KR20220031171A - Method for designing shielding both photons and neutrons at the same time, recording medium storing program for executing same, and computer program stored in recording medium for executing same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a simultaneous photon and neutron shielding design method to easily provide a simultaneous photon and neutron shielding design, a recording medium storing program for executing the same, and a computer program stored in a recording medium for executing the same. According to the present invention, the method comprises: a step of performing Monte Carlo simulation for a structure set of a shielding design-using facility for each characteristic of a radiation source/generator to build simulation results into a library; a step of receiving information on an actually used facility to extract geometric data, thereby setting a candidate group (among the structure set); a step of loading the simulation results having the closest geometric data to the candidate group from the library to extract functions performing optimization and correction in response to the geometric data of the actually used facility; and a step of using the functions to extract a design plan for simultaneously shielding photons and neutrons in consideration of a coupled transport phenomenon of photon-neutron-photon or neutron-photon-neutron without an actual Monte Carlo simulation process in a site.

Description

광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램{METHOD FOR DESIGNING SHIELDING BOTH PHOTONS AND NEUTRONS AT THE SAME TIME, RECORDING MEDIUM STORING PROGRAM FOR EXECUTING SAME, AND COMPUTER PROGRAM STORED IN RECORDING MEDIUM FOR EXECUTING SAME}Simultaneous photon and neutron shielding design method, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same COMPUTER PROGRAM STORED IN RECORDING MEDIUM FOR EXECUTING SAME}

본 발명은 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용 시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 몬테칼로 시뮬레이션을 사전에 수행하여, 시뮬레이션 결과를 라이브러리로 구축하고, 실제 사용 시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하여 (상기 구조 군 중에서) 후보 군을 설정하고, 상기 라이브러리로부터 상기 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 시뮬레이션 결과를 불러들여 상기 실제 사용 시설의 기하학적 데이터에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수들을 도출하고, 상기 함수들을 이용하여 현장에서 실제 몬테칼로 시뮬레이션 과정이 없이도 광자-중성자-광자, 혹은 중성자-광자-중성자의 결합수송(커플드 트랜스포트)(Coupled Transport) 현상을 고려하여 광자 및 중성자 동시 차폐의 설계안을 도출할 수 있도록 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a photon and neutron simultaneous shielding design method, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, and more particularly, to a shielding design using facility according to characteristics of a radiation source/generating device. By performing Monte Carlo simulations on a structure set in advance, the simulation results are built into a library, and geometric data is derived by receiving information on actual facilities used to set a candidate group (from the structure group), , derives functions for performing optimization and correction in response to the geometric data of the actual facility by retrieving the simulation result that the candidate group and the geometric data are closest to from the library, and using the functions to simulate the actual Monte Carlo in the field Considering the coupled transport phenomenon of photon-neutron-photon or neutron-photon-neutron without process, It relates to a photon and neutron simultaneous shielding design method for deriving a design proposal for photon and neutron simultaneous shielding, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same.

"방사선 차폐"는 특정 지역의 방사선장의 세기를 감쇠시키는 것으로 정의 내릴 수 있다. 즉, 방사선장의 세기는 어떤 물질을 통과하는 동안 그 물질의 구성원자와 상호작용하여 감쇠되는데, 이러한 현상을 이용하여 방사선의 세기를 물리적으로 감쇠시키는 것을 방사선 차폐라고 하며, 이때 사용된 물질이나 재료를 차폐체라고 한다."Radiation shielding" can be defined as attenuating the intensity of a radiation field in a specific area. That is, the intensity of the radiation field is attenuated by interacting with the members of the material while passing through a material. Using this phenomenon to physically attenuate the intensity of radiation is called radiation shielding, and at this time, the material or material used is It's called a shield.

일반적으로 핵분열파편, α선, 중양자, 양성자 등의 중하전입자는 그 비정이 아주 짧기 때문에 종이나 고무장갑으로도 차폐가 가능하며, 비정식으로 계산하여 차폐두께를 알 수 있어 차폐에 어려움이 크지는 않다. 또한 β선의 비정은 중하전입자의 비정보다 크지만 조금만 주의하면 큰 문제가 없다. 다만, 고에너지 β선의 차폐 경우, β선 차폐 물질로부터의 제동복사에 의한 광자(X-ray)의 2차방사선 차폐의 중요성을 고려해야 한다In general, heavy charged particles such as fission fragments, α-rays, heavy protons, and protons have very short crystals, so they can be shielded with paper or rubber gloves. not. Also, β-ray irregularity is larger than that of medium-charged particles, but with a little care, there is no big problem. However, in the case of shielding high-energy β-rays, the importance of shielding the secondary radiation of photons (X-rays) by braking radiation from the β-ray shielding material should be considered.

반면 X선이나 γ선 차폐의 경우에는 두 가지 측면에 대하여 고려하여야 한다. 그 하나는 방사선장이 균일하여 물리적 현상이 수식으로 쉽게 표현되는 협역빔에 대한 차폐이고, 다른 하나는 실제적으로 많이 발생하는 산란에 의한 현상이 복합되어 방사선장을 이루는 광역빔에 의한 차폐이다. 일반적으로 투과력이 강한 X선이나 γ선의 차폐에는 밀도가 크고 원자번호가 높은 물질(납, 철, 콘크리트, 텅스텐, 감손우라늄)로 차폐하게 된다.On the other hand, in the case of X-ray or γ-ray shielding, two aspects should be considered. One is shielding for a narrow beam, in which the radiation field is uniform and physical phenomena are easily expressed by equations, and the other is shielding by a broad beam that forms a radiation field by compounding the phenomenon caused by scattering that occurs a lot in practice. In general, for shielding X-rays or γ-rays with strong penetrating power, it is shielded with a material with a high density and high atomic number (lead, iron, concrete, tungsten, depleted uranium).

또한 중성자의 차폐는 중성자가 수소와 같이 가벼운 원자핵을 함유한 물질에 부딪혀 탄성 산란되면 중성자가 그 에너지를 잘 잃는 성질을 이용하여 이루어진다. 투과력이 큰 γ선과 고속 중성자를 유효하게 차단하면 다른 것은 자동적으로 차단되므로 실제의 차폐시설에는 이들 방사선의 차단이 기본이 된다.In addition, the shielding of neutrons is achieved by using the property that neutrons easily lose their energy when they collide with materials containing light atomic nuclei such as hydrogen and are elastically scattered. If γ-rays with high penetrating power and high-speed neutrons are effectively blocked, others are automatically blocked, so blocking these radiations is the basis for actual shielding facilities.

방사선 시설의 차폐설계는 방사선에 대한 안정성을 주안점으로 하고, 동시에 경제성, 최소중량, 구조상의 안정성 등을 고려하여 설계되며 차폐방식, 차폐재료, 차폐체 외부에서의 허용선량, 차폐해야 할 방사선의 종류, 에너지, 강도, 선원의 가하학적 형상, 차폐체의 두께, 차폐체를 관통하는 실험공, 닥트, 송로구조 등에서의 산란 방사선에 대한 영향평가, 설계된 차폐구조에 대한 내화성, 내진성, 내구성, 시공특성 및 유지관리 방법 등 건축 공학상의 검토가 필요한데, 방사선 차폐 설계 시에 사용될 차폐재료에 대한 고려사항으로는 차폐능력, 물리, 화학적 성질, 입수의 난이도, 경제성, 시공특성 등이 있고 이 같은 사항을 검토하여 가장 사용목적에 부합되는 것을 선택하는 것이다. 차폐재료는 방사선의 종류에 따라 유효한 차폐능력을 가진 것을 택해야 한다.The shielding design of a radiation facility focuses on radiation stability, and at the same time, it is designed in consideration of economic efficiency, minimum weight, and structural stability. Energy, strength, geometric shape of source, thickness of shielding body, impact evaluation on scattered radiation in laboratory, duct, and trough structures passing through shielding, fire resistance, seismic resistance, durability, construction characteristics and maintenance of the designed shielding structure It is necessary to review architectural engineering such as method, and considerations for shielding materials to be used when designing radiation shielding include shielding ability, physical and chemical properties, difficulty in obtaining, economic feasibility, and construction characteristics. It's about choosing what suits your purpose. The shielding material should be selected with effective shielding ability according to the type of radiation.

X선이나 γ선 차폐에 필요한 차폐체의 두께는 물질의 밀도에 거의 반비례한다. 일반적으로 원자번호가 큰 원소는 γ선을 감쇄시키는데 유효하므로, 철, 납, 우라늄과 같은 무거운 원소가 X선이나 γ선 차폐체로 좋다. 그러나 실험적으로 제기되는 문제로는 공학적 강도와 열에 대한 특성, 시공상의 특성, 경제성 등에 대한 요구조건이 충족되어야 할 필요가 있다.The thickness of the shield required to shield X-rays or γ-rays is almost inversely proportional to the density of the material. In general, elements with large atomic numbers are effective in attenuating γ-rays, so heavy elements such as iron, lead, and uranium are good for X-rays or γ-rays. However, as a problem raised experimentally, it is necessary to satisfy the requirements for engineering strength, characteristics for heat, construction characteristics, and economic feasibility.

특히 차폐구조물이 건설될 공간이 제한을 받지 않을 경우에는 벽두께를 크게 하여 일반 골재를 사용하는 것이 시공성이나 안정성, 경제성면에서 좋으며 골재의 구입이나 시공 시에도 문제점이 생길 확률이 적어 효과적이다.In particular, when the space where the shielding structure is to be constructed is not restricted, it is effective to use general aggregate with a large wall thickness in terms of constructability, stability, and economic feasibility, and the probability of problems occurring during the purchase or construction of aggregate is low.

그러나 다목적 연구용 원자로나 실험용 원자로 관망용 창문주변 등과 같이 차폐벽의 두께에 제한이 있는 경우에는 일반 골재로는 차폐가 불가능하므로 밀도가 큰 중량 콘크리트용 골재를 사용해야 한다. 또한, 한정된 벽두께로 차폐성능을 만족시켜야 할 때에는 콘크리트의 비중을 크게 해야 하므로 중량골재를 사용할 필요가 생기게 된다.However, in cases where the thickness of the shielding wall is limited, such as around the windows for multi-purpose research reactors or experimental reactors, it is impossible to shield with general aggregates, so heavy concrete aggregates with high density should be used. In addition, when it is necessary to satisfy the shielding performance with a limited wall thickness, the specific gravity of concrete must be increased, so that it is necessary to use a heavy aggregate.

이와 관련된 선행기술문헌으로서 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0106191호 "콘크리트 골재 대체용 방사능 차폐 콘크리트 조성물"에 의하면 콘크리트에 전기로 산화 슬래그를 포함하여 방사능 차폐기능을 부여하도록 하는 발명으로서, 물과 시멘트와 5mm 이상의 굵은 골재와 5mm 이하의 잔 골재와 불가피한 이물질을 이루어진 콘크리트 잔골재 대체용 전기로 산화 슬래그를 포함한 방사능 차폐 콘크리트 조성물로서, 상기 잔 골재로서 3500㎏/㎥ 이상의 단위 용적 질량을 갖는 전기로 산화 슬래그와 분철 중 적어도 어느 하나를 포함하며. 상기 굵은 골재로서 3500㎏/㎥ 이상의 단위 용적 질량을 갖는 전기로 산화 슬래그와 자철석 중 적어도 어느 하나를 포함함으로써, 상기 철광석의 제련 및 정련과정에서 발생하는 상기 전기로 산화 슬래그를 상기 건축용 골조로 이용하는 것이 가능해져, 상기 전기로 산화 슬래그의 재처리에 따른 각종 부대비용이 절감될 뿐만 아니라 상기 콘크리트의 제조단가를 절감할 수 있도록 한 것이다.As a related prior art document, according to Korean Patent Publication No. 10-2012-0106191 "Radiation shielding concrete composition for replacing concrete aggregate", it is an invention to give concrete a radioactive shielding function by including oxidized slag in an electric furnace, A radioactive shielding concrete composition containing cement, coarse aggregate of 5 mm or more, fine aggregate of 5 mm or less, and electric furnace oxidation slag for replacement of concrete fine aggregate consisting of unavoidable foreign substances, wherein the fine aggregate is oxidized in an electric furnace having a unit volume mass of 3500 kg/m3 or more and at least one of slag and powder iron. By including at least one of electric furnace oxidized slag and magnetite having a unit volume mass of 3500 kg/m or more as the coarse aggregate, the electric furnace oxidized slag generated in the smelting and refining process of the iron ore is used as the building frame This becomes possible, so that various incidental costs associated with the reprocessing of the oxidized slag in the electric furnace can be reduced, as well as the manufacturing cost of the concrete can be reduced.

그러나, 전기산화슬래그 또는 자철석 중 어느 하나 이상을 포함하도록 구성한 것은 콘크리트의 밀도를 높임으로써 방사선 차단을 시도한 것이므로 x선, 감사선 등의 차폐율은 높으나 중성자의 차폐에는 효과적이지 않으며 오히려 부대비용 절감효과와 콘크리트 제조단가를 절감하기 위한 목적이 강하다.However, the composition to contain at least one of electrooxidation slag or magnetite is an attempt to block radiation by increasing the density of concrete. and the purpose of reducing the concrete manufacturing cost is strong.

또한 선행기술로서 대한민국 특허등록공보 제10-1578697호 "화학 결합된 세라믹 방사선 차폐재 및 제조방법"은 조성물 및 주위 온도에서 방사선 차폐 부재의 형성방법에 관한 것으로, 이때 조성물은 '저온-소성' 화학 결합된 산화물-인산염 세라믹 시멘트 매트릭스; 및 '저온-소성' 화학 결합된 산화물-인산염 세라믹 시멘트 매트릭스에 분산되어 있는, 하나 이상의 적절히 제조되고 분포된 방사선 차폐재에 관한 것이다.Also, as a prior art, Korean Patent Registration No. 10-1578697 "Chemically bonded ceramic radiation shielding material and manufacturing method" relates to a composition and a method for forming a radiation shielding member at ambient temperature, wherein the composition is a 'low temperature-fired' chemical bond oxide-phosphate ceramic cement matrix; and one or more suitably prepared and distributed radiation shielding materials dispersed in a 'cold-fired' chemically bonded oxide-phosphate ceramic cement matrix.

그러나 저온소성 화학 결합된 산화물 인산염 세라믹에 대한 것이 일정 두께로 방사선의 차단을 만족시킨다고 보기 어렵고, 역시 중성자의 차폐에 대하여는 언급되어 있지 않아 방사선 종류별 차폐에 대한 지속적인 연구가 여전히 필요하다.However, it is difficult to believe that low-temperature firing chemically bonded oxide phosphate ceramics with a certain thickness satisfy radiation blocking, and neutron shielding is not mentioned, so continuous research on shielding for each type of radiation is still needed.

한편, 사용후핵연료 저장고 및 수송 용기 내에는 감마 선원과 중성자 선원을 동시에 포함하고 있어 이들 방사성동위원소를 취급하기 위한 핫 셀(Hot Cell)의 방사선 차폐 시설 기준을 만족하기 위해서는 광자와 중성자를 동시에 차폐하여야 한다.On the other hand, the spent fuel storage and transport container contain both a gamma source and a neutron source at the same time. shall.

입자가속기 활용 분야가 확대되면서 가속 입자의 에너지도 크게 증가하는 추세이다. 10 MeV 이상의 고에너지 전자가속기로부터 발생한 광자를 활용하고자 하는 시설의 경우, 광자를 발생시키기 위한 표적(Target) 물질인 텅스텐과 시설 구조물 혹은 차폐재로서의 납, 텅스텐, 철, 알루미늄 등 중금속 원소와의 광핵반응으로 광중성자를 발생시켜 고에너지 가속기 시설의 경우도 광자-중성자 동시 차폐 설계가 요구된다.As the field of application of particle accelerators expands, the energy of accelerated particles is also increasing significantly. In the case of a facility that intends to utilize photons generated from high-energy electron accelerators of 10 MeV or more, photonuclear reaction between tungsten, a target material for generating photons, and heavy metal elements such as lead, tungsten, iron, and aluminum as a facility structure or shielding material Simultaneous photon-neutron shielding design is required even in the case of high-energy accelerator facilities by generating photoneutrons.

대표적 중성자 선원인 원자로나 중성자 발생 장치로서의 D-T Neutron Generator, D-D Neutron Generator, Cf-252 자발 핵분열 선원의 경우도, 중성자 차폐 물질의 중성자 흡수 (n,gamma) 반응의 결과로서 중성자 포획 광자를 발생시키기 때문에 중성자 차폐 뿐만 아니라 광자 차폐도 요구된다.In the case of DT Neutron Generator, DD Neutron Generator, and Cf-252 spontaneous fission sources, which are representative neutron sources, such as nuclear reactors or neutron generators, as they generate neutron trapping photons as a result of the neutron absorption (n,gamma) reaction of the neutron shielding material, In addition to neutron shielding, photon shielding is also required.

한국공개특허 [10-2012-0106191](공개일자: 2012. 09. 26)Korean Patent Laid-Open Patent [10-2012-0106191] (published date: 2012. 09. 26) 한국공개특허 [10-2014-0049049](공개일자: 2014. 04. 24)Korean Patent Publication [10-2014-0049049] (published date: 2014. 04. 24) 한국등록특허 [10-1508957](등록일자: 2015. 03. 31)Korean Patent Registration [10-1508957] (Registration Date: 2015.03.31)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용 시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 몬테칼로 시뮬레이션을 사전에 수행하여, 시뮬레이션 결과를 라이브러리로 구축하고, 실제 사용 시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하여 (상기 구조 군 중에서) 후보 군을 설정하고, 상기 라이브러리로부터 상기 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 시뮬레이션 결과를 불러들여 상기 실제 사용 시설의 기하학적 데이터에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수들을 도출하고, 상기 함수들을 이용하여 현장에서 실제 몬테칼로 시뮬레이션 과정이 없이도 광자-중성자-광자, 혹은 중성자-광자-중성자의 결합수송(커플드 트랜스포트)(Coupled Transport) 현상을 고려하여 광자 및 중성자 동시 차폐의 설계안을 도출할 수 있도록 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to perform Monte Carlo simulations for a structure set of a shielding design using facility according to the characteristics of a radiation source/generating device in advance. Thus, a simulation result is built into a library, and geometric data is derived by receiving information on an actual facility used to set a candidate group (from the structural group), and the simulation result in which the candidate group and geometric data are closest to the library from the library to derive functions that perform optimization and correction in response to the geometric data of the actual facility, and using the functions, photon-neutron-photon or neutron-photon-neutron without actual Monte Carlo simulation process in the field Considering the phenomenon of coupled transport of It is to provide a photon and neutron simultaneous shielding design method for deriving a design for photon and neutron simultaneous shielding, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purpose of the embodiments of the present invention is not limited to the above-mentioned purpose, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법에 있어서, 방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 저장하여 라이브러리를 구축하는 라이브러리 구축단계(S100); 실제 사용시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하고, 상기 구조 군 중에서 상기 기하학적 데이터에 따른 후보 군을 결정하기 위한 설계 후보 군 결정단계(S200); 상기 결정한 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 몬테칼로 시뮬레이션 결과를 상기 라이브러리로부터 호출하는 제1 몬테칼로 결과 호출단계(S300); 상기 기하학적 데이터의 변화에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수를 도출하기 위한 함수 도출단계(S400); 상기 함수 도출단계에서 도출된 함수를 상기 라이브러리에 저장하는 라이브러리 업데이트 단계(S500); 및 상기 업데이트된 라이브러리에 기반하여 몬테칼로 시뮬레이션 없이 광자 및 중성자 동시 차폐가 가능한 차폐 설계안을 도출하기 위한 차폐 설계안 도출단계(S600)를 포함한다.In the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the actual Monte Carlo for the structure set of the shielding design and use facility according to the characteristics of the radiation source / generator A library construction step (S100) of performing a simulation and building a library by storing the simulation results; a design candidate group determination step (S200) for receiving information on an actual use facility, deriving geometric data, and determining a candidate group according to the geometric data from the structure group; a first Monte Carlo result calling step (S300) of calling a Monte Carlo simulation result that is closest to the determined candidate group and geometric data from the library; a function deriving step (S400) for deriving a function for performing optimization and correction in response to the change of the geometric data; a library update step (S500) of storing the function derived in the function deriving step in the library; and a shielding design deriving step (S600) for deriving a shielding design capable of simultaneously shielding photons and neutrons without Monte Carlo simulation based on the updated library.

