background: Different cases exist in the measurement of thyroid radiobioassays owing to the individual characteristics of the subjects, especially the potential variation in the counting efficiency. An In situ Object Counting System (ISOCS) was developed to perform an efficiency calibration based on the Monte Carlo calculation, as an alternative to conventional calibration methods. The purpose of this study is to evaluate the applicability of ISOCS to thyroid radiobioassays by comparison with a conventional thyroid monitoring system. Materials and Methods: The efficiency calibration of a portable high-purity germanium (HPGe) detector was performed using ISOCS software. In contrast, the conventional efficiency calibration, which needed a radioactive material, was applied to a scintillator-based thyroid monitor. Four radioiodine samples that contained $^{125}I$ and $^{131}I$ in both aqueous solution and gel forms were measured to evaluate radioactivity in the thyroid. ANSI/HPS N13.30 performance criteria, which included the relative bias, relative precision, and root-mean-squared error, were applied to evaluate the performance of the measurement system. Results and Discussion: The portable HPGe detector could measure both radioiodines with ISOCS but the thyroid monitor could not measure $^{125}I$ because of the limited energy resolution of the NaI(Tl) scintillator. The $^{131}I$ results from both detectors agreed to within 5% with the certified results. Moreover, the $^{125}I$ results from the portable HPGe detector agreed to within 10% with the certified results. All measurement results complied with the ANSI/HPS N13.30 performance criteria. Conclusion: The results of the intercomparison program indicated the feasibility of applying ISOCS software to direct thyroid radiobioassays. The portable HPGe detector with ISOCS software can provide the convenience of efficiency calibration and higher energy resolution for identifying photopeaks, compared with a conventional thyroid monitor with a NaI(Tl) scintillator. The application of ISOCS software in a radiation emergency can improve the response in terms of internal contamination monitoring.
Suah Yu;Na Hye Kwon;Sang-Rok Kim;Young Jin Won;Kum Bae Kim;Se Byeong Lee;Cheol Ha Baek;Sang Hyoun Choi
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.6
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pp.2317-2323
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2024
Medical linear accelerators with an energy of 8 MV or higher are radiated owing to photonuclear reactions and neutron capture reactions. It is necessary to quantitatively evaluate the concentration of radioactive isotopes when replacing or disposing them. HPGe detectors are commonly used to identify isotopes and measure radioactivity. However, because the detection efficiency is generally calibrated using a standard material with a density of 1.0 g/cm3, a self-absorption effect occurs if the density of the measured material is high. In this study, self-absorption correction factors were calculated for tungsten, lead, copper, and SUS-303, which are the main materials of medical linear accelerator head parts, for each gamma-ray energy using MCNP 6.2 code. The self-absorption effect was more pronounced as the energy of the emitted gamma rays decreased and the density of the measured materials increased. These correction factors were applied to the radioactivity measurements of the in-built and portable HPGe detectors. Furthermore, compared to the surface dose rate measured by the survey meter, the accuracy of the measurements of radioactivity improved by an average of 124.31 and 100.53 % for inbuilt and portable HPGe detectors, respectively. The results showed a good agreement, with an average difference of 3.70 and 5.24 %.
Background: A variety of inorganic scintillators have been developed and improved for use in radiation detection and measurement, and in situ gamma-ray spectrometry in the environment remains an important area in nuclear safety. In order to verify the feasibility of promising scintillators in an actual environment, a performance test is necessary to identify gamma-ray peaks and calculate the radioactivity from their net count rates in peaks. Materials and Methods: Among commercially available scintillators, $LaBr_3(Ce)$ scintillators have so far shown the highest energy resolution when detecting and identifying gamma-rays. However, the intrinsic background of this scintillator type affects efficient application to the environment with a relatively low count rate. An algorithm to subtract the intrinsic background was consequently developed, and the in situ calibration factor at 1 m above ground level was calculated from Monte Carlo simulation in order to determine the radioactivity from the measured net count rate. Results and Discussion: The radioactivity of six natural radionuclides in the environment was evaluated from in situ gamma-ray spectrometry using an $LaBr_3(Ce)$ detector. The results were then compared with those of a portable high purity Ge (HPGe) detector with in situ object counting system (ISOCS) software at the same sites. In addition, the radioactive cesium in the ground of Jeju Island, South Korea, was determined with the same assumption of the source distribution between measurements using two detectors. Conclusion: Good agreement between both detectors was achieved in the in situ gamma-ray spectrometry of natural as well as artificial radionuclides in the ground. This means that an $LaBr_3(Ce)$ detector can produce reliable and stable results of radioactivity in the ground from the measured energy spectrum of incident gamma-rays at 1 m above the ground.
Photon, neutron and beta radiation fields were measured at PWR plants which are the representative types of nuclear power plant operated in Korea. The photon energy spectra were measured at locations in the auxiliary building during operation period and in the containment vessel(C/V) during shutdown period using a portable gamma spectrometer with a HPGe detector. The distribution of average energy was found to range from 440 to 780 keV in the C/V and from 280 keV to 760 keV in the auxiliary building, respectively. The average neutron energy measured at the five locations around the operation deck in the C/V in operation using a BMSS (Bonner Multi-Sphere Spectrometer) ranged from 20 keV to 210 keV. A computer code, BUNKI was used to unfold the spectrum. The beta energy spectra in the C/V and in the auxiliary building in annual outage were determined using 14 smear samples taken from the highly contaminated areas. The analysis showed that the representative corrosion product, $^{60}Co$ made main contribution to the beta energy field.
Kwon, Na Hye;Shin, Dong Oh;Kim, Jinsung;Yoo, Jaeryong;Park, Min Seok;Kim, Kum Bae;Kim, Dong Wook;Choi, Sang Hyoun
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.2
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pp.507-513
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2022
When X-ray energy above 8 MV is used, photoneutrons are generated by the photonuclear reaction, which activates the components of linear accelerator (linac). Safely managing the radioactive material, when disposing linac or replacing components, is difficult, as the standards for the radioactive material management are not clear in Korea. We surveyed the management status of radioactive components occurred from medical linacs in Korea. And we also measured the activation of each part of the discarded Elekta linac using a survey meter and portable High Purity Germanium (HPGe) detector. We found that most medical institutions did not perform radiation measurements when disposing of radioactive components. The radioactive material was either stored within the institution or collected by the manufacturer. The surface dose rate measurements showed that the parts with high surface dose rates were target, primary collimator, and multileaf collimator (MLC). 60Co nuclide was detected in most parts, whereas for the target, 60Co and 184Re nuclides were detected. Results suggest that most institutions in Korea did not have the regulations for disposing radioactive waste from linac or the management procedures and standards were unclear. Further studies are underway to evaluate short-lived radionuclides and to lay the foundation for radioactive waste management from medical linacs.
Kwon, Na Hye;Jang, Young Jae;Kim, Jinsung;Kim, Kum Bae;Yoo, Jaeryong;Ahn, So Hyun;Kim, Dong Wook;Choi, Sang Hyoun
Progress in Medical Physics
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v.32
no.4
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pp.145-152
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2021
Purpose: During the treatments of cancer patients with a linear accelerator (LINAC) using photon beams with energies ≥8 MV, the components inside the LINAC head get activated through the interaction of photonuclear reaction (γ, n) and neutron capture (n, γ). We used spectroscopy and measured the dose rate for the LINAC in operation after the treatment ended. Methods: We performed spectroscopy and dose rate measurements for three units of LINACs with a portable high-purity Germanium (HPGe) detector and a survey meter. The spectra were obtained after the beams were turned off. Spectroscopy was conducted for 3,600 seconds, and the dose rate was measured three times. We identified the radionuclides for each LINAC. Results: According to gamma spectroscopy results, most of the nuclides were short-lived radionuclides with half-lives of 100 days, except for 60Co, 65Zn, and 181W nuclides. The dose rate for three LINACs obtained immediately in front of the crosshair was in the range of 0.113 to 0.129 µSv/h. The maximum and minimum dose rates measured on weekends were 0.097 µSv/h and 0.092 µSv/h, respectively. Compared with the differences in weekday data, there was no significant difference between the data measured on Saturday and Sunday. Conclusions: Most of the detected radionuclides had half-lives <100 days, and the dose rate decreased rapidly. For equipment that primarily used energies ≤10 MV, when the equipment was transferred after at least 10 minutes after shutting it down, it is expected that there will be little effect on the workers' exposure.
Kim, Seongcheol;Gwon, Da Yeong;Jeon, Yeoryeong;Han, Jiyoung;Kim, Yongmin
The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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v.25
no.2
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pp.41-47
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2021
Purpose There are many cyclotrons compared to the land area of the Republic of Korea. Because GMP certification is required and the nuclear medicine test does not apply for insurance, the number of examinations for nuclear medicine is decreasing. Therefore, there is a high probability of early decommissioning of the cyclotron. However, we do not unusually perform the radioactivation evaluation on concrete that can be classified as radioactive waste during the decommissioning of the cyclotron. In this study, we aim to confirm the radioactivation in the concrete surface using Handheld Radionuclide Identification Devices (RIDs). Materials and Methods Because there is no cyclotron being decommissioning in the Republic of Korea, it was impossible to perform the coring of concrete for radioactivation analysis. In this study, we used the KIRAMS-13 and analyzed the concrete surface in the target direction in the cyclotron room. After setting the target direction as the center, radionuclides were measured for about five months at thirty points with vertical and horizontal intervals of 30 cm. We used the RIIDEye(Detector: NaI(Tl) detector, manufacturer: Thermo) in this study and set the measurement time per point to one day (24 hours). Results Co-60 and Cs-137 were detected in some measurement points, and we confirmed the radioactivity of Co-60 detected at the most points. As a result, we found that the radioactivity of Co-60 was high in the diagonal direction (from the lower-left direction to the upper right direction) based on the center of the target. However, we think it is impossible to apply the corresponding results to all cyclotrons because we performed the study using only one cyclotron. Conclusion In thirty measurement points, we could confirm the radioactive nuclides and the relative radioactivity using the results of portable nuclides analyzer. Therefore, we expect that we can use the portable nuclides analyzer to select the coring position of concrete during the decommissioning of the cyclotron. Also, if we secure the radioactivation data for several years, we expect to make a more accurate estimate of radioactive waste during the preparation period of decommissioning of the cyclotron.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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