A spent fuel problem has prevented the nuclear power from claiming to be a completely clean energy source. The nuclear transmutation technology to incinerate the long lived radioactive nuclides and produce energy during the incineration process is believed to be one or the best solutions. HYPER(Hybrid Power Extraction Reactor) is the accelerator driven transmutation system which is being developed by KAERI(Korea Atomic Energy Research Institute). Some major feature of HYPER have been developed and employed. On-power fueling concepts are employed to keep system power constant with minimum variation of accelerator power. A hollow cylinder-type metal fuel is designed for the on-line refueling concept. Lead-bismuth(Pb-Bi) is adopted as a coolant and Spallation target material. HYPER is a subcritical reactor which needs an external neutron source. 1GeV proton beam is irradiated to Lead-bismuth(Pb-Bi) target inside HYPER, and spallation neutrons are produced. When proton beams are irradiated, much heat is also deposited in the Pb-Bi target and beam window which separates Pb-Bi and accelerator vacuum. Therfore, an effective cooling is needed for HYPER target. In this paper, we performed the thermal-hydraulic analysis of HYPER target using FLUENT code, and also calculated thermal and mechanical stress of the beam window using ANSYS code.
pMOSFET having 10 ${\mu}um$ thickness Gd layer has been tested to be used as a slow neutron sensor. The total thermal neutron cross section for the Gd is 47,000 barns and the cross section value drops rapidly with increasing neutron energy. When slow neutrons are incident to the Gd layer, the conversion electrons are emitted by the neutron absorption process. The conversion electrons generate electron-hole pairs in the $SiO_2$ layer of the pMOSFET. The holes are easily trapped in Oxide and act as positive charge centers in the $SiO_2$ layer. Due to the induced positive charges, the threshold turn-on voltage of the pMOSFET is changed. We have found that the voltage change is proportional to the accumulated slow neutron dose, therefore the pMOSFET having a Gd nuclear reaction layer can be used for a slow neutron dosimeter. The Gd-pMOSFET were tested at HANARO neutron beam port and $^{60}CO$ irradiation facility to investigate slow neutron response and gamma response respectively. Also the pMOSFET without Gd layer were tested at same conditions to compare the characteristics to the Gd-pMOSFET. From the result, we have concluded that the Gd-pMOSFET is very sensitive to the slow neutron and can be used as a slow neutron dosimeter. It can also be used in a mixed radiation field by subtracting the voltage change value of a pMOSFET without Gd from the value of the Gd-pMOSFET.
Journal of Radiopharmaceuticals and Molecular Probes
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v.8
no.2
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pp.113-118
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2022
Gadolinium neutron capture therapy (Gd-NCT) is a precision radiation therapy that kills cancer cells using the neutron capture reaction that occurs when 157Gd hits thermal neutrons. 157Gd has the highest thermal neutron capture cross section of 254,000 barns among stable isotopes in the periodic table. Another stable isotope, 155Gd, also has a high thermal neutron trapping area (~ 60,700 barns), so gadolinium that exists in nature can be used as a Gd-NCT drug. Gd-NCT is a mixed kinetic energy of low-energy and high-energy ionizing particles, which can be uniformly distributed throughout the tumor tissue, thereby solving the disadvantage of heterogeneous dose distribution in tumor tissue. The Gd complexes of small-sized molecule are widely used as contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI) in clinical practice. Therefore, these compounds can be used not only for diagnosis but also therapy when considering the concept of Gd-NCT. This multifunctional trial can look forward to new medical advance into NCT clinical practices. In this review, we introduce gadolinium compounds suitable for Gd-NCT and describe the necessity of image guided Gd-NCT.
The effect of thermal annealing on defect recovery of in-core neutron-irradiated 4H-SiC was investigated. Au/SiC Schottky diodes were manufactured using a 4H-SiC epitaxial wafer that was neutron-irradiated at the HANARO research reactor. The electrical characteristics of their epitaxial layers were analyzed under various conditions, including different neutron fluences (1.3 × 1017 and 2.7 × 1017 neutrons/cm2) and annealing times (up to 2 h at 1700 ℃). Capacity-voltage measurements showed high carrier compensation in the neutron-irradiated samples and a recovery tendency that increased with annealing time. The carrier density could be recovered up to 77% of the bare sample. Deep-level-transient spectroscopy revealed intrinsic defects of 4H-SiC with energy levels 0.47 and 0.68 eV below the conduction-band edge, which were significantly increased by in-core neutron irradiation. A previously unknown defect with a high electron-capture cross-section was discovered at 0.36 eV below the conduction-band edge. All defect concentrations decreased with 1700 ℃ annealing; the decrease was faster when the defect level was shallow.