상기 라이브러리 구축단계(S100)는, 상기 방사선원/발생장치의 특성 및 제원에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제1 시뮬레이션 수행단계(S110); 상기 제1 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제1 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S120); 사용시설의 기하학적 데이터에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제2시뮬레이션 수행단계(S130); 상기 제2 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제2 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S140); 상기 사용시설의 구조 군(Structure Set)의 차폐 설계안에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제3 시뮬레이션 수행단계(S150); 및 상기 제3 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제3 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The library building step (S100) includes: a first simulation performing step (S110) of performing an actual Monte Carlo simulation on the characteristics and specifications of the radiation source/generating device; a first Monte Carlo simulation result storage step of storing the first simulation execution result (S120); A second simulation performing step of performing an actual Monte Carlo simulation on the geometric data of the facility used (S130); a second Monte Carlo simulation result storage step of storing the second simulation execution result (S140); a third simulation performing step (S150) of performing an actual Monte Carlo simulation on the shielding design of the structure set of the facility; and a third Monte Carlo simulation result storage step (S160) of storing the third simulation execution result.

상기 기학학적 데이터는, 공간부피, 기하학적 형태, 및 방사선원의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 함수 도출단계(S400)는, 상기 공간부피의 변화에 대한 보간 함수를 도출하는 단계; 상기 기하학적 형태의 변화에 대한 보정 함수를 도출하는 단계; 및 상기 방사선원 위치의 변화에 대한 보정 함수를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The geometric data is characterized in that it includes a spatial volume, a geometric shape, and a position of a radiation source, and the function deriving step (S400) includes the steps of deriving an interpolation function for a change in the spatial volume; deriving a correction function for the change of the geometric shape; and deriving a correction function for a change in the position of the radiation source.

상기 차폐 설계안 도출단계(S600)는, 해당 사용시설의 차폐 적층 구조 조합에 대한 시뮬레이션 결과를 호출하는 제2 몬테칼로 결과 호출단계(S610); 상기 제2 몬테칼로 결과 호출단계에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 적층 구조 조합을 최적화하기 위한 최적화단계(S620); 및 상기 최적화단계의 계산 결과에 따라 차폐 적층 구조의 두께 및 각 층별 두께를 결정하기 위한 두께결정단계(S630)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The shielding design deriving step (S600) includes a second Monte Carlo result calling step (S610) of calling a simulation result for the shielding laminated structure combination of the corresponding facility; an optimization step for optimizing the shielding stacked structure combination based on the simulation result called in the second Monte Carlo result calling step (S620); and a thickness determination step (S630) for determining the thickness of the shielding laminated structure and the thickness of each layer according to the calculation result of the optimization step.

상기 차폐 설계안 도출단계(S600)는, 해당 사용 시설의 차폐 혼합재의 혼합 비율에 대한 시뮬레이션 결과를 호출하는 제3 몬테칼로 결과 호출단계(S640); 상기 제3 몬테칼로 결과 호출단계에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 혼합재의 혼합비율을 최적화하기 위한 최적화단계(S650); 및 상기 최적화단계의 계산 결과에 따라 차폐 혼합재의 두께를 결정하기 위한 두께결정단계(S660)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The shielding design deriving step (S600) includes a third Monte Carlo result calling step (S640) of calling a simulation result for the mixing ratio of the shielding mixture of the corresponding facility; an optimization step for optimizing the mixing ratio of the shielding mixture based on the simulation result called in the third Monte Carlo result calling step (S650); and a thickness determination step (S660) for determining the thickness of the shielding mixture according to the calculation result of the optimization step.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium storing a program for implementing the photon and neutron simultaneous shielding design method is provided.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법을 구현하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램이 제공되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, in order to implement the photon and neutron simultaneous shielding design method, a program stored in a computer-readable recording medium is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용 시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 몬테칼로 시뮬레이션을 사전에 수행하여, 시뮬레이션 결과를 라이브러리로 구축하고, 실제 사용 시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하여 (상기 구조 군 중에서) 후보 군을 설정하고, 상기 라이브러리로부터 상기 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 시뮬레이션 결과를 불러들여 상기 실제 사용 시설의 기하학적 데이터에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수들을 도출하고, 상기 함수들을 이용하여 광자 및 중성자 동시 차폐의 설계안을 도출할 수 있는 효과가 있다.According to the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, according to the characteristics of the radiation source/generating device, the shielding design and use of the facility A Monte Carlo simulation for a structure set is performed in advance, the simulation results are built into a library, and geometric data is derived by receiving information on actual facilities used to set a candidate group (from the structure group), and , retrieves the simulation result that the candidate group and geometric data are closest to from the library, derives functions for optimization and correction in response to the geometric data of the actual facility, and uses the functions to simultaneously shield photons and neutrons It has the effect of deriving a design proposal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 실제 현장에서 몬테칼로 시뮬레이션 과정을 거치지 않고 광자-중성자-광자, 혹은 중성자-광자-중성자의 커플드 트랜스포트(Coupled Transport) 현상을 고려하여 광자 및 중성자 동시 차폐를 위한 최적화 및 차폐 두께를 결정함으로써 간편하게 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, without going through a Monte Carlo simulation process in the actual field Considering the coupled transport phenomenon of photon-neutron-photon or neutron-photon-neutron, it is possible to provide a simple photon and neutron simultaneous shielding design method by determining the optimization and shielding thickness for photon and neutron simultaneous shielding. can have an effect.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 광자 및 중성자 차폐재의 십가층을 이용하는 기존의 방식이 가지는 보수 설계로 인한 과다 차폐의 경비를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, existing using ten layers of a photon and neutron shielding material This has the effect of reducing the cost of excessive shielding due to the maintenance design of the method.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 출입문 등의 과다 차폐로 인한 하중 중가가 출입문 동작 불능의 사고를 예방함으로써 사용자가 안에 갇히는 위험을 방지하고 시설의 운용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, an increase in load due to excessive shielding of doors, etc. By preventing an accident where the door cannot be operated, the risk of being trapped inside the user can be prevented and the operating efficiency of the facility can be improved.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, 방사선수송이론과 몬테칼로 전산해석에 대한 전문 지식을 요구하는 몬테칼로 수행의 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention, a recording medium storing a program for implementing the same, and a computer program stored in the medium for implementing the same, radiation transport theory and Monte Carlo computational analysis It has the effect of reducing the cost and time of performing Monte Carlo, which requires specialized knowledge.

도 1은 본 발명에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법의 일실시예 흐름도.
도 2는 도 1의 라이브러리 구축단계(S100)의 상세 흐름도.
도 3은 도 1의 차폐 설계안 도출단계(S600)의 일실시예 상세 흐름도.
도 4는 도 1의 차폐 설계안 도출단계(S600)의 다른 실시예 상세 흐름도.
1 is a flow chart of one embodiment of a method for designing a photon and neutron simultaneous shielding according to the present invention.
2 is a detailed flowchart of the library construction step (S100) of FIG.
3 is a detailed flowchart of an embodiment of the shielding design deriving step (S600) of FIG.
Figure 4 is a detailed flowchart of another embodiment of the shielding design deriving step (S600) of Figure 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, process, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the summary of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, like reference numerals refer to like elements throughout. It should be noted that the same components in the drawings are denoted by the same reference numerals wherever possible.

광자 차폐를 위해서는 비용 절감 측면에서 콘크리트를 활용할 수 있으나 차폐 물질 차지 공간이 과대해지는 결점을 가지고 있으며, 광전효과에 의한 광자 흡수능을 극대화하기 위하여 원자번호가 큰 중금속 물질인, 납, 텅스텐, 철 등의 활용이 증가하고 있는 추세이다.For photon shielding, concrete can be used in terms of cost reduction, but it has a drawback in that the space occupied by the shielding material is excessive. Its use is on the rise.

중성자 차폐재로서는 중성자 흡수단면적이 큰 붕소(B-10)를 함유하고 있는 폴리에틸렌, 즉 BPE(Borated Polyethylene)이 개발되어 가속기 시설이나 중성자 선원 사용 Hot Cell 등의 차폐재로 활용되고 있다.As a neutron shielding material, polyethylene containing boron (B-10) with a large neutron absorption cross-sectional area, that is, BPE (Borated Polyethylene), has been developed and is being used as a shielding material for accelerator facilities or hot cells using neutron sources.

광자-중성자 동시 차폐를 위하여 각각의 물질을 차폐재로 이용하는 경우, 고에너지 광자 차폐를 위한 중금속 물질의 광핵반응을 통하여 광중성자 (photoneutron)를 발생시키고, 중성자를 차폐하기 위한 중성자 흡수체의 중성자 포획의 결과, 잉여에너지를 다시 광자(Neutron Induced Photon)의 이차방사선 형태로 방출시킨다.When each material is used as a shielding material for the simultaneous shielding of photons and neutrons, photoneutrons are generated through photonuclear reaction of heavy metal materials for shielding high-energy photons, and the result of neutron capture by a neutron absorber for shielding neutrons , the surplus energy is emitted again in the form of secondary radiation of a photon (Neutron Induced Photon).

그러므로 광자-중성자 동시 차폐설계 기준에 만족하기 위한 차폐 설계 과정에서 차폐제의 혼합 비율 혹은 적측 구조 두께를 산정하기 위해서는 광자->중성자->광자, 혹은 중성자->광자->중성자 형식의 커플드 트랜스포트(Coupled Transport) 현상을 해석할 수 있는 과정을 필요로 한다.Therefore, in order to calculate the mixing ratio of the shielding material or the thickness of the stacked structure in the shielding design process to satisfy the photon-neutron simultaneous shielding design criteria, a photon->neutron->photon or neutron->photon->neutron type coupled transport (Coupled Transport) A process that can interpret the phenomenon is required.

광자-중성자 Coupled Transport 해석을 위해서는 방사선수송방정식을 푸는 결정론적 방법 및 몬테칼로 방법이 있으며, 선원 및 차폐시설의 기하학적 구조 모사의 자유도가 높은 몬테칼로 방법이 널리 활용되고 있다.For photon-neutron coupled transport analysis, there are deterministic and Monte Carlo methods for solving the radiation transport equation, and the Monte Carlo method with a high degree of freedom in simulating the geometry of sources and shielding facilities is widely used.

그러나, 몬테칼로 방법의 정확한 해석을 위해서는 방사선수송이론 등 기초 이론에 밝아야 하며, 관련 전산 코드에 대한 전문가 수준의 기술이 요구된다. 더욱이 관련 시설의 몬테칼로 모사/검증을 위한 시간 또한 상당하다.However, for accurate interpretation of the Monte Carlo method, it is necessary to be clear in basic theories such as radiation transport theory, and expert-level skills for related computer codes are required. Moreover, the time for Monte Carlo simulation/verification of the relevant facility is also significant.

방사선원 사용시설의 차폐 설계시 몬테칼로 전문가를 고용할 수 없는 현장에서 광자 및 중성자의 차폐능을 대변하는 십가층(TVL, Tenth Value Layer)으로 극히 보수적인 계산을 수행함으로써, 과다한 차폐벽으로 경제성을 저하시킬 뿐더러, 특히, 사용 시설의 출입문 차폐 시설의 경우 하중 과다로 인해 출입문 베어링이 압쇄되어 작동 불가해지는 위험 요소의 단점을 지니고 있다.When designing the shielding of radiation source facilities, it is possible to increase economic feasibility with excessive shielding walls by performing extremely conservative calculations with the Tenth Value Layer (TVL) representing the shielding ability of photons and neutrons at sites where Monte Carlo experts cannot be hired. In addition to lowering, in particular, in the case of a door shielding facility of a user facility, the door bearing is crushed due to an excessive load and has a disadvantage in that it becomes inoperable.

본 발명에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법은, '광자->중성자->광자' 혹은 '중성자->광자->중성자'의 커플드 트랜트포트(Coupled Transport)를 해석해야 하는 몬테칼로 모사 과정을 직접 수행하지 않고도, 이미 수행된 몬테칼로 시뮬레이션에 따라 구축된 라이브러리로부터 실제 사용시설의 기하학적 데이터의 변화에 따른 함수를 도출하여, 현장에서 손쉽게 광자-중성자 동시 차폐를 위한 구조 최적화 및 차폐 두께를 결정할 수 있다.The photon and neutron shielding design method according to the present invention is a Monte Carlo simulation process in which the coupled transport of 'photon-> neutron-> photon' or 'neutron-> photon-> neutron' must be analyzed. Without directly performing it, by deriving a function according to the change of geometric data of an actual facility from the library built according to the Monte Carlo simulation already performed, it is possible to easily determine the structural optimization and shielding thickness for photon-neutron simultaneous shielding in the field. there is.

도 1은 본 발명에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법의 일실시예 흐름도이다.1 is a flowchart of an embodiment of a method for designing a photon and neutron simultaneous shielding according to the present invention.

먼저, 방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 저장하여 라이브러리를 구축한다(S100).First, an actual Monte Carlo simulation is performed on a structure set of a shielding design using facility for each characteristic of a radiation source/generating device, and a library is built by storing the simulation results (S100).

방사선원은 사용후핵연료 저장고나 방사성폐기물 처리시설로서의 핫 셀(Hot Cell), 혹은 수송용기 등에 포함된 감마방출 핵종과 중성자 선원일 수 있다.The radiation source may be a gamma-emitting nuclide and neutron source contained in a spent nuclear fuel storage, a hot cell as a radioactive waste treatment facility, or a transport container.

또한, 방사선원은 중성자발생장치로서의 D-T Generator나 D-Generator 또는 Cf-252 자발핵분열 선원의 중성자선원일 수 있으며, 이 경우 광자 선원은 발생장치 및 선원 장치의 구조물로서의 자체 차폐에 의한 중성자 흡수 반응에 뒤이어 발생하는 감마선일 수 있다.In addition, the radiation source may be a DT Generator or D-Generator as a neutron generator, or a neutron beam source of a Cf-252 spontaneous fission source. It may be gamma rays that are generated.

중성자 및 광자 선원항으로서의 에너지 스펙트럼과 각도 분포를 구하기 위한 기초 몬테칼로 시뮬레이션(모사)은 광자 선원과 중성자 선원을 각각 독립적으로 모사할 수 있다.The basic Monte Carlo simulation (simulation) for obtaining the energy spectrum and angular distribution as neutron and photon source terms can simulate the photon source and the neutron source independently, respectively.

다만, 광자 및 중성자 각각 독립적인 선원 혹은 발생장치로부터의 선원항을 구하는 과정은 장치를 구성하는 구조물의 물성에 따라 '중성자->광자->중성자' 혹은 '광자->중성자->광자'의 커플드 트랜스포트(Coupled Transport) 현상을 모사할 수 있다.However, the process of finding a source term from a source or generator that is independent of photons and neutrons is a couple of 'neutron->photon->neutron' or 'photon->neutron->photon' depending on the physical properties of the structure constituting the device. The coupled transport phenomenon can be simulated.

상기 라이브러리 구축단계(S100)의 상세 단계는 도 2를 참고하여 설명하기로 한다.Detailed steps of the library building step (S100) will be described with reference to FIG. 2 .

이후, 실제 사용시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하고, 상기 구조 군 중에서 상기 기하학적 데이터에 따른 후보 군을 결정한다(S200).Thereafter, geometric data is derived by receiving information on actual facilities used, and a candidate group according to the geometric data is determined from the structural group (S200).

실제 사용시설에 대한 설계 도면 또는 실측 데이터를 입력받아, 차지하는 공간 부피, 기하학적 형태, 및 방사선원의 위치를 기하학적 데이터로 도출한다. 도출된 기하학적 데이터에 따라 대량의 구조 군 중에서 후보 군이 결정된다.By receiving design drawings or actual measurement data for an actual facility, the spatial volume occupied, the geometric shape, and the location of the radiation source are derived as geometric data. A candidate group is determined from among a large number of structural groups according to the derived geometric data.

이후, 상기 결정한 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 몬테칼로 시뮬레이션 결과를 상기 라이브러리로부터 호출한다(S300).Thereafter, the Monte Carlo simulation result with the closest geometric data to the determined candidate group is called from the library ( S300 ).

이후, 상기 기하학적 데이터의 변화에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수를 도출한다(S400).Thereafter, a function for performing optimization and correction in response to the change of the geometric data is derived (S400).

상기 기학학적 데이터는, 사용시설의 공간부피, 기하학적 형태, 및 방사선원의 위치를 포함하며, 각각의 기하학적 데이터는 독립적으로 분석될 수 있다.The geometric data includes the spatial volume of the facility used, the geometric shape, and the location of the radiation source, and each geometric data can be independently analyzed.

상기 함수 도출단계(S400)는, 상기 공간부피의 변화에 대한 보간 함수, 상기 기하학적 형태의 변화에 대한 보정 함수, 및 상기 방사선원 위치의 변화에 대한 보정 함수를 도출한다.In the function deriving step (S400), an interpolation function for a change in the spatial volume, a correction function for a change of the geometric shape, and a correction function for a change in the position of the radiation source are derived.

사용시설의 구조 형태는 천정 높이를 제외한 4 면의 길이가 같은 정방형일 수 있으며, 기하학적 형태 및 방사선원 위치 변화에 대한 보정 함수 도출에 기준이 될 수 있다.The structural form of the facility can be a square with the same length on all four sides except for the height of the ceiling, and can be a standard for deriving a correction function for changes in geometric shape and radiation source position.

상기 공간부피의 변화 요소로서 한 벽면의 길이의 변화가 될 수 있으며, 해당 구간에서 격자를 촘촘히 하는 단순 보간일 수 있다.As a factor for changing the spatial volume, it may be a change in the length of one wall, or it may be a simple interpolation that makes the grid dense in the corresponding section.

또한, 사용시설의 공간부피에 대한 보간 함수는 한 벽면의 길이를 독립 변수로 하는 거리의 역자승 비례법칙을 나타내는 형태가 될 수 있다.In addition, the interpolation function for the spatial volume of the facility can be in the form of expressing the law of inverse square proportionality of the distance using the length of one wall as an independent variable.

한편, 사용시설의 기하학적 형태에 대한 보정 함수는, 바람직하게는, 정방형 공간을 기준으로 직사각형의 공간에 대한 천정, 바닥을 제외한 4 벽면을 이루는 면적의 총합 비율의 함수일 수 있다.On the other hand, the correction function for the geometric shape of the facility may be a function of the ratio of the sum of the areas constituting the four wall surfaces excluding the ceiling and the floor for a rectangular space based on the square space.

상기 사용시설 내 방사선원 위치 변화에 대한 보정은, 시설공간 내 무게 중심점에서 바닥에서부터의 설치되는 위치를 기준으로 할 수 있다.The correction for the location change of the radiation source in the facility may be based on the location installed from the floor at the center of gravity in the facility space.

상기 사용시설 내 방사선원 위치 변화에 대한 보정 함수는, 시설 공간 내 무게 중심점에서 바닥에서부터의 설치되는 위치를 기준으로 사용 환경 특성에 따라 변경될 수 있는 위치와의 거리를 독립 변수로 하는 함수일 수 있다.The correction function for the change in the location of the radiation source in the facility may be a function in which the distance from the location, which may be changed according to the characteristics of the environment of use, as an independent variable, is based on the installation location from the floor at the center of gravity in the facility space.

또한, 상기 사용 시설 내 방사선원 위치 변화에 대한 보정 함수는, 특정 환경 하의 사용시설에서 방사선원 위치가 선원의 무게 중심으로 크게 벗어나 특정 벽면에 근접해 있는 경우, 선원위치와 시설 벽면과의 거리를 독립 변수로 하는 함수일 수 있다.In addition, the correction function for the change in the location of the radiation source in the facility is, when the location of the radiation source is close to a specific wall by greatly deviating from the center of gravity of the source in the facility in use under a specific environment, the distance between the location of the source and the wall of the facility as an independent variable It can be a function that does

이후, 상기 함수 도출단계(S300)에서 도출된 함수를 상기 라이브러리에 저장하여 업데이트 한다(S500).Thereafter, the function derived in the function deriving step (S300) is stored and updated in the library (S500).

이후, 상기 업데이트된 라이브러리에 기반하여 몬테칼로 시뮬레이션 없이 광자 및 중성자 동시 차폐가 가능한 차폐 설계안을 도출한다(S600).Then, based on the updated library, a shielding design capable of simultaneously shielding photons and neutrons without Monte Carlo simulation is derived (S600).

즉, 광자 및 중성자의 선원항으로서의 에너지 스펙트럼과 각도 분포에 대하여 고려 가능한 적층구조의 최적 배열 및 두께, 혹은 혼합재의 최적 혼합비 및 두께를 결정할 수 있다.That is, it is possible to determine the optimum arrangement and thickness of the stacked structure, or the optimum mixing ratio and thickness of the mixed material, which can be considered with respect to the energy spectrum and angular distribution as the source terms of photons and neutrons.

도 2는 도 1의 라이브러리 구축단계(S100)의 상세 흐름도이다.2 is a detailed flowchart of the library construction step (S100) of FIG.

상기 라이브러리 구축단계(S100)는, 먼저, 상기 방사선원/발생장치의 특성 및 제원에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행한다(S110).In the library building step (S100), first, an actual Monte Carlo simulation is performed on the characteristics and specifications of the radiation source/generating device (S110).

중성자 선원 및 광자 선원의 선원의 제작 형태, 또는 발생원의 특성을 반영하여 중성자 및 광자 선원항에 대하여 기초 몬테칼로 시뮬레이션을 수행한다.Basic Monte Carlo simulations are performed on the neutron and photon source terms by reflecting the production type of the source of the neutron source and the photon source, or the characteristics of the source.

이후, 상기 제1 시뮬레이션 수행 결과를 저장한다(S120).Thereafter, the result of performing the first simulation is stored (S120).

이후, 사용시설의 기하학적 데이터에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행한다(S130).Thereafter, an actual Monte Carlo simulation is performed on the geometric data of the facility used (S130).

이후, 상기 제2 시뮬레이션 수행 결과를 저장한다(S140).Thereafter, the second simulation execution result is stored (S140).

이후, 상기 사용시설의 구조 군(Structure Set)의 차폐 설계안에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행한다(S150).Thereafter, an actual Monte Carlo simulation for the shielding design of the structure set of the facility is performed (S150).

이후, 상기 제3 시뮬레이션 수행 결과를 저장한다(S160).Thereafter, the third simulation execution result is stored (S160).

도 3은 도 1의 차폐 설계안 도출단계(S600)의 일실시예 상세 흐름도이다.3 is a detailed flowchart of an embodiment of the shielding design deriving step (S600) of FIG.

먼저, 해당 사용시설의 차폐 적층 구조 조합에 대한 시뮬레이션 결과를 호출한다(S610).First, the simulation result for the combination of the shielding laminated structure of the corresponding facility is called (S610).

이후 상기 결과 호출단계(S610)에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 적층 구조 조합을 최적화한다(S620).Thereafter, the shielding stacked structure combination is optimized based on the simulation result called in the result calling step (S610) (S620).

이후, 상기 최적화단계(S620)의 계산 결과에 따라 차폐 적층 구조의 두께 및 각 층별 두께를 결정한다(S630).Thereafter, the thickness of the shielding laminated structure and the thickness of each layer are determined according to the calculation result of the optimization step (S620) (S630).

차폐 적층 구조에서 광자를 차폐하기 위한 물질로 높은 광전효과를 이용하기 위하여 원자번호가 높은 납, 텅스텐, 철 혹은 이들의 합금을 이용할 수 있다.Lead, tungsten, iron, or an alloy thereof having a high atomic number may be used in order to use a high photoelectric effect as a material for shielding photons in the shielding laminate structure.

상기 차폐 적층 구조에서 중성자를 차폐하기 위한 물질로 높은 중성자 흡수단면적을 가지는 B-10을 함유하며 중성자를 감속시키기 위한 C, H, O등을 포함하는 붕소화합물로서 탄화붕소(B4C), 혹은 붕소화폴리에틸렌(Borated Polyethylene; BPE)일 수 있다.As a material for shielding neutrons in the shielding laminated structure, it contains B-10 having a high neutron absorption cross-sectional area and is a boron compound containing C, H, O, etc. for decelerating neutrons, such as boron carbide (B4C), or boronization It may be polyethylene (Borated Polyethylene; BPE).

상기 차폐 적층 구조는 광자 차폐제로서의 납(Lead)과 중성자 차폐재로서 BPE의 경우, 광자-중성자 혹은 중성자-광자의 Coupled Transport에 의한 이차방사선 생성의 효과적인 차폐를 위한 배열 순서로서, 선원 방향으로부터 Lead-BPE, Lead-BPE-Lead, BPE-Lead, 혹은 BPE-Lead-BPE의 구조일 수 있다.The shielding laminate structure is an arrangement sequence for effective shielding of secondary radiation generation by photon-neutron or neutron-photon coupled transport in the case of lead as a photon shielding agent and BPE as a neutron shielding material. Lead-BPE from the source direction , Lead-BPE-Lead, BPE-Lead, or BPE-Lead-BPE structure.

도 4는 도 1의 차폐 설계안 도출단계(S600)의 다른 실시예 상세 흐름도이다.4 is a detailed flowchart of another embodiment of the shielding design deriving step (S600) of FIG.

먼저, 해당 사용 시설의 차폐 혼합재의 혼합 비율에 대한 시뮬레이션 결과를 호출한다(S640).First, the simulation result for the mixing ratio of the shielding mixture of the corresponding facility is called (S640).

이후, 상기 호출단계(S640)에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 혼합재의 혼합비율을 최적화한다(S650).Thereafter, the mixing ratio of the shielding mixture is optimized based on the simulation result called in the calling step (S640) (S650).

이후, 상기 최적화단계(S650)의 계산 결과에 따라 차폐 혼합재의 두께를 결정한다(S660).Thereafter, the thickness of the shielding mixture is determined according to the calculation result of the optimization step (S650) (S660).

상기 차폐 혼합재의 광자 차폐재로 텅스텐의 경우, 광자 감속에 의한 텅스텐의 광전효과에 의한 감쇄 계수 및 안정성 향상을 위하여 탄화텅스텐(WC)일 수 있다.In the case of tungsten as a photon shielding material of the shielding mixture, tungsten carbide (WC) may be used to improve the attenuation coefficient and stability due to the photoelectric effect of tungsten by photon deceleration.

상기 차폐 혼합재의 중성자 차폐재로 붕소화합물의 경우, 높은 중성자 감속능의 질소 원자를 포함하여 B-10핵종의 중성자 흡수단면적을 증가시킬 수 있는 질화붕소나노튜브(Borated Nitride Nano Tube; BNNT)일 수 있으며 안정성과 내구성이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.In the case of a boron compound as a neutron shielding material of the shielding mixture, it may be a boron nitride nanotube (BNNT) that can increase the neutron absorption cross-sectional area of B-10 nuclides, including nitrogen atoms with high neutron deceleration ability, The effect of improving stability and durability can be expected.

상기 차폐 혼합재 구성에 있어서 기계적 강도와 구조 안정성 및 중성자 흡수능 강화의 최적화 관점에서 BNNT 구조에 납(Pb) 혹은 텅스텐 원자를 입히는 합성 구조를 지닐 수 있다.In the configuration of the shielding mixture, the BNNT structure may have a synthetic structure in which lead (Pb) or tungsten atoms are coated from the viewpoint of optimizing mechanical strength, structural stability, and neutron absorption enhancement.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법에 대하여 설명하였지만, 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.Although the photon and neutron simultaneous shielding design method according to an embodiment of the present invention has been described above, a computer readable recording medium storing a program for implementing the photon and neutron simultaneous shielding design method and the photon and neutron simultaneous shielding design method Of course, a program stored in a computer-readable recording medium for implementation can also be implemented.

즉, 상술한 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.That is, those skilled in the art will readily understand that the above-described method for simultaneously shielding photons and neutrons may be provided by being included in a computer-readable recording medium by tangibly implementing a program of instructions for implementing it. In other words, it may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and used by those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and floppy disks. magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, USB memory, and the like. The computer-readable recording medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire or waveguide including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

S100: 라이브러리 구축단계
S200: 설계 후보 군 결정단계
S300: 제1 몬테칼로 결과 호출단계
S400: 함수 도출단계
S500: 라이브러리 업데이트단계
S600: 차폐 설계안 도출단계
S100: Library building stage
S200: Design candidate group decision stage
S300: first Monte Carlo result call step
S400: function derivation step
S500: Library update step
S600: Shielding design drafting stage

Claims (5)

광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법에 있어서,
방사선원/발생장치의 특성 별로 차폐 설계 사용시설의 구조 군(Structure Set)에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 저장하여 라이브러리를 구축하는 라이브러리 구축단계(S100);
실제 사용시설에 대한 정보를 입력받아 기하학적 데이터를 도출하고, 상기 구조 군 중에서 상기 기하학적 데이터에 따른 후보 군을 결정하기 위한 설계 후보 군 결정단계(S200);
상기 결정한 후보 군과 기하학적 데이터가 가장 근접한 몬테칼로 시뮬레이션 결과를 상기 라이브러리로부터 호출하는 제1 몬테칼로 결과 호출단계(S300);
상기 기하학적 데이터의 변화에 대응하여 최적화 및 보정을 수행하는 함수를 도출하기 위한 함수 도출단계(S400);
상기 함수 도출단계에서 도출된 함수를 상기 라이브러리에 저장하는 라이브러리 업데이트 단계(S500); 및
상기 업데이트된 라이브러리에 기반하여 몬테칼로 시뮬레이션 없이 광자 및 중성자 동시 차폐가 가능한 차폐 설계안을 도출하기 위한 차폐 설계안 도출단계(S600)
를 포함하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법.

In the photon and neutron simultaneous shielding design method,
A library construction step (S100) of performing an actual Monte Carlo simulation on a structure set of a shielding design using facility for each characteristic of a radiation source/generating device, and building a library by storing the simulation results;
a design candidate group determination step (S200) for receiving information on actual facilities to be used, deriving geometric data, and determining a candidate group according to the geometric data among the structure groups;
a first Monte Carlo result calling step (S300) of calling a Monte Carlo simulation result that is closest to the determined candidate group and geometric data from the library;
a function deriving step (S400) for deriving a function for performing optimization and correction in response to the change of the geometric data;
a library update step (S500) of storing the function derived in the function deriving step in the library; and
Shielding design derivation step (S600) for deriving a shielding design that can simultaneously shield photons and neutrons without Monte Carlo simulation based on the updated library
A photon and neutron simultaneous shielding design method comprising a.

제1항에 있어서,
상기 라이브러리 구축단계(S100)는,
상기 방사선원/발생장치의 특성 및 제원에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제1 시뮬레이션 수행단계(S110);
상기 제1 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제1 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S120);
사용시설의 기하학적 데이터에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제2시뮬레이션 수행단계(S130);
상기 제2 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제2 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S140);
상기 사용시설의 구조 군(Structure Set)의 차폐 설계안에 대한 실제 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하는 제3 시뮬레이션 수행단계(S150); 및
상기 제3 시뮬레이션 수행 결과를 저장하는 제3 몬테칼로 시뮬레이션 결과 저장단계(S160)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법.
According to claim 1,
The library construction step (S100) is,
a first simulation performing step (S110) of performing an actual Monte Carlo simulation on the characteristics and specifications of the radiation source/generating device;
a first Monte Carlo simulation result storage step of storing the first simulation execution result (S120);
A second simulation performing step of performing an actual Monte Carlo simulation on the geometric data of the facility used (S130);
a second Monte Carlo simulation result storage step of storing the second simulation execution result (S140);
a third simulation performing step (S150) of performing an actual Monte Carlo simulation for the shielding design of the structure set of the facility; and
A third Monte Carlo simulation result storage step of storing the third simulation execution result (S160)
Photon and neutron simultaneous shielding design method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 기학학적 데이터는,
공간부피, 기하학적 형태, 및 방사선원의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 함수 도출단계(S400)는,
상기 공간부피의 변화에 대한 보간 함수를 도출하는 단계;
상기 기하학적 형태의 변화에 대한 보정 함수를 도출하는 단계; 및
상기 방사선원 위치의 변화에 대한 보정 함수를 도출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법.
According to claim 1,
The geometric data is
characterized in that it includes the volume of space, the geometry, and the location of the radiation source,
The function deriving step (S400) is,
deriving an interpolation function for the change in the spatial volume;
deriving a correction function for the change of the geometric shape; and
deriving a correction function for a change in the position of the radiation source;
Photon and neutron simultaneous shielding design method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 차폐 설계안 도출단계(S600)는,
해당 사용시설의 차폐 적층 구조 조합에 대한 시뮬레이션 결과를 호출하는 제2 몬테칼로 결과 호출단계(S610);
상기 제2 몬테칼로 결과 호출단계에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 적층 구조 조합을 최적화하기 위한 최적화단계(S620); 및
상기 최적화단계의 계산 결과에 따라 차폐 적층 구조의 두께 및 각 층별 두께를 결정하기 위한 두께결정단계(S630)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법.
According to claim 1,
The shielding design drawing step (S600) is,
a second Monte Carlo result calling step (S610) of calling a simulation result for the shielding laminated structure combination of the corresponding facility;
an optimization step for optimizing the shielding laminated structure combination based on the simulation result called in the second Monte Carlo result calling step (S620); and
Thickness determination step (S630) for determining the thickness of the shielding laminated structure and the thickness of each layer according to the calculation result of the optimization step
Photon and neutron simultaneous shielding design method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 차폐 설계안 도출단계(S600)는,
해당 사용 시설의 차폐 혼합재의 혼합 비율에 대한 시뮬레이션 결과를 호출하는 제3 몬테칼로 결과 호출단계(S640);
상기 제3 몬테칼로 결과 호출단계에서 호출한 시뮬레이션 결과에 기반하여 상기 차폐 혼합재의 혼합비율을 최적화하기 위한 최적화단계(S650); 및
상기 최적화단계의 계산 결과에 따라 차폐 혼합재의 두께를 결정하기 위한 두께결정단계(S660)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법.
According to claim 1,
The shielding design drawing step (S600) is,
a third Monte Carlo result call step (S640) of calling a simulation result for the mixing ratio of the shielding mixture of the corresponding facility;
an optimization step for optimizing the mixing ratio of the shielding mixture based on the simulation result called in the third Monte Carlo result calling step (S650); and
Thickness determination step (S660) for determining the thickness of the shielding mixture according to the calculation result of the optimization step
Photon and neutron simultaneous shielding design method comprising a.
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