글로벌 연구동향
방사선방호 및 안전
- 2025년 11월호
[Appl Radiat Isot .] Design of beam shaping assembly for 2.4 MeV electrostatic tandem accelerator-based neutron source for boron neutron capture therapy: A Monte Carlo study붕소 중성자 포획치료를 위한 2.4 MeV 정전형 탄뎀 가속기 기반 중성자 선원용 빔 성형장치 설계 : 몬테카를로 방법을 이용한 연구KIRAMS / 김민호*
- 출처
- Appl Radiat Isot .
- 등재일
- 2025 Sep:223:111895.
- 저널이슈번호
- 내용
-
Abstract
In this study, the lithium target thickness and a beam-shaping assembly (BSA) system were designed using Monte Carlo N-Particle version 6.2 for a 2.4 MeV, 15 mA proton accelerator-based neutron source. The BSA components consist of lead (Pb), magnesium fluoride (MgF2), boron carbide (B4C), and tungsten (W) used for the reflector, moderator, and collimator, respectively. The specifications (area and thickness) of each BSA part were varied to analyze the characteristics of neutrons passing through the BSA. The system's performance was evaluated based on various indicators, including the epithermal neutron flux, ratio of epithermal to thermal neutrons, fast neutron contamination, gamma contamination, and neutron current to flux ratio. Monte Carlo simulations were conducted to determine BSA specifications that satisfied the neutron beam requirements recommended by the International Atomic Energy Agency. The lithium target thickness was determined to be 90 μm, and BSA's performance was confirmed under various conditions. For the specifications that yielded the highest epithermal neutron flux, the epithermal neutron flux at the BSA exit was 8.89 × 108 cm-2 s-1, the ratio of epithermal neutrons to thermal neutrons was 425.54, the neutron current-to-flux ratio was 0.7, and the dose contaminations due to fast neutrons and gamma rays were 1.20 × 10-13 Gy cm2 and 1.91 × 10-13 Gy cm2, respectively.
설계 한 BSA 모습 및 출구방향에서의 중성자 및 감마선 스펙트럼입니다. 여러 디자인을 고려 한 결과 IAEA 권고를 충족시키는 디자인을 결정할 수 있었습니다. IAEA 권고와의 비교는 다음과 같습니다.

Affiliations
Minho Kim 1, Hyounggun Lee 2, MinSeok Park 2, Bong Hwan Hong 2, Chawon Park 2, Kyeong Min Kim 2, Seungwoo Park 2, Won Taek Hwang 2, Ho Namgoong 2
1Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, 01812, South Korea. Electronic address: cleverkmh@kirams.re.kr.
2Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul, 01812, South Korea.
- 키워드
- Beam shaping assembly; Boron neutron capture therapy; Lithium target; MCNP.
- 연구소개
- 한국원자력의학원 의료용가속기연구팀에서는 중성자-붕소 포획치료(BNCT, Boron Neutron Capture Therapy)에 사용할 수 있는 가속기 기반 소형 중성자원을 개발하고 있습니다. 가속 된 입자와 타겟간의 핵반응으로 발생하는 중성자는 상대적으로 에너지가 높기 때문에 중성자 포획치료에 적합한 에너지로 감약하는 장치가 필수입니다. 본 연구에서는 중성자의 에너지를 감약시키며, 원하는 위치에 중성자를 조사시킬 수 있는 Beam Shaping Assembly를 몬테카를로 방법을 이용하여 설계하였으며 IAEA 권고와 성능을 비교하였습니다.
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