After nuclear power plants are permanently shut down and decommissioned, the remaining irradiated metal components such as stainless steel, carbon steel, and Inconel can be used as neutron absorber. This study investigates the possibility of reusing these metal components as neutron absorber materials, that is burnable poison. The absorption cross section of the irradiated metals did not lose their chemical properties and performance even if they were irradiated over 40-50 years in the NPPs. To examine the absorption capability of the waste metals, the lattice calculations of WH 17×17 fuel assembly were analyzed. From the results, Inconel-718 significantly hold-down fuel assembly excess reactivity compared to stainless steel 304 and carbon steel because Inconel-718 contains a small amount of boron nuclide. From the results, a 20wt% impurity of boron in irradiated Inconel-718 enhances the excess reactivity suppression. The application of irradiated Inconel-718 as a burnable absorber for SMR core was investigated. The irradiated Inconel-718 impurity with 20wt% of boron content can maintain and suppress the whole core reactivity. We emphasize that the irradiated metal components can be used as burnable absorber materials to control the reactivity of commercial reactor power and small modular reactors.

In this paper, we take into account topology optimization problems considering spatial randomness in the material property of elastic modulus. Based on 88 lines MATLAB Code, Monte Carlo analysis has been performed for MBB(messerschmidt-bo lkow-blohm) model using 5,000 random sample fields which are generated by using the spectral representation scheme. The random elastic modulus is assumed to be Gaussian in the spatial domain of the structure. The variability of the volume fraction of the material, which affects the optimum topology of the given problem, is given in terms of correlation distance of the random material. When the correlation distance is small, the randomness in the topology is high and vice versa. As the correlation distance increases, the variability of the volume fraction of the material decreases, which comply with the feature of the linear static analysis. As a consequence, it is suggested that the randomness in the material property is need to be considered in the topology optimization.

의료용 사이크로트론은 방사성의약품을 생산하기 위해 양성자를 고속으로 가속시켜 핵반응을 일으키게 되며, 핵반응을 통해 불필요한 중성자가 발생하게 된다. 중성자는 사이클로트론의 부품에 방사화를 일으키는 원인으로 종사자들의 피폭의 원인이 된다. 이에 본 연구에서는 핵반응이 일어나는 Targetry 부품들인 Aluminum body, Silver body, Havar foil의 방사화 정도를 분석하여 피폭선량을 알아보고자 하였다. 실험결과 Aluminum body와 Silver body는 방사화된 핵종들의 에너지가 작고, 반감기가 짧아 종사들에게 미치는 선량이 미미하였으며, 재사용하는데 문제가 없었다. 하지만 Havar foil의 경우 방사화된 핵종들의 에너지가 높고 반감기가 길어 종사자들에게 미치는 영향이 매우 높았으며, 방사성폐기물로써 특별한 관리가 필용한 것으로 나타났다.

방사선 방호의 목적 중 하나는 확률적 영향을 최소화 하는 것이다. PCXMC 2.0은 몬테카를로 시뮬레이션 기반의 프로그램으로 입사표면선량을 통해 유효선량과 암의 발병확률을 예측가능하게 해준다. 그렇기 때문에 선량계에 따른 입사표면선량 측정이 특히 중요하다. 본 연구는 반도체 선량계, 일반 선량계, 유리선량계를 통해 입사표면선량을 측정하고 그에 따른 결정 장기의 유효선량과 발병 확률을 비교분석 하는 것에 목적을 두었다. 실험방법은 두개부, 흉부, 복부의 선량계 별 입사표면선량을 측정하고 PCXMC 2.0을 통해 부위 별 결정 장기의 유효선량과 암의 발병 확률을 평가하였다. 그 결과 부위 별 입사표면선량은 동일한 조건임에도 일반 선량계, 반도체 선량계, 유리 선량계 순으로 차이가 났다. 이를 토대로 유효선량과 결정 장기의 암 발병 확률을 분석한 결과 또한 일반 선량계, 반도체 선량계, 유리 선량계 순으로 차이가 났다. 결론적으로 동일한 조건임에도 사용한 선량계에 따라 유효선량과 발병 위험도는 다르게 나타났음을 알 수 있었고, 본 연구를 통해 각각의 선량계에 따른 정확한 입사표면선량 모델을 제시하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

사이클로트론은 양자 또는 중양자를 가속하는 장치로써 의료장비인 양전자방출촬영장치(PET)에 이용 되는 단반감기의 방사성의약품을 생산하는 시설로 이용되고 있다. 사이클로트론에서 방사성의약품을 생산 하기 위해선 가속된 양성자와 타켓과의 핵반응이 필요하며 반응 후 불필요한 중성자가 발생하게 된다. 이 에 본 연구에서는 사이클로트론에서 발생되는 양성자와 중성자가 콘크리트 차폐벽과 충돌하여 발생되는 방사화에 대해 알아보고자 하였다. 실험은 몬테카를로 모의 모사의 한 종류인 FLUKA를 통해 방사화된 방 사성동위원소를 추적하였으며, 콘크리트 차폐벽의 물성은 ppm 단위의 미량의 불순물이 포함된 물성과 불 순물이 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, 60Co(72.50%), 134Cs(16.75%), 54Mn(5.60%), 152Eu(4.08%), 154Eu(1.07%)이 전체 선량의 99.9%를 차지 하였으며, 피폭의 위험도는 60Co 핵종이 가장 높게 나타났다. 불순물이 포함되지 않은 물성에서는 총 5개 의 핵종이 나타났으며, 그 중 54Mn이 피폭선량의 99.9%를 차지하는 것으로 나타났다. 양성자의 유도 핵반 응에 따라 불순물이 아닌 56Fe에서 방사화 과정을 통해 Cobalt가 발생될 가능성이 있으나 콘크리트벽에 도 달하는 양성자의 개수가 작아 방사화를 일으키지 못하였다. 불순물의 포함 여부에 따른 피폭선량의 비교 결과 불순물이 포함된 경우가 그렇지 않은 경우 보다 약 98% 높게 나타나 ppm 단위의 미량의 불순물이 방사화의 주요인임을 알 수 있었다.

본 연구는 의료방사선 차폐를 위해 의료 환경에 적합한 친환경 소재를 찾아 방사선 차폐 시트 제작의 가 능성을 추정하고자 하는 것이다. 현재 차폐 소재로 주로 사용되는 납을 대신한 텅스텐 제품이 많이 있으나, 경제성으로 인해 경량의 차폐 시트의 대량생산에는 다소 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 경 제성 있는 경량 친환경 소재를 필요로 한다. 이러한 소재로써 본 연구에서는 황산바륨과 요오드를 제안하 였다. 두 물질은 방사선 촬영에서 이미 조영제로 사용되고 있어 방사선을 흡수하는 특성으로 차폐 재료로 써 일정 영역에서 충분히 차폐효과가 있을 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 연구에서는 방사선 차폐 재료 로 검증하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 모의 추정하였다. 황산바륨과 요오드 등 조영제인 경 우 고에너지 영역에서 방사선 흡수효과가 크게 나타나, 의료방사선 고관전압 촬영영역 120 kV의 두께별 에너지영역에서 두 차폐물질의 유효성을 평가하였다. 모의 추정 결과 두 물질 모두 차폐의 유효성을 추정 할 수 있었다. 요오드가 황산바륨보다 차폐효과 높았으며, 0.05 ㎜ 두께에서는 효과성이 크게 나타났다. 따 라서 방사선차폐 시트의 제작 재료로 방사선 조영제인 요오드도 황산바륨과 같이 가능하다는 것을 몬데카 를로 시뮬레이션을 통해 확인 할 수 있다.

The cone beam computed tomography(CBCT) which can acquire 3-dimensions images is widely used for confirmation of patient position before radiation therapy. In this study, through the simulation using the Monte Carlo technique, we will analyze the exposure dose by cone beam computed tomography and present the standardized data. For the experiment, MCNPX(ver. 2.5.0) was used and the photon beam spectrum was analyzed after Cone beam was simulated. As a result of analyzing the photon beam spectrum, the average energy ranged from 25.7 to 37.6 keV at the tube voltage of 80 ∼ 120 kVp and the characteristic X-ray energy was 9, 60, 68 and 70 keV. As a result of using the water phantom, the percentage depth dose was measured, and the maximum dose appeared on the surface and decreased with depth. The absorbed dose also decreased as the depth increased. The absorbed dose of the whole phantom was 9.7 ~ 18.7 mGy. This is a dose which accounts for 0.2% of about 10 Gy, which is generally used for radiation therapy per week, which is not expected to have a significant effect on the treatment effect. However, it should not be overlooked even if it is small compared with prescription dose

연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료 방사선 차폐제품 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 바륨화합물의 두께별 차폐능을 모의 추정하였다. 차폐재 물질로는 황산바륨(BaSO4)을 이용하였고, 시편의 면적은 15 × 15 ㎠, 황산바륨의 밀도는 4.5 g/㎤ , 납의 밀도 11.34 g/㎤를 적용하여 차폐재 시편의 두께를 0.1 ㎜부터 5 ㎜까지 시뮬레이션 하였다. 입력 선원은 연속 X-ray 에너지 스펙트럼(40 kVp ∼ 120 kVp)에서 10kVp Step으로 시뮬레이션하였다. 40 kVp ∼ 60 kVp에서의 흡수확률은 3 ㎜ ∼ 5 ㎜ 두께에서는 납과 동일한 차폐능을 나타내었으나, 2 ㎜ 이하에서는 차폐능이 기존 납 차폐재에 비해 다소 차폐능이 떨어지는 결과로 나타났다. 또한 70 kVp ∼ 120 kVp 에너지대역에서의 차폐능은 기존 납 차폐재와 유사한 성능을 보였지만, 0.5 ㎜ 이하에서는 다소 낮은 차폐능으로 모의 추정되었다. 본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 의료용 엑스선 에너지 대역에 대한 두께 함수로써 바륨화합물의 차폐능을 추정하여 기존의 납과 비교 분석하였다. 또한 순수한 황산바륨의 의료용 방사선 차폐제품 적용가능성을 검증하고자 하였다. 그 결과 의료 방사선 에너지 대역 70 kVp ∼ 120 kVp 에서 최소 2 ㎜ 이상의 바륨화합물 두께에서 기존납 1.5mm 대비 95% 이상의 차폐효과가 있는 것으로 추정되었으며, 본 결과는 의료용 방사선 차폐제품의 경량화 제작에 기초 자료로 제공될 수 있을 것으로 사료된다.

The personal exposures of nitrogen dioxide(NO2), microenvironmental levels and daily time activity patterns on Seoul subway station workers were measured from February 10 to March 12, 1999. Personal NO2 exposure for 24 hours were 29.40±9.75 ppb. NO2 level of occupational environment were 27.87±7.15 ppb in office, 33.60±8.64 ppb in platform and 50.13±13.04 ppb in outdoor. Personal exposure time of subway station workers was constituted as survey results with 7.94±3.00 hours in office, 2.82±1.63 hours in platform and 1 hours in outdoor. With above results, personal NO2 exposure distributions on subway station workers in Seoul were estimated with Monte Carlo simulation which uses statistical probabilistic theory on various exposure scenario testing. Some of distributions which did not have any formal patterns were assumed as custom distribution type. Estimated personal occupational NO2 exposure using time weighted average (TWA) model was 31.29±5.57 ppb, which were under Annual Ambient Standard (50 ppb) of Korea. Though arithmetic means of measured personal NO2 exposure was lower than that of occupational NO2 exposure estimated by TWA model, considering probability distribution type simulated, probability distribution of measured personal NO2 exposures for 24 hours was over ambient standard with 3.23%, which was higher than those of occupational exposure (0.02%). Further research is needed for reducing these 24 hour NO2 personal excess exposures besides occupational exposure on subway station workers in Seoul.