بررسی تأثیر افزودن اکسیدهای مختلف بر ضریب تضعیف بتن‌های متفاوت برای تابش‌های فوتونی با استفاده از کد محاسباتی MCNPX

نوع مقاله : مقاله کنفرانسی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، گیلان، ایران

چکیده

توسعه روزافزون جنبه‌های مختلف کاربرد فناوری هسته‌ای از جمله استفاده از آن در صنایع مختلف، پزشکی، تولید برق و ... سبب افزایش میزان انتشار پرتوها می‌گردد، از این رو حفاظت در برابر تشعشعات ساطع شده اهمیت مضاعفی پیدا می‌کند. بنابراین تحقیقات بسیاری بر روی ترکیبات، مخلوط‌ها و مواد خالص مختلف برای ساخت حفاظ‌های مختلف در حال انجام می‌باشد. در این مقاله از 8 اکسید مختلف و 3 بتن با ترکیبات متفاوت برای ساخت حفاظ‌های بتنی مختلف استفاده شده که ضریب تضعیف این حفاظ‌ها، برای دو انرژی 662 و 1460 کیلو الکترون ولت محاسبه گردیده است. نتایج به‌دست آمده نشان دهنده این موضوع هستند که ترکیب اکسید تالیم با هر سه نوع بتن در مقایسه با سایر اکسیدها به دلیل دارا بودن بالاترین چگالی بیشترین ضریب تضعیف را در برابر تابش‌های فوتونی از خود نشان می‌دهد. در بین بتن‌ها نیز، بتن Mo به دلیل داشتن بالاترین چگالی در بین سایر بتن‌ها بالاترین ضریب تضعیف را از خود نشان می‌دهد که دلیل آن می‌تواند، درصد بالای آهن در ترکیبات آن باشد. در نتیجه بالاترین ضریب تضعیف به دست آمده در این پژوهش مربوط به حفاظ بتنی جدید حاصل از ترکیب بتن Mo و اکسید تالیم می‌باشد. از نتایج این پژوهش می‌توان در چگونگی ساخت حفاظ‌های مختلف و میزان اختلاط مواد تشکیل دهنده آن استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of adding different oxides on the attenuation coefficient of different concretes for photonic radiation using MCNPX calculation code

نویسندگان [English]

  • Sina Nikooravan
  • Abbas Ghasemizad
  • Seyyed Mahdi Teymoori Sendesi
Physics Group, Faculty of Sciences, University of Guilan, Rasht, Guilan, Iran
چکیده [English]

The increasing development of various aspects of the nuclear technology, including its uses in industry, medicine, electricity generation, etc., resulted in the increment of the amount of emitted radiations, so that the protection against the emitted radiations becomes more important. Therefore, a lot of researches are being done on the different compounds, mixtures and pure materials to make the different shields. In this research, eight different oxides and three concretes with the different compositions have been used to make the different concrete shields. The attenuation coefficient of these shields has been calculated for two energies of 662 and 1460 kV. The results showed that the combination of thallium oxide with all three types of concretes has the highest attenuation coefficient against the photonic radiations comparing to other oxides due to have the highest density. Among the concretes, Mo concrete has the highest attenuation coefficient between all of the concretes due to have the highest density, which can be resulted in the high percentage of the iron in its compositions. As a result, the highest attenuation coefficient, obtained in this study, is related to the new concrete shield that obtained from the combination of Mo concrete and thallium oxide. The results of this research can be used to design and create the different shields and how to mix the amount of their compositions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Attenuation Coefficient
  • Photon Radiations
  • MCNPX code
  • Nuclear Shields
  • Concrete Compounds
  1. F. Kaplan. Concrete Radiation Shielding: Nuclear Physics, Concrete Properties, Design and Construction. John Wiley & Sons, New York, 1989.
  2. Singh, S. Singh, A. S. Dhaliwal, G. Singh. Gamma radiation shielding analysis of lead-flyash concretes. Appl. Radiat. Isot. 95 (2015) 174-179.
  3. A. Schauer. NCRP Releases Report No. 151, Structural Shielding Design and Evaluation for Megavoltage X-and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities.
  4. E. Copeland, D. L. Kantro, G. Verbeck. Chemistry of hydration of portland cement. Fourth International Symposium of the Chemistry of Cement, U.S. National Bureau of Standards, Washington, DC 1 (1960) 429- 431.
  5. Kilincarslan, I. Akkurt, C. Basyