본 연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료방사선 차폐시트 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 각각에 대한 원소별 차폐능을 모의 추정하였다. 원소들의 선정은 차폐성능이 큰 것으로 알려진 원자번호가 큰 원소와 금속원소를 중심으로 최근에는 다양한 복합재들이 차폐성능을 향상시킨다는 보고에 따라 경량화, 가공성, 활동성 등을 고려하여 21개 원소를 선정하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 코드를 이용한 전산모사투과도 실험으로 21개의 원소를 대상으로 시뮬레이션 하여 추정한 결과 납을 대체할 차폐물질로 적당한 원소의 투과율은 텅스텐(w) 98.82%, 가돌리늄(Gd) 92.96%, 주석(Sn) 86.87%, 인듐(In) 86.38%, 안티몬(Sb) 86.33%, 바륨(Ba) 78.51%로 평가되었으며, 각 원소별 차폐성능을 모의 추정한 결과 텅스텐과 금이 98.82%와 98.44%로 차폐율이 가장 높은 것으로 추정되었다. 경제성과 가공성을 고려할 때 위 원소를 화합한 물질로 차폐체를 만드는 것이 적절할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료방사선 차폐시트 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 각각에 대한 원소별 차폐능을 모의 추정하였다. 원소들의 선정은 차폐성능이 큰 것으로 알려진 원자번호가 큰 원소와 금속원소를 중심으로 최근에는 다양한 복합재들이 차폐성능을 향상시킨다는 보고에 따라 경량화, 가공성, 활동성 등을 고려하여 21개 원소를 선정하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 코드를 이용한 전산모사 투과도 실험으로 21개의 원소를 대상으로 시뮬레이션 하여 추정한 결과 납을 대체할 차폐물질로 적당한 원소의 투과율은 텅스텐(w) 98.82%, 가돌리늄(Gd) 92.96%, 주석(Sn) 86.87%, 인듐(In) 86.38%, 안티몬(Sb) 86.33%, 바륨(Ba) 78.51%로 평가되었으며, 각 원소별 차폐성능을 모의 추정한 결과 텅스텐과 금이 98.82%와 98.44%로 차폐율이 가장 높은 것으로 추정되었다. 경제성과 가공성을 고려할 때 위 원소를 화합한 물질로 차폐체를 만드는 것이 적절할 것으로 사료된다.
In this research, we simulated the elementary star shielding ability using Monte Carlo simulation to apply medical radiation shielding sheet which can replace existing lead. In the selection of elements, mainly elements and metal elements having a large atomic number, which are known to have high sh...
In this research, we simulated the elementary star shielding ability using Monte Carlo simulation to apply medical radiation shielding sheet which can replace existing lead. In the selection of elements, mainly elements and metal elements having a large atomic number, which are known to have high shielding performance, recently, various composite materials have improved shielding performance, so that weight reduction, processability, In consideration of activity etc., 21 elements were selected. The simulation tools were utilized Monte Carlo method. As a result of simulating the shielding performance by each element, it was estimated that the shielding ratio is the highest at 98.82% and 98.44% for tungsten and gold.
In this research, we simulated the elementary star shielding ability using Monte Carlo simulation to apply medical radiation shielding sheet which can replace existing lead. In the selection of elements, mainly elements and metal elements having a large atomic number, which are known to have high shielding performance, recently, various composite materials have improved shielding performance, so that weight reduction, processability, In consideration of activity etc., 21 elements were selected. The simulation tools were utilized Monte Carlo method. As a result of simulating the shielding performance by each element, it was estimated that the shielding ratio is the highest at 98.82% and 98.44% for tungsten and gold.
이에 본 연구에서는 납을 대체할 수 있는 차폐물질을 찾기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 원소별 차폐율과 투과율을 비교분석하여 의료검사환경의 방사선 차폐재의 기초 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
이에 본 연구에서는 C cell card에 Housing, Second Collimator, First Collimator, Upper Filter(Al), Lower Filter(Cu), Ion Chamber 순으로 전산 모사하였다. 또 C surface card는 Geometry의 모양을 결정해준다.
