Analysis of design characteristics of the prototype ionization chamber and beam loss monitor for proton accelerator facilities in Korea

Abstract

To investigate the design characteristics of the newly designed and fabricated prototype ionization chamber, which was made by cooperation with KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute), the absorbed dose of inner gas was calculated and measured. The variations of the electric current of the above chambers were investigated at incident energies between 40 keV and 1 MeV using Monte Carlo codes such as EGSnrc (DOSRZnrc) and MCNP4C. Some calculations and measurements were performed to investigate their current variations as the incident angle of gamma-rays was changed from 0 ° to 90° and as the length of collecting electrode was changed from 10 mm to 20 mm. Some calculations were carried out to improve the collection efficiency of the ionization chamber for the beam loss monitor through replacement of wall (collecting electrode) material and inner gas. The influence due to improvement features of EGSnrc and MCNP4C was investigated through calculations of the depth dose distributions for broad beams of monoenergetic electrons with energies of 25 keV to 4 MeV, incident normally on water.

Для исследования характеристик конструкции вновь разработанного и изготовленного прототипа ионизационной камеры, выполненного в сотрудничестве с KAERI (Корейским Исследовательским Институтом Атомной Энергии), рассчитывались и измерялись дозы радиации, поглощенной внутренней газовой средой камеры. Изменения электрического тока в вышеупомянутых камерах исследовались при значениях энергии падающего излучения от 40 кэВ до 1 МэВ с применением кодов Монте-Карло, например, EGSnrc (DOSRZnrc) и MCNP4C. Проведены некоторые расчеты и измерения для исследования изменений тока при изменении угла падения гамма-лучей от 0° до 90° и изменении длины коллекторного электрода от 10 до 20 мм. Выполнены некоторые расчеты с целью повышения показателя эффективности сбора ионизационной камеры для монитора потерь пучка путем замены материала стенки (коллекторного электрода) и газовой среды. Исследовано влияние усовершенствования EGSnrc и MCNP4C путем расчетов распределения дозы по глубине для широких пучков моноэнергетических электронов с энергиями от 25 кэВ до 4 МэВ, падающих нормально на поверхность воды.

Для досліджєння характеристик конструкції новорозробленого та виготовленого прототипу іонізаційної камери, виконаного спільно з KAERI (Корейським Дослідним Інститутом Атомної Енергії), розраховувалися та вимірювалися дози радіації, поглиненої внутрішнім газовим середовищем камери. Зміни електричного струму у вищезгаданих камерах досліджено при значеннях енергії падаючого проміння від 40 кеВ до 1 МеВ з застосуванням кодів Монте-Карло, наприклад, EGSnrc (DOSRZnrc) та MCNP4C. Виконано деякі розрахунки та вимірювання для дослідження змін струму при зміні кута падіння гамма-променів від 0° до 90° і зміні довжини колекторного електрода від 10 до 20 мм. Виконано деякі розрахунки з метою підвищення показника ефективності збору іонізаційної камери для монітора втрат пучка шляхом заміни матеріалу стінки (колекторного електрода) та газового середовища. Досліджено вплив удосконалення EGSnrc та MCNP4C шляхом розрахунків розподілу дози за глибиною для широких пучків моноенергетичних електронів з енергіями від 25 кеВ до 4 МеВ, що падають нормально на поверхню води.