Imaging and scattering techniques using thermal neutrons allow to analyze complex specimens in scientific and industrial researches. Owing to this advantage, there have been a considerable demand for neutron facilities in the industrial sector. Among neutron sources, an accelerator driven compact neutron source is the only one that can satisfy the various requirements-construction budget, facility size, and required neutron flux-of industrial applications. In this paper, a target, moderator, and reflector (TMR) system for low-energy proton-accelerator driven compact thermal neutron source was designed via Monte Carlo simulations. For 10-30 MeV proton beams, the optimal conditions of the beryllium target were determined by considering the neutron yield and the blistering of the target. For a non-borated polyethylene moderator, the neutronic properties were verified based on its thickness. For a reflector, three candidates-light water, beryllium, and graphite-were considered as reflector materials, and the optimal conditions were identified. The results verified that the neutronic intensity varied in the order beryllium > light water > graphite, the compacter size in the order light water < beryllium < graphite and the shorter emission time in the order graphite < light water < beryllium. The performance of the designed TMR system was compared with that of existing facilities and were laid between performance of existing facilities.
Jae Young Jeong;Jae Chang Kim;Kihong Pak;Yong Hyun Kim;Yong Kyun Kim;Wonjun Lee;Ju Hahn Lee;Taek Jin Jang
Nuclear Engineering and Technology
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제55권10호
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pp.3768-3774
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2023
The purpose of the target system for the muon spin rotation, relaxation, and resonance (µSR) facility at the Rare isotope Accelerator complex for ON-line experiments (RAON) is to induce the production of a significant number of surface muons in thermally stable experiments. The manufactured target system was installed at RAON in the Sindong area near Daejeon in 2021. The design was made conservatively with a sufficient margin of safety through ANSYS calculations; however, verification experiments had to be performed on the ANSYS calculations. Because the 600-MeV proton beam has not yet been provided, an alternative way to reproduce the calculation conditions was required. The radio frequency (RF) heating method, which has not yet been applied to the target verification experiment but has several advantages, was used. It was observed that the RF heating method has promise for testing the thermal stability of the target, and whether the target system design process was performed conservatively enough was verified by comparing the RF heating experiments with the ANSYS calculations.
A optical switch which on the LiNbO$_3$substrate is fabricated by using proton exchange method and self-alignet method. The annealing at 400[$^{\circ}C$] was carried out to control waveguide width and depth. A self-aligned method, which doesn\`t need the additional mask precesses, was applied to simplify the fabrication processes and to maximize efficiency of electric field application. The depths of the two annealed optical waveguides, which were measured by using ${\alpha}$-step, ware 1.435[K${\AA}$] and 1,380[K${\AA}$]. Using ${\alpha}$-step facility, we examined that the width of waveguides is increased from 5[$\mu\textrm{m}$] to 6.45[$\mu\textrm{m}$] and 6.3[$\mu\textrm{m}$] due to the annealing effects. The process of proton exchange was done at 400[$^{\circ}C$] for 60[min] and annealing process was done at 400[$^{\circ}C$] for 60[min]. The high speed optical modulator has very good figures of merits: the measured voltage of the input waveguide power is 3.5[V], the voltage of the coupling waveguide power is 3.9[mV], and -29.5[dB] crosstalk and 8[V] switching voltage were achieved.
An interesting recent application of intermolecular NOE experiment is the saturation transfer difference NMR(STD-NMR) method that is useful in screening compound libraries to identify bio-active ligands. This technique also identifies the group epitopes of the bound ligand in a reversibly forming protein-ligand complex. We present here a complete relaxation and conformational exchange matrix (CORCEMA) theory (Moseley et al., J. Magn. Reson. B, 108, 243-261 (1995)) applicable for the STD-NMR experiment. Using some ideal model systems we have analyzed the factors that influence the STD intensity changes in the ligand proton NMR spectrum when the resonances from some protons on the receptor protein are saturated. These factors will be discussed and some examples of its application in some model systems will be presented. This CORCEMA theory for STD-NMR and the associated algorithm are useful in a quantitative interpretation of the STD-NMR effects, and are likely to be useful in structure-based drug design efforts. They are also useful in a quantitative characterization of protein-protein (or protein-nucleic acid) contact surfaces from an intermolecular cross-saturation NMR experiment.
Kye-Ryung Kim;Yeong Su Ha;Sang-Pil Yoon;Yeon-ji Lee;Yong-Sub Cho;Hyeongi Kim;Sang-Jin Han;Jung Young Kim;Kyo Chul Lee;Jin Su Kim
대한방사성의약품학회지
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제7권2호
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pp.119-125
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2021
82Sr for 82Rb generator was produced through the irradiation of the proton beam on the nat.RbCI target at the target irradiation facility installed at the end of the Rl-dedicated beamline of the 100 MeV proton linear accelerator of KOMAC (Korea Multi-purpose Accelerator Complex). The average current of the proton beam was 1.2 µA for irradiation time of 150 min. For the separation and purification of the 82Sr from nat.RbCI irradiated, Chelex-100 resin was used. The activities of 82Sr in the irradiated nat.RbCI target solution and after purification were 45.29 µCi and 43.4 µCi, respectively. The separation and purification yield was 95.8%. As an adsorbent to be filled in the generator for 82Sr adsorption hydrous tin oxide was selected. The adsorption yield of 82Sr into the generator adsorbent was > 99 %, and the total amount of 82Sr adsorbed to the generator was 21.6 µCi as of the day of the 82Rb elution experiment. When the elution amount was 22 mL, the maximum82Rb elution yield was 93.3%, and the elution yield increased as the flow rate increased. After the eluted 82Rb was filled in the correction phantom of the small PET for animals, a PET image was taken. The image scan time was set to 5 min, and the phantom PET image was successfully obtained. As results of impurity analysis on eluted 82Rb using ICP-MS, nat.Rb stable isotopes that compete in vivo of 82Rb were identified as undetected levels and were determined to be No-Carrier-Added (NCA).
본 연구는 국내 100 MeV 양성자가속기와 우주부품시험센터 우주전문시험시설기반을 활용하여 우주부품의 우주 방사선환경 시험검증 기술을 개발하고자 한다. 우주개발의 진전에 따라 고도화된 위성의 임무는 위성의 핵심부품인 메모리 등에 고집적 회로를 필수적으로 사용하고, 태양전지, 광학센서 및 opto-electronics 등 부수 장치에 반도체 소자의 활용이 증가하고 있다. 특히, 전자부품을 우주에 적용하기 위해서는 우주환경 시험을 반드시 거쳐야 하며, 그 중 가장 중요한 것이 고 에너지 방사선환경에서의 우주부품시험이다. 따라서 이에 필요한 우주 방사선 환경 구현 시설을 갖추어 체계적인 시험절차를 수립할 필요가 있다. 한국산업기술시험원 우주부품시험센터는 메모리 부품에 대한 방사선 시험 장치를 제작하고 이를 이용한 메모리 방사선 영향 평가 시험을 수행하였다. 경주양성자가속기에서 100 MeV 양성자를 활용하여 한국에서 활용가능한 수준의 방사선 시험을 진행하였다. 이러한 시험을 통해 메모리 반도체에서 나타나는 single event upset을 관찰할 수 있었다. 향후 해당 시험을 체계화하여 우주산업화에 기반을 마련하고자 한다.
With the advance of modern radiation therapy technique, radiation dose conformation and dose distribution have improved dramatically. However, the progress does not completely fulfi ll the goal of cancer treatment such as improved local control or survival. The discordances with the clinical results are from the biophysical nature of photon, which is the main source of radiation therapy in current field, with the lower linear energy transfer to the target. As part of a natural progression, there recently has been a resurgence of interest in particle therapy, specifically using heavy charged particles, because these kinds of radiations serve theoretical advantages in both biological and physical aspects. The Korean government is to set up a heavy charged particle facility in Korea Institute of Radiological & Medical Sciences. This review introduces some of the elementary physics of the various particles for the sake of Korean radiation oncologists' interest.
Background: The concrete walls inside the vaults of cyclotron facilities are activated by neutrons emitted by the targets during radioisotope production. Reducing the amount of radioactive waste created in such facilities is very important in case they are decommissioned. Thus, we proposed a strategy of reducing the neutron activation of the concrete walls in cyclotrons during operation. Materials and Methods: A polyethylene plate and B-doped Al sheet (30 wt% of B and 2.5 mm in thickness) were placed in front of the wall in the cyclotron room of a radioisotope production facility for pharmaceutical use. The target was Xe gas, and a Cu block was utilized for proton dumping. The irradiation time, proton energy, and beam current were 8 hours, 30 MeV, and $125{\mu}A$, respectively. To determine a suitable thickness for the polyethylene plate set in front of the B-doped Al sheet, the neutron-reducing effects achieved by inserting such sheets at several depths within polyethylene plate stacks were evaluated. The neutron fluence was monitored using an activation detector and 20-g on de Au foil samples with and without 0.5-mm-thick Cd foil. Each Au foil sample was pasted onto the center of a polyethylene plate and B-doped Al sheet, and the absolute activity of one Au foil sample was measured as a standard using a Ge detector. The resulting relative activities were obtained by calculating the ratio of the photostimulated luminescence of each foil sample to that of the standard Au foil. Results and Discussion: When the combination of a 4-cm-thick polyethylene plate and B-doped Al sheet was employed, the thermal neutron rate was reduced by 78%. Conclusion: The combination of a 4-cm-thick polyethylene plate and B-doped Al sheet effectively reduced the neutron activation of the investigated concrete wall.
A proton therapy facility is under development at Huazhong University of Science and Technology (HUST). To meet the need for fast energy changes during treatments, a beamline control system (BCS) has been designed and implemented. The BCS coordinates and controls various beamline devices by adopting a distributed architecture divided into three layers: the client, server, and device layers. Among these, the design of the server layer is the key to realize fast energy changes. The server layer adopts the submodule programming paradigm and optimizes the data interface among modules, allowing the main workflow to be separated from the device workflow and data. Furthermore, this layer uses asynchronous, multithreaded, and thread-locking methods to improve the system's ability to operation efficiently and securely. Notably, to evaluate the changing energy status over time, a dynamic node update method is adopted, which can dynamically adjust the update frequency of variable nodes. This method not only meets the demand for fast updates on energy changes but also reduces the server's communication load in the steady state. This method is tested on a virtual platform, and the results are as expected.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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