Transactions of the KSME C: Technology and Education
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v.3
no.4
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pp.257-264
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2015
To maintain sustainability of nuclear energy as an important energy source, both safety problem and Spent Nuclear Fuels(SNFs) problem should be solved. In case of Gen-IV reactors such as fast reactor, SNFs can be used as fuels by using fast neutrons. It can be a suitable treatment method of high-level waste in near future. Liquid metals such as Sodium or Lead-Bismuth Eutectic (LBE) can be possibly used as a coolant to use fast neutrons. In this paper, it was described that natural circulation parameter studies, design analyses, material selections and a completion of facilities. To develop a natural circulation facility, thermal hydraulic analyses were performed. Installation technique of liquid metal natural circulation were secured.
The aim of this study was to optimize the target, moderator, and collimator (TMC) in a neutron beam generator for the accelerator-based BNCT (A-BNCT) system. The optimization employed the Monte Carlo Neutron and Photon (MCNP) simulation. The optimal geometry for the target was decided as the one with the highest neutron flux among nominates, which were called as angled, rib, and tube in this study. The moderator was optimized in terms of consisting material to produce appropriate neutron energy distribution for the treatment. The optimization of the collimator, which wrapped around the target, was carried out by deciding the material to effectively prevent the leakage radiations. As results, characteristic of the neutron beam from the optimized TMC was compared to the recommendation by the International Atomic Energy Agent (IAEA). The tube type target showed the highest neutron flux among nominates. The optimal material for the moderator and collimator were combination of Fluental (Al203+AlF3) with 60Ni filter and lead, respectively. The optimized TMC satisfied the IAEA recommendations such as the minimum production rate of epithermal neutrons from thermal neutrons: that was 2.5 times higher. The results can be used as source terms for shielding designs of treatment rooms.
Ivan Rene Morales;Maria Liz Crespo;Mladen Bogovac;Andres Cicuttin;Kalliopi Kanaki;Sergio Carrato
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.2
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pp.745-752
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2024
A method for gamma/neutron event classification based on frequency-domain analysis for mixed radiation environments is proposed. In contrast to the traditional charge comparison method for pulse-shape discrimination, which requires baseline removal and pulse alignment, our method does not need any preprocessing of the digitized data, apart from removing saturated traces in sporadic pile-up scenarios. It also features the identification of neutron events in the detector's full energy range with a single device, from thermal neutrons to fast neutrons, including low-energy pulses, and still provides a superior figure-of-merit for classification. The proposed frequency-domain analysis consists of computing the fast Fourier transform of a triggered trace and integrating it through a simplified version of the transform magnitude components that distinguish the neutron features from those of the gamma photons. Owing to this simplification, the proposed method may be easily ported to a real-time embedded deployment based on Field-Programmable Gate Arrays or Digital Signal Processors. We target an off-the-shelf detector based on a small CLYC (Cs2LiYCl6:Ce) crystal coupled to a silicon photomultiplier with an integrated bias and preamplifier, aiming at lightweight embedded mixed radiation monitors and dosimeter applications.
The chemical effects resulting from the capture of the thermal neutrons by manganese in different crystalline permanganates, that is, potassium permanganate, sodium permanganate, silver permanganate, barium permanganate and ammonium permanganate, have been investigated. The distribution of radioactive manganese formed has been determined by using different absorbents and ion-exchangers, that is, manganese dioxide, alumina, Zeolite A-3, Kaolinite and Dowex-50. The distribution of radioactive manganese in various adsorbents and ion-exchangers has almost similar result for each permanganate. The affinity for radioactive manganous ion is greatest for Dewex-50. A significant increase of retention is shown through the thermal annealing and the retention depends on the first ionization potential of metal ion in permanganates.
Kim, Taehee;Lee, Wonjoo;Seo, Bongkuk;Lim, Choong-Sun
Journal of Adhesion and Interface
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v.19
no.3
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pp.113-117
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2018
Boron carbide is lower in hardness than diamond or boron nitride but has a hardness of more than 30 GPa and is used for manufacturing tank armors and ammo shells due to its high hardness. It is also used as a neutron absorber due to its ability to absorb neutrons, which is increasing its use in nuclear power projects. Neutrons have no interaction with electrons and are known to pass through the material without interactions. Along with boron carbide, the atoms with high interaction with neutrons are hydrogen, and high hydrogen concentration polyesters and epoxy polymers including boron are used as materials for manufacturing products for nuclear power generation waste. In this paper, the surface of boron carbide is treated with iron oxide and tungsten to improve interaction between modified boron carbide and epoxy polymer. XRD and XPS were used to confirm that iron oxide and tungsten are well attached on the surface of boron carbide, respectively. The mechanical strength of the surface treated boron carbide was measured by a universal testing machine (UTM) and the dynamic characteristics of the cured product were observed by using a dynamic analyzer (DMA).
The manganous sulfate bath method for neutron source calibrations at the K-SRI is described together with the measurement of neutron emission rate of a source and the corrections applied for capture by competing nuclei of neutrons, and thermal neutron leakage, neutron absorption in the source itself. The commercially available neutron sources (Am-Be, $^{252}Cf$) for the calibration checks of neutron radiation instruments in the MeV range are considered in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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