• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제27권4호
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• pp.23-29
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• 2004

진단영역에서 사용하는 넓은 선속 X선 에너지에 대한 차폐물질의 투과 특성을 Archer의 수학적 모델을 적용하여 나타내었다. 인버터 방식의 고전압발생장치를 사용하는 X선 발생장치를 사용하여 관전압 60 kVp부터 140 kVp까지의 범위에서 납, 철, 콘크리트, 유리등의 차폐체의 투과 특성을 나타내었다. 이러한 인버터 방식의 고전압발생장치를 사용하는 진단영방사선발생장치의 관전압별 투과도는 진단방사선발생장치를 사용하는 작업공간에서의 차폐 설계 시 차폐물질의 종류와 두께의 설정에 도움이 될 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.73-80
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• 2019

사이클로트론 가동 시 핵반응으로 인해 중성자가 발생되며, 발생된 중성자는 콘크리트벽에 흡수되어 방사화를 일으키게 된다. 이에 본 연구에서는 콘크리트 종류에 따른 방사화 분석과 방사화 핵종이 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 실험은 몬테카를로 시뮬레이션 및 RESRAD 모델을 사용하였다. 실험 결과 콘크리트의 Fe 함유량이 높을수록 차폐율이 증가하였으며, Fe은 $^{56}Fe(n,\;2np)^{54}Mn$ 반응으로 인하여 종사자에게 미치는 영향 또한 같이 증가하였다. 하지만, 방사화로 생성된 핵종의 방사능은 매우 낮게 나타나 종사자들에게 미치는 영향은 매우 낮은 것으로 나타났다. 방사화된 콘크리트 해체 처분 시 방사능이 자체처분 한도 미만으로 일반폐기물로써 처리되어야 하며, $^{14}C$의 영향을 최소화하기 위해 매립이 아닌 도로 보수와 같은 표층에 재활용 되어야 할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.59-65
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• 2016

본 연구에서는 수소 함유량이 높아 중성자 차폐에 유리한 합성수지를 대상으로 중성자 차폐용 골재로서의 적용성 검토를 수행하였다. 사용된 합성수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 초고분자량 폴리에틸렌(UPE)으로 잔골재의 20%, 40%, 60%의 부피에 해당하는 양을 무게로 환산하여 배합하였다. 실험은 모르타르의 물리적 특성을 파악할 수 있는 플로우 테스트, 인장 및 압축강도 시험을 수행하였으며, 시험체 내부의 미세구조를 분석하기 위해 파단면의 이미지 분석, SEM 및 X-ray CT 촬영을 실시하였다. 합성수지를 혼입한 모르타르의 플로우의 값은 HDPE 및 PP는 증가하였지만 UPE의 경우 감소하였다. 반면 인장 및 압축강도의 경우 종류에 상관없이 전반적으로 강도가 감소하는 경향을 보였으며, 이미지 분석 결과, HDPE 및 PP를 혼입한 모르타르의 강도는 혼입량에 관계없이 파단면에서의 합성수지 비율에 영향을 받았으며, 모르타르 내의 시멘트 매트릭스와의 단락 및 재료의 불균등한 분포가 강도 저하에 영향을 미친 것으로 추정된다. 반면, 미분말 상태인 UPE는 혼입량이 증가함에 따라 내부 공극이 증가하였으며, 이러한 특징은 일정량 이하에서는 강도 저하가 미미하였으나 일정한 혼입률 이상, 특히 본 실험에서는 치환율이 60% 이상에서 급격한 강도 저하를 나타냈다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.295-300
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• 2015

현재 우리나라는 포항방사광가속기와 국립암센터의 양성자 치료용 가속기와 경주 양성자 가속기가 운영되고 있고 중이온 가속기, 4세대 방사광가속기 등 대형가속기 시설이 건설 중에 있다. 이들 시설에서 고에너지로 가속된 입사입자는 표적물질과 상호작용 후 2차 중성자를 발생시키고, 이 중성자는 가속기 구조물 및 주변 콘크리트, 토양, 지하수 등을 방사화 시킨다. 따라서 이러한 가속기 시설의 안전적 측면을 고려할 때 방사화를 일으키는 중성자의 차폐가 중요하다. 본 연구는 차폐해석에 사용되는 몬테카를로 코드 중 MCNPX를 이용하여 $^{12}C$ beam빔과 표적물질(Cu)과의 상호작용 후 생성되는 중성자를 계산하고, 그 중성자의 철 차폐체와 콘크리트 차폐체의 두께별 투과 후 스펙트럼을 MCNPX의 JENDL/HE 07과 la150을 이용해 비교하여 계산하였다. 빔의 방향과 차폐체의 종류 및 두께에 따라 그 결과를 실험값과 비교하여 검증함으로써 핵자료의 특성을 확인하였으며 향후 대형가속기시설의 선량평가용 기반기술로 활용하고자 하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.223-229
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• 2017

