목적: 의료용 선형가속기로 8 MV 이상의 고에너지 광자선을 사용하는 경우에는, 치료빔 내에서 광핵반응에 의한 중성자 오염을 수반하게 된다. 이것은 방사선방호의 측면에서 많은 문제를 야기 시킬 수 있다. 이에 본 연구는 방사선치료실 환경에서 광중성자의 물리적인 특성을 평가함으로써, 방사선방호에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 재료 및 방법: 몬테카를로 방식 중 하나인, ...
목적: 의료용 선형가속기로 8 MV 이상의 고에너지 광자선을 사용하는 경우에는, 치료빔 내에서 광핵반응에 의한 중성자 오염을 수반하게 된다. 이것은 방사선방호의 측면에서 많은 문제를 야기 시킬 수 있다. 이에 본 연구는 방사선치료실 환경에서 광중성자의 물리적인 특성을 평가함으로써, 방사선방호에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 재료 및 방법: 몬테카를로 방식 중 하나인, MCNPX 프로그램을 사용하여 6∼24 MV 영역의 광자선에 대한 에너지스펙트럼을 추출하였고 치료실 내에 관심영역을 설정하여 위치별 광중성자의 flux, 흡수선량, 등가선량 등을 산출하였다. 그리고 차폐 벽면의 구역별 flux와 스펙트럼분포를 분석함으로써 치료실 내의 전반적인 광중성자 분포와 물리적 특성을 평가하였다. 결과: 텅스텐과 광핵반응을 일으킬 수 있는 광자수는 8 MV부터 검출이 되었으며, 24 MV에서는 전체 검출 광자수 대비 0.59%로 나타났다. 선원 중심점을 기준으로 거리에 따른 열중성자와 속중성자의 비율 변화를 분석한 결과는, 선원에서 거리가 멀어질수록 열중성자의 비율은 증가하였으나 에너지 의존성이 나타나지는 않았다. 위치별 광자와 광중성자의 flux를 비교한 결과는 광자의 경우 8 MV는 약 1.87E-03 개/e, 24 MV는 2.54E-03 개/e로 증가폭이 적었으나, 광중성자는 8 MV에서 2.15E-11 개/e, 24 MV는 8.00E-08 개/e로 약 3720배 증가하였다. 특히 10 MV 선원중심점의 중성자 flux는 1.62E-10 개/e를 보이며, 가장 증가폭이 큰 구간으로 나타났다. 위치별 흡수선량 값은 선원중심점이 가장 높게 나타났으며, 특히 maze를 제외한 모든 영역의 10 MV와 12 MV 구간에서 급격한 흡수선량의 증가가 나타났다. 등가선량은 ICRP 60 권고에 의한 환산 값이 ICRP 103 권고의 환산 값에 비해 근소한 차이로 높게 나타났으며, 치료실 벽면이 받게 되는 구역별 중성자 flux는 maze wall이 가장 높은 것으로 평가되었다. 결론: 실험 결과로부터 선형가속기의 에너지가 높아짐에 따라 광핵반응으로 연계될 수 있는 광자 개수가 증가함을 알 수 있었다. 치료실 내에서 광핵반응에 의한 광중성자의 생성은 8 MV를 시작으로 10 MV에서 큰 폭으로 증가되며, 에너지가 높아질수록 발생되는 중성자가 많아진다는 사실을 확인하였다. 또한 10 MV와 12 MV 구간에서 급격한 흡수선량의 증가를 보인 것은 flux의 실험결과에 상응한 결과로서, 10 MV를 시작으로 광중성자의 급격한 증가가 흡수선량으로 연계됨을 알 수 있었다. 차폐벽을 대상으로 한 flux 평가 결과는 single bended maze 구조를 가진 방사선치료실의 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 종합적으로 선형가속기 헤드에서 발생된 광중성자는 maze를 포함한 방사선 치료실 전역에 존재하며, 이런 중성자는 높은 RBE를 가지기 때문에 적은 중성자 선량도 유해할 수 있으므로 특별한 방사선 방호법이 환자와 작업종사자의 피폭에 대비하기 위해 시행되어야 할 것이다. 추가적으로 방사선 치료실의 차폐를 디자인할 때에도 중성자의 영향은 반드시 고려되어야 할 것이다. 중심어: 선형가속기, 광핵반응, 광중성자, MCNPX
목적: 의료용 선형가속기로 8 MV 이상의 고에너지 광자선을 사용하는 경우에는, 치료빔 내에서 광핵반응에 의한 중성자 오염을 수반하게 된다. 이것은 방사선방호의 측면에서 많은 문제를 야기 시킬 수 있다. 이에 본 연구는 방사선치료실 환경에서 광중성자의 물리적인 특성을 평가함으로써, 방사선방호에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 재료 및 방법: 몬테카를로 방식 중 하나인, MCNPX 프로그램을 사용하여 6∼24 MV 영역의 광자선에 대한 에너지스펙트럼을 추출하였고 치료실 내에 관심영역을 설정하여 위치별 광중성자의 flux, 흡수선량, 등가선량 등을 산출하였다. 그리고 차폐 벽면의 구역별 flux와 스펙트럼분포를 분석함으로써 치료실 내의 전반적인 광중성자 분포와 물리적 특성을 평가하였다. 결과: 텅스텐과 광핵반응을 일으킬 수 있는 광자수는 8 MV부터 검출이 되었으며, 24 MV에서는 전체 검출 광자수 대비 0.59%로 나타났다. 선원 중심점을 기준으로 거리에 따른 열중성자와 속중성자의 비율 변화를 분석한 결과는, 선원에서 거리가 멀어질수록 열중성자의 비율은 증가하였으나 에너지 의존성이 나타나지는 않았다. 위치별 광자와 광중성자의 flux를 비교한 결과는 광자의 경우 8 MV는 약 1.87E-03 개/e, 24 MV는 2.54E-03 개/e로 증가폭이 적었으나, 광중성자는 8 MV에서 2.15E-11 개/e, 24 MV는 8.00E-08 개/e로 약 3720배 증가하였다. 특히 10 MV 선원중심점의 중성자 flux는 1.62E-10 개/e를 보이며, 가장 증가폭이 큰 구간으로 나타났다. 위치별 흡수선량 값은 선원중심점이 가장 높게 나타났으며, 특히 maze를 제외한 모든 영역의 10 MV와 12 MV 구간에서 급격한 흡수선량의 증가가 나타났다. 등가선량은 ICRP 60 권고에 의한 환산 값이 ICRP 103 권고의 환산 값에 비해 근소한 차이로 높게 나타났으며, 치료실 벽면이 받게 되는 구역별 중성자 flux는 maze wall이 가장 높은 것으로 평가되었다. 결론: 실험 결과로부터 선형가속기의 에너지가 높아짐에 따라 광핵반응으로 연계될 수 있는 광자 개수가 증가함을 알 수 있었다. 치료실 내에서 광핵반응에 의한 광중성자의 생성은 8 MV를 시작으로 10 MV에서 큰 폭으로 증가되며, 에너지가 높아질수록 발생되는 중성자가 많아진다는 사실을 확인하였다. 또한 10 MV와 12 MV 구간에서 급격한 흡수선량의 증가를 보인 것은 flux의 실험결과에 상응한 결과로서, 10 MV를 시작으로 광중성자의 급격한 증가가 흡수선량으로 연계됨을 알 수 있었다. 차폐벽을 대상으로 한 flux 평가 결과는 single bended maze 구조를 가진 방사선치료실의 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 종합적으로 선형가속기 헤드에서 발생된 광중성자는 maze를 포함한 방사선 치료실 전역에 존재하며, 이런 중성자는 높은 RBE를 가지기 때문에 적은 중성자 선량도 유해할 수 있으므로 특별한 방사선 방호법이 환자와 작업종사자의 피폭에 대비하기 위해 시행되어야 할 것이다. 추가적으로 방사선 치료실의 차폐를 디자인할 때에도 중성자의 영향은 반드시 고려되어야 할 것이다. 중심어: 선형가속기, 광핵반응, 광중성자, MCNPX
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