The confinement degradation of the energetic particles during RMP would be a key issue in success of realizing the successful energy production using fusion plasma, because a 3.5 MeV energetic alpha particle should be able to sustain the burning plasma after the ignition. As KSTAR recent results indicate the generation of high-performance plasma(${\beta}_p{\sim}3$), the confinement of the energetic particles is also an important key aspect in neutral beam driven plasma. In general, the measured absolute value of the neutron intensity is generally used for to estimating the confinement time of energetic particles by comparing it with the theoretical value based on transport calculations. However, the availability of, but for its calculation process, many accurate diagnostic data of plasma parameters such as thermal and incident fast ion density, are essential to the calculation process. In this paper, the time evolution of the neutron signal from an He3 counter during the beam blank has permitted to facilitate the estimation of the slowing down time of energetic particles and the method is applied to investigate the fast ion effect on ELM suppressed KSTAR plasma which is heated by high energy deuterium neutral beams.
Lee, Chaeyeong;Lee, Sangmin;Chung, Kwangzoo;Han, Youngyih;Chung, Yong Hyun;Kim, Jin Sung
Progress in Medical Physics
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v.27
no.3
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pp.162-168
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2016
Proton therapy is increasingly being actively used in the treatment of cancer. In contrast to photons, protons have the potential advantage of delivering higher doses to the cancerous tissue and lower doses to the surrounding normal tissue. However, a range shifter is needed to degrade the beam energy in order to apply the pencil beam scanning technique to tumors located close to the minimum range. The secondary neutrons are produced in the beam path including within the patient's body as a result of nuclear interactions. Therefore, unintended side effects may possibly occur. The research related to the secondary neutrons generated during proton therapy has been presented in a variety of studies worldwide, since 2007. In this study, we measured the magnitude of the secondary neutron dose depending on the location of the detector and the use of a range shifter at the beam nozzle of the proton scanning mode, which was recently installed. In addition, the production of secondary neutrons was measured and estimated as a function of the distance between the isocenter and detector. The neutron dose was measured using WENDI-II (Wide Energy Neutron Detection Instruments) and a Plastic Water phantom; a Zebra dosimeter and 4-cm-thick range shifter were also employed as a phantom. In conclusion, we need to consider the secondary neutron dose at proton scanning facilities to employ the range shifter reasonably and effectively.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.17
no.1
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pp.9-14
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2017
Mechanical properties and neutron shielding performance of concrete with amorphous boron steel fiber have been investigated in this study. The measurement of this investigation includes air contents, slump loss, compressive strength, flexural strength, flexural toughness and neutron shielding rate. Four different fiber volume fractions were selected ranging from 0.25% to 1.0% by volume for the amorphous boron steel fibers. The testing results showed that the flexural toughness and the neutron shielding rate were increase with the increase of volume fraction for amorphous boron steel fiber. Based on the result, it is concluded that the concrete with the amorphous boron steel fiber can be effectively applied to shield the neutron and to improve mechanical properties.
The purpose of this study was to confirm the feasibility of imaging of therapy region from the boron neutron capture therapy (BNCT) using the measurement of the prompt gamma ray depending on the neutron flux. Through the Monte Carlo simulation, we performed the verification of physical phenomena from the BNCT; (1) the effects of neutron according to the existence of boron uptake region (BUR), (2) the internal and external measurement of prompt gamma ray dose, (3) the energy spectrum by the prompt gamma ray. All simulation results were deducted using the Monte Carlo n-particle extended (MCNPX, Ver.2.6.0, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA) simulation tool. The virtual water phantom, thermal neutron source, and BURs were simulated using the MCNPX. The energy of the thermal neutron source was defined as below 1 eV with 2,000,000 n/sec flux. The prompt gamma ray was measured with the direction of beam path in the water phantom. The detector material was defined as the lutetium-yttrium oxyorthosilicate (Lu0,6Y1,4Si0,5:Ce; LYSO) scintillator with lead shielding for the collimation. The BUR's height was 5 cm with the 28 frames (bin: 0.18 cm) for the dose calculation. The neutron flux was decreased dramatically at the shallow region of BUR. In addition, the dose of prompt gamma ray was confirmed at the 9 cm depth from water surface, which is the start point of the BUR. In the energy spectrum, the prompt gamma ray peak of the 478 keV was appeared clearly with full width at half maximum (FWHM) of the 41 keV (energy resolution: 8.5%). In conclusion, the therapy region can be monitored by the gamma camera and single photon emission computed tomography (SPECT) using the measurement of the prompt gamma ray during the BNCT.
Li, JiaTong;Jia, WenBao;Hei, DaQian;Yao, Zeen;Cheng, Can
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.6
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pp.2221-2229
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2022
In this research, for improving the measurement performance of Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis (PGNAA) set-up, a new optimization method for set-up design was proposed and investigated. At first, the calculation method for Signal-to-Noise Ratio (SNR) was proposed. Since the SNR could be calculated and quantified accurately, the SNR was chosen as the evaluation parameter in the new optimization method. For discussing the feasibility of the SNR optimization method, two kinds of PGNAA set-ups were designed in the MCNP code, based on the SNR optimization method and the previous signal optimization method, respectively. Meanwhile, the single element spectra analysis method was proposed, and the analysis effect of single element spectra as well as element sensitivity were used for comparing the measurement performance. Since the simulation results showed the better measurement performance of set-up designed by SNR optimization method, the experimental set-ups were built for the further testing, finally demonstrating the feasibility of the SNR optimization method for PGNAA setup design.
Seo Ra Yang;Jin Hong Lee;Jae Hwan Yang;Geun-Il Park
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.8
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pp.2906-2915
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2024
Radiocarbon (14C), with a radioactive half-life of approximately 5730 years, poses a long-term environmental contamination risk when released into the atmosphere. The quantification analysis of its release estimates plant-specific generation rates based on factors such as plant power, core neutron flux distribution, and the volume of water exposed to this flux. Utilizing the improved estimation method, the 14C production rate for several Korean Pressurized Water Reactors (PWRs) was calculated. Also, improvements in measurement methods through sampling have also been made. These enhancements include the verification of the absorption method versus the mixing method. The results of this study indicate that plant-specific 14C production rates range from 0.213 to 0.317 TBq/yr, which are comparable to the global range observed in PWRs. Furthermore, the study evaluated a quenching correction curve for a liquid scintillation counter using two quenching correction methods: the external standard method and the internal standard method. The accuracy of these methods with 72 samples was validated with an average relative error within ±2.5%. The relative error of the mixing method, when compared to the direct absorption method, was found to be within ±20%. This finding underscores the validity of the improved measurement technique.
To insure nuclear reactor safety, the reactivity of control rods should be calculated by measuring the criticality of reactor core and it is regularly performed during the annual physics test period. Also, the core criticality should be monitored during the start-up operation to avoid reactivity induced accidents. Many research works on control rod reactivity measurement and subcriticality measurement have been accomplished throughout the world for decades and recently a new method named "Modified Neutron Source Multiplication Method (MNSM)" was proposed in Japan which is known to be improved overcoming limitations of traditional Neutron Source Multiplication Method (NSM). In this study, MNSM was tested in calculation of subcriticalities and in evaluation of application validity using the educational reactor in Kyung Hee University, AGN-201. For this study, a revised nuclear data library and a neutron transport code system TRANSX - PARTISN were established. Correction factors for various control rod positions were produced using the k-effective values and the corresponding flux distributions and adjoint flux distributions. Experimental values of the core criticality were obtained using the neutron count rates of the BF3 proportional counters. The results showed that the expected reactivity worth of control rods by MNSM agreed well with the theoretical values and the correction factors contributed much for this purpose.
Purpose : For the research of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), fast neutrons generated from the MC-50 cyclotron with maximum energy of 34.4 MeV in Korea Cancer Center Hospital were moderated by 70 cm paraffin and then the dose characteristics were investigated. Using these results, we hope to establish the protocol about dose measurement of epi-thermal neutron, to make a basis of dose characteristic of epi-thermal neutron emitted from nuclear reactor, and to find feasibility about accelerator-based BNCT. Method and Materials : For measuring the absorbed dose and dose distribution of fast neutron beams, we used Unidos 10005 (PTW, Germany) electrometer and IC-17 (Far West, USA), IC-18, ElC-1 ion chambers manufactured by A-150 plastic and used IC-l7M ion chamber manufactured by magnesium for gamma dose. There chambers were flushed with tissue equivalent gas and argon gas and then the flow rate was S co per minute. Using Monte Carlo N-Particle (MCNP) code, transport program in mixed field with neutron, photon, electron, two dimensional dose and energy fluence distribution was calculated and there results were compared with measured results. Results : The absorbed dose of fast neutron beams was $6.47\times10^{-3}$ cGy per 1 MU at the 4 cm depth of the water phantom, which is assumed to be effective depth for BNCT. The magnitude of gamma contamination intermingled with fast neutron beams was $65.2{\pm}0.9\%$ at the same depth. In the dose distribution according to the depth of water, the neutron dose decreased linearly and the gamma dose decreased exponentially as the depth was deepened. The factor expressed energy level, $D_{20}/D_{10}$, of the total dose was 0.718. Conclusion : Through the direct measurement using the two ion chambers, which is made different wall materials, and computer calculation of isodose distribution using MCNP simulation method, we have found the dose characteristics of low fluence fast neutron beams. If the power supply and the target material, which generate high voltage and current, will be developed and gamma contamination was reduced by lead or bismuth, we think, it may be possible to accelerator-based BNCT.
It is required that the neutron dosimetry be present to monitor the reactor vessel throughout its plant life. The Ex-vessel Neutron Dosimetry Systems which consist of sensor sets, radiometric monitors, gradient chains, and support hardware have been installed for 3-Loop plants after a complete withdrawal of all six in-vessel surveillance capsules. The systems have been installed in the reactor cavity annulus in order to characterize the neutron energy spectrum over the beltline region of the reactor vessel. The installed dosimetry were withdrawn and evaluated after a irradiation during one cycle and then compared to the cycle specific neutron transport calculations. The reaction rates from the measurement and calculation were compared and the results show good agreements each other.
The $Fe_{87}Zr_{7}B_{6}$ amorphous alloy after neutron irradiation are studied hysteresis loop and complex permeability measurements. The total integration fluence of fast neutrons is varied from $1.92{\times}10^{14}$ to $4.85{\times}10^{16}n_{f1}cm^{-2}$. After neutron irradiation, the imaginary part of complex permeability in low frequency region decreased due to the decrease of wall motion, but the permeability in high frequency region increased due to the enhancement of rotational magnetization. The measurement of hysteresis loop showed the increase of magnetic softness, related to rotational magnetization, but saturation magnetization was decreased in neutron irradiation sample.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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