원전 구조물에 주로 사용되는 중량 콘크리트의 경우 중성자에 오랜 시간 노출되면 콘크리트 자체가 방사선을 방출하는 방사화가 발생하게 된다. 이러한 경우 원전 구조물 해체시 많은 양의 방사성 폐기물이 발생되고 이를 처리하기 위한 비용이 큰 폭으로 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 원전 해체시 폐기물의 처리비용을 저감하기 위하여 방사화에 밀접한 관련이 있는 Eu 및 Co를 포함하고 있는 시멘트를 대상으로 저방사화 시멘트를 제작하였다. 또한, 저방사화 시멘트 개발을 위하여 원재료 수급부터 제조방법을 제안하였으며 이를 일반 시멘트 및 저발열 시멘트와 비교 분석하였다. 방사화 분석 결과 Eu는 검출되지 않았으며, Co는 3.75ppm으로 보통포틀랜드 시멘트보다 낮게 측정되었으며, 물리적 화학적 특성 역시 1종 보통포틀랜드 시멘트와 4종 저발열 포틀랜드 시멘트 기준에 부합하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.107-115
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• 2015

전력구 방식의 지중 송전선로 시공시 TBM 공법이 널리 적용되고 있으며, 세그먼트의 구조적 특징에 따라 강섬유 보강 콘크리트를 이용한 세그먼트의 개발과 사용이 크게 증가하는 추세이다. 그러나 최근 지중 송전선로 구간에서의 전자파 유해성에 대한 문제가 대두되고 있으며, 세그먼트 제작시 투입되는 강섬유의 영향으로 콘크리트의 전기전도성 등이 변화되고, 이로 인하여 더 많은 전자파가 지상에서 계측될 수 있다는 우려가 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강섬유 보강 유무 및 사용량 변화조건에 따른 전자파의 차폐효과를 분석하기 위하여, 3가지 조건에 대한 실험체를 제작하여 관련 실험을 수행하였으며, 실험결과 강섬유 보강콘크리트와 전자파 발생 상관관계는 없는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1036-1044
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• 2023

The combination of MCNP6 and the FISPACT codes was used to predict inventories of radioisotopes produced by neutron exposure of a sample in a research reactor. The detailed MCNP6 model of the Budapest Research Reactor and the specific irradiation geometry of the NAA channel was established, while realistic material cards were specified based on concentrations measured by PGAA and NAA, considering the precursor elements of all significant radioisotopes. The energy- and spatial distributions of the neutron field calculated by MCNP6 were transferred to FISPACT, and the resulting activities were validated against those measured using neutron-irradiated small and bulky targets. This approach is general enough to handle different target materials, shapes, and irradiation conditions. A general agreement within 10% has been achieved. Moreover, the method can also be made applicable to predict the activation properties of the near-vessel concrete of existing nuclear installations or assist in the optimal construction of new nuclear power plant units.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권10호
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• pp.3677-3691
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• 2023

Since containment building is the major shielding structure to ensure safety of nuclear power plant, the structural behavior and ultimate pressure capacity of containments must be studied in depth. This paper addresses ambiguous issue of determining free-field position for liner failure by suggesting an expanded free-field region and comparing internal pressure capacities obtained by test data, conservative assumption and suggested free-field region. For this purpose, a practical approach to determine the free-field position for the evaluation of liner tearing is carried out. The maximum principal strain histories versus internal pressure capacities among different free-field positions at various azimuths and elevations are compared with those at the equipment hatch as a conservative assumption. The comparison shows that there are considerable differences in the internal pressure capacity at liner failure within the expanded free-field region compared to the vicinity of the equipment hatch. Additionally, this study proposes an approximate correlation with conservative factors by considering the expanded free-field ranges and material characteristics to determine realistic failure criteria for liner. The applicability of the proposed correlation is demonstrated by comparing the internal pressure capacities of full-scale containment buildings following liner failure criteria according to RG 1.216 and an approximate correlation.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.335-341
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• 2017

