The fabrication process and the structure of PIN semiconductor detectors have been designed optimally by simulation for doping concentration and width of p+ layer, impurities re-contribution due to annealing and the current distribution due to guard ring at the sliced edges. The characteristics to radiation response has been also simulated in terms of Monte Carlo Method. The device has been fabricated on n type, $400\;{\Omega}cm$, orientation <100>, Floating-Zone silicon wafer using the simulation results. The leakage current density of $0.7nA/cm^2/100{\mu}m$ is achieved by this process. The good linearity of radiation response to Cs-137 was kept within the exposure ranges between 5 mR/h and 25 R/h. This proposed process could be applied for fabricating a PIN semiconductor detector for measuring individual dose.
Background: Surface soil radiation monitoring around nuclear facilities is important to classify and characterize the contaminated areas. A scanning and direct measurement technique can survey the sites rapidly before starting sampling analysis. Materials and Methods: Regarding this, we test and suggest a measurement technique for gross alpha/beta and 90Sr activities in surface soil based on a mobile ZnS(Ag)/PVT (polyvinyltoluene) array and a handheld PVT rod, respectively. To detect 90Sr selectively in soil mixed with naturally occurring radioactive materials, chosen energy channel counts from the multichannel analyzers were used instead of whole channel counts. Soil samples contaminated with exempt liquid 90Sr with 1 Bq·g-1, 3 Bq·g-1, and 10 Bq·g-1 were prepared and hardened by flocculation. Results and Discussion: The mobile ZnS(Ag)/PVT array could discriminate gross alpha, gross beta, and gamma radiation by the different pulse-shaped signal features of each sensor material. If the array is deployed on a vehicle, the scan minimum detectable concentration (MDC) range will be about 0.11-0.17 Bq·g-1 at 18 km·h-1 speed, highly sensitive to actual sites. The handheld PVT rod with 12 mm (Φ) × 20 mm (H) size can directly measure 90Sr selectively if channels on which energies are from 1,470 and 2,279 keV are gated, minimizing crossdetection of other radionuclides. These methods were verified by measuring soil samples fabricated with homogeneous 90Sr concentrations, showing static MDC of 2.16 Bq·g-1 at a measurement time of 300 seconds. Conclusion: Based on the results, comprehensive procedures using these detectors are suggested to optimize soil sites survey.
Background: After the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident, biological alterations in the natural biota, including morphological changes of fir trees in forests surrounding the power plant, have been reported. Focusing on the terminal buds involved in the morphological formation of fir trees, this study developed a method for estimating the absorbed radiation dose rate using radionuclide distribution measurements from tree organs. Materials and Methods: A phantom composed of three-dimensional (3D) tree organs was constructed for the three upper whorls of the fir tree. A terminal bud was evaluated using Monte Carlo simulations for the absorbed dose rate of radionuclides in the tree organs of the whorls. Evaluation of the absorbed dose targeted 131I, 134Cs, and 137Cs, the main radionuclides subsequent to the FDNPP accident. The dose contribution from each tree organ was calculated separately using dose coefficients (DC), which express the ratio between the average activity concentration of a radionuclide in each tree organ and the dose rate at the terminal bud. Results and Discussion: The dose estimation indicated that the radionuclides in the terminal bud and bud scale contributed to the absorbed dose rate mainly by beta rays, whereas those in 1-year-old trunk/branches and leaves were contributed by gamma rays. However, the dose contribution from radionuclides in the lower trunk/branches and leaves was negligible. Conclusion: The fir tree model provides organ-specific DC values, which are satisfactory for the practical calculation of the absorbed dose rate of radiation from inside the tree. These calculations are based on the measurement of radionuclide concentrations in tree organs on the 1-year-old leader shoots of fir trees. With the addition of direct gamma ray measurements of the absorbed dose rate from the tree environment, the total absorbed dose rate was estimated in the terminal bud of fir trees in contaminated forests.
Thair Hussein Khazaalah;Iskandar Shahrim Mustafa ;M.I. Sayyed
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.12
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pp.4708-4714
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2022
The novelty in the present search, the Soda-Lime-Silica (SLS) glass waste to prepare free lead glass shielding was used in order to limit the accumulation of glass waste, which requires extensive time to decompose. This also saves on the consumption of pure SiO2, which is a finite resource. Furthermore, the combining of BaO with Bi2O3 into a glass network leads to increased optical properties and improved attenuation. The UV-Visible Spectrophotometer was used to investigate the optical properties and the radiation shielding properties were reported for current glass samples utilizing the PhysX/PDS online software. The optical property results indicate that when BaO content increases in glass structure, the Urbach energy ΔE, and refractive index n increases while the energy optical band gap Eopt decreases. The result of the metallisation criteria (M) revealed that the present glass samples are nonmetallic (insulators). Furthermore, the radiation shielding parameter findings suggest that when BaO was increased in the glass structure, the linear attenuation coefficient and effective atomic number (Zeff) rose. But the half-value layer HVL declined as the BaO concentration grew. According to the research, the glass samples are non-toxic, transparent to visible light, and efficient radiation shielding materials. The Ba5 sample is considered the best among all the samples due to its higher attenuation value and lower HVL and MFP values, which make it a suitable candidate as transparent glass shield shielding.
Islam G. Alhindawy;Mohammad. W. Marashdeh;Mamduh. J. Aljaafreh;Mohannad Al-Hmoud;Sitah Alanazi;K. Mahmoud
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.7
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pp.2444-2451
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2024
This work demonstrates a new sol-gel approach for synthesizing PbO2-doped zirconia using zircon mineral precursors. The streamlined methodology enables straightforward fabrication of the doped zirconia composites. Comprehensive materials characterization was performed using XRD, SEM, and TEM techniques to analyze the crystal structure, microstructure, and morphology. Quantitative analysis of the XRD data provided insights into the nanoscale crystallite sizes achieved, along with their relationship to lattice imperfections. Furthermore, the gamma-ray shielding capacity for the PbO2-doped zirconia samples was estimated by the Monte Carlo simulation, which proves an increase in the gamma ray shielding properties by raising the Pb concentration. The linear attenuation coefficient increased between 0.467 and 0.499 cm-1 (at 0.662 MeV) by increasing the Pb content between 11 and 21 wt%. By increasing the Pb content to 21 wt%, the synthesized composites' lead equivalent thickness reaches 2.49 cm. The radiation shielding properties for the synthesized composites revealed a remarkable performance against low and intermediate γ-ray photons, with radiation shielding capacity of 37.3 % and 21.4 % at 0.662 MeV and 2.506 MeV, respectively. As a result, the developed composites can be employed as an alternative shielding material in hospitals and radioactive zones.
For the purpose of preparing the fundamental data on air pollution in underground shopping center and also contributing to the health improvement of residents, the authors measured the level of $SO_2,\;NO_2,\;TSP,\;CO,\;CO_2$ and also some related factors as air temperature, air movement, relative humidity and mean radiation temperature at inside and outside of underground shopping center in Pusan from January to February and from July to August 1994. The results were as follows : 1. The mean concentration of CO within the underground shopping center was $3.1{\pm}1.3ppm$ in winter and $2.1{\pm}0.9ppm$ in summer. There was a negative correlation (p<0.01) between inner CO concentration and temperature in summer and no correlation between inner CO concentration and outer CO concentration in underground shopping center 2. The mean concentration of COE within the underground shopping center was $876{\pm}353ppm$ in winter and $757{\pm}125ppm$ in summer. There was a negative correlation (p<0.01) between inner $CO_2$ concentration and air movement in summer and positive correlation (p<0.05) between inner $CO_2$ concentration and outer $CO_2$ concentration in underground shopping center. 3. The mean concentration of $SO_2$ within a underground shopping center was $0.036{\pm}0.019ppm$ in winter and $0.040{\pm}0.013ppm$ in summer. There was a positive correlation(p<0.01) between inner $SO_2$ concentration and temperature in summer and positive correlation between inner $SO_2$ concentration and outer $SO_2$ concentration in summer and winter in underground shopping center. 4. The mean concentration of $NO_2$ within a underground shopping center was $0.052{\pm}0.038ppm$ in winter and $0.042{\pm}0.016ppm$ in summer. There was a no correlation between inner $SO_2$ concentration and thermal factors in summer and winter and low correlation between inner $SO_2$ concentration and outer $SO_2$ concentration in underground shopping center 5. The mean concentration of TSP within a underground shopping center was $430{\pm}214{\mu}g/m^3$ in winter, $366{\pm}73{\mu}g/m^3$ in summer, and very in excess of the atmospheric environmental quality standards of Korea ($150{\mu}g/m3{\downarrow}$). There was low correlation between inner TSP concentration and temperature in summer and high correlation between inner TSP concentration and outer TSP concentration in underground shopping center.
The ion exchange behaviour of the $Cs^{+1},\;Sr^{+2},\;and\;Th^{+4}$ in the system of $Cs^{+1},\;Sr^{+2},\;Th^{+4},\;and\;7Cl^{-}-H^{+}$ from Dowex HCR-W2, was examined in the loading and elution processes. $Th^{+4}$ was slowly adsorbed through the entire contact time between resin and solution and $Cs^{+1}\;and\;Sr^{2+}$ were adsorbed fast for the first few minutes of contact time. Because of the strong affinity of $Th^{+4}$, the longer contact time was allowed, the less amount of $Cs^{+1}\;and\;Sr^{2+}$ was adsorbed on the resin. The peak concentration of the resin phase $Cs^{+1}$ in the solution concentration of $Cs^{+1}:Sr^{+2}:Th^{+4}$ in the ratio of 2 : 2 : 1 in normality with total normality of 0.1N was produced at about 4 minutes of contact time and the peak time for $Sr^{+2}$ was 20 minutes. The loaded ions were eluted using hydrochloric acid. The loaded $Cs^{+1}$ was eluted at the low eluent concentration of less than 0.1N with less than 5% contamination of $Sr^{+2}$. The loaded $Th^{+4}$ was eluted at the high eluent concentration of greater than 1N. The best eluent concentration for eluting $Th^{+4}$ was 4N.
Ba is the most useful element to get the $Ba(Ra)SO_4$ precipitate. However, when the high concentrations of ions such as sulfate, calcium are existed in the leachate of phosphogypsum stack, it is difficult to get the $Ba(Ra)SO_4$ precipitate. Since this reason, the developed method for the Ba coprecipitate using EDTA was performed to determine the $^{226}Ra$ concentration in the high sulfate sample. The average concentration of $^{226}Ra$ in a leachate of phosphogypsum using this method was 0.102 $Bq{\cdot}kg^{-1}$ and the minimal detectable activity is 3.4 $mBq{\cdot}kg^{-1}$. The $mBq{\cdot}kg^{-1}$ method was 0.102 $Bq{\cdot}kg^{-1}$ and the minimal detectable activity is 3.4 $mBq{\cdot}kg^{-1}$. The $^{226}Ra$ stock solution and the CRM (Certified Reference Material) were analyzed to verify this method. In analyzed $^{226}Ra$ stock solution, bias with added concentration was approximately 1% and the correlation curve between $^{226}Ra$ concentration in simulated standard sample and measured $^{226}Ra$ concentration showed good agreement with a correlation coefficient ($R^2$) of 0.99. In analyzed CRM, maximum bias with reference value was 5.8% (k=1) and the analytical results were in good agreement with the reference value.
The distribution of radionuclides in soil and plants were calculated, assuming an accidental release of radionuclides from Yeonggwang Nuclear Power Plant. The results which show the concentration change with time and regions were displayed by GIS. GIS Included the commercial program, ArcView(ESRI), and a basic digital map of 1:5000 scale for 30km by 30km area around Yeonggwang Nuclear Power Plant. The target material was $^{137}Cs$ in soil around Yeonggwang area. Given denosited $^{137}Cs$ concentrations, ECOREA-II code computed the $^{137}Cs$ concentration of the soil and the plant in the area divided by 16 azimuth, 480 unit cells in total in which the concentrations also varied with time. The results were introduced into the attributed data of previously designed polygon cells in ArcView. In order to display the concentration change with time by monotonic color, the RGB value for ArcView color lamp was controlled. This display is useful for the public to understand the concentration change of radionuclide around Yeonggwang area definitely.
Journal of Korean Academy of Oral and Maxillofacial Radiology
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v.26
no.2
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pp.121-132
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1996
The purpose of this study was to aid in the prediction of tumor cell tolerance to radiotherapy and/or chemotherapy. For this study, cell surviving curves were obtained for human osteosarcoma MG-63 cell line using semiautomated MTT assay. 2,4, 6, 8, 10Gy were irradiated at a dose rate of 210cGy/min using /sup 60/Co Irradiator ALDORADO 8. After irradiation, MG-63 cell lines(3×10⁴ cells/ml) were exposed to bleomycin and cisplatin at concentration of 0.2, 2, 20㎍/㎖ for 1 hour respectively. The viable cells were determined for each radiation dose and/or each concentration of drug. And they were compared to control values. The obtained results were as follows : 1. There was significant difference of surviving fraction at 4, 6, 8, 10Gy on MG-63 cell line(p<0.05). 2. There was significant difference of cytotoxicity of bleomycin or cisplatin at all concentration of 0.2, 2, 20㎍/㎖ (p<0.05) on MG-63 cell line. The cytotoxicity of cisplatin was more effective than bleomycin at concentration of 20㎍/㎖ on MG-63 cell line. 3. There was significant difference of cytotoxicity of bleomycin or cisplatin at all concentration after irradiation of 2Gy on MG-63 cell line. 4. There was significant difference of cytotoxicity of bloemycin or cisplatin at concentration of 20㎍/㎖ after irradiation than that of irradiation alone(p<0.01). But there was no significant difference of cytotoxicity of bleomycin at concentration of 20㎍/㎖ after irradiation of l0Gy than that of irradiation alone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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