이론/모형
본 연구에서 사용된 프로그램은 몬테카를로 시뮬레이션 프로그램으로 LANL(Los Alamos National Laboratory)에서 개발된 MCNPX(Monte Carlo Neutron and Photon code version X) ver. 2.6을 사용하였다(Fig. 1).
성능/효과
본 연구 결과를 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션 코드를 이용한 전산모사 투과도 실험으로 21개의 원소를 시뮬레이션해 추정한 결과 납(Pb)을 대체할 차폐물질로 적당한 원소의 투과율은 텅스텐(w) 98.82%, 가돌리늄(Gd) 92.96%, 주석(Sn) 86.87%, 인듐(In) 86.38%, 안티몬(Sb) 86.33%, 바륨(Ba) 78.51%로 평가되었으며, 경제성과 가공성을 고려할 때 위 원소를 화합한 물질로 차폐체를 만드는 것이 적절할 것으로 사료된다.
51% 로 차폐율이 높은 것과 같았고, 경제성이 있고 낮은 에너지에서 차폐율이 좋은 바륨을 이용해 친환경 차폐체를 만들수 있다는 김선칠 등[13]의 결과를 뒷받침할 만하다. 본 연구의 시뮬레이션 결과 텅스텐(W)과 금(Au)이 98.82%와 98.44%로 가장 높은 모의 결과를 나타냈고, 납(Pb) 93.92%, 비스무스(Bi) 92.35%, 은(Ag) 89.95%, 주석(Sn) 86.87%,안티몬(Sb) 86.33%, 요오드(I) 82.80%, 바륨(Ba) 78.51% 순으로 차폐효과가 높게 평가되었다. 김교태 등[14]의 몬테 카를로 시뮬레이션을 이용한 납(Pb)과 텅스텐(W) 비교 연구에서 텅스텐이 납에 비해 흡수선량이 높아 차폐능이 크다는 결과와 일치하는 결과를 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
몬테카를로 시뮬레이션이란?
몬테카를로 시뮬레이션은 구하고자 하는 수치의 확률적 분포를 반복 가능한 실험 통계로 나타내는 방법을 말한다. 특히, 컴퓨터 및 기술의 비약적인 발전에 힘입어 이제 몬테카를로 기법은 방사선 수송 및 해석에 있어서 가장 보편적인 도구로 자리를 잡았다[9].
방사선 수송 및 해석에 있어서 보편적인 도구로 이용되는 기법은 무엇인가?
몬테카를로 시뮬레이션은 구하고자 하는 수치의 확률적 분포를 반복 가능한 실험 통계로 나타내는 방법을 말한다. 특히, 컴퓨터 및 기술의 비약적인 발전에 힘입어 이제 몬테카를로 기법은 방사선 수송 및 해석에 있어서 가장 보편적인 도구로 자리를 잡았다[9]. 몬테카를로 시뮬레이션 방법은 입자와 물질과의 상호작용을 직접 계산하여 결과를 나타내는 것으로 상대적으로 많은 계산시간이 필요하지만, 가장 정확한 선량계산도구로 평가받고 있으며, 특히 기하학적으로 불규칙한 비균질 물질을 포함하는 경우의 선량계산에 탁월하다[10].
방사선 차폐체로 쓰이는 납의 장점과 단점은?
방사선 차폐체로 사용되고 있는 대부분의 재료가 납(Pb)이다. 납이 방사선 차폐물로 많이 이용되는 가장 큰 이유는 경제적인 측면의 의료방사선 차폐능과 물질의 가공성이 우수하기 때문이다. 하지만, 납에 대한 유해성은 이미 많이 알려져 있으며, 중금속으로 분류되어 관리되고 있어 작업성 노출, 체내흡수 등 다양한 면에서 위험성을 내포하고 있다[4].
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