사이클로트론은 양자 또는 중양자를 가속하는 장치로써 의료장비인 양전자방출촬영장치(PET)에 이용되는 단반감기의 방사성의약품을 생산하는 시설로 이용되고 있다. 사이클로트론에서 방사성의약품을 생산하기 위해선 가속된 양성자와 타켓과의 핵반응이 필요하며 반응 후 불필요한 중성자가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 사이클로트론에서 발생되는 양성자와 중성자가 콘크리트 차폐벽과 충돌하여 발생되는 방사화에 대해 알아보고자 하였다. 실험은 몬테카를로 모의 모사의 한 종류인 FLUKA를 통해 방사화된 방사성동위원소를 추적하였으며, 콘크리트 차폐벽의 물성은 ppm 단위의 미량의 불순물이 포함된 물성과 불순물이 포함되지 않은 물성을 이용하여 비교 분석하였다. 발생된 방사화 핵종은 RESRAD-Build를 통해 인체에 미치는 피폭선량율 기준으로 비교분석하였으며, 실험결과 불순물이 포함된 콘크리트 물성에서는 총 14개의 방사성동위원소가 생산되었으며, 인체에 미치는 피폭선량을 기준으로 분석 하였을 때, $^{60}Co$(72.50%), $^{134}Cs$(16.75%), $^{54}Mn$(5.60%), $^{152}Eu$(4.08%), $^{154}Eu$(1.07%)이 전체 선량의 99.9%를 차지하였으며, 피폭의 위험도는 $^{60}Co$ 핵종이 가장 높게 나타났다. 불순물이 포함되지 않은 물성에서는 총 5개의 핵종이 나타났으며, 그 중 $^{54}Mn$이 피폭선량의 99.9%를 차지하는 것으로 나타났다. 양성자의 유도 핵반응에 따라 불순물이 아닌 $^{56}Fe$에서 방사화 과정을 통해 Cobalt가 발생될 가능성이 있으나 콘크리트벽에 도달하는 양성자의 개수가 작아 방사화를 일으키지 못하였다. 불순물의 포함 여부에 따른 피폭선량의 비교결과 불순물이 포함된 경우가 그렇지 않은 경우 보다 약 98% 높게 나타나 ppm 단위의 미량의 불순물이 방사화의 주요인임을 알 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권2호
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• pp.243-260
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• 2018

사용후핵연료 건식저장 시스템과 관련하여 고온 및 방사선으로 인한 콘크리트 손상과 열화특성에 대해 포괄적으로 문헌분석을 수행하였다. 고온에 의한 장기열화를 방지하기 위한 콘크리트의 임계온도는 일반적으로 $95^{\circ}C$이며, 온도경사는 콘크리트 균열방지를 위해 $60^{\circ}C$ 이하가 되도록 설정하고 있다. 열화정도는 노출온도와 노출시간에 비례하여 증가하는 경향을 나타내며, 압축강도에 비해 인장강도가 고온에 보다 민감한 특성을 보인다. 한편 방사선의 에너지가 $10^{10}MeV{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 이하일 경우에는 핵반응으로 인한 가열을 무시할 수 있다. 하지만 콘크리트가 $10^{19}n{\cdot}cm^{-2}$ 이상의 중성자에 혹은 $10^{10}$ rad를 초과하는 감마선량에 노출된다면 콘크리트의 역학적 물성이 점차 감소하는 경향을 보이며, 그 손상정도는 콘크리트 구성재료의 특성에 의존적이다. 콘크리트에 대한 방사선 조사시 재료의 역학적 물성변화는 주로 온도상승으로 인한 콘크리트 내부 함수량의 변화 및 재료간의 열적물성 차이로 인한 체적증가와 균열발생으로 발생한다. 따라서 건식저장과 관련된 기술의 조속한 확보 및 인 허가를 위해서는 그 간의 선행연구 결과를 최대한 활용할 필요가 있으며, 본 연구결과는 향후 사용후핵연료 건식저장 콘크리트 캐스크 관련 국내 자체기술 개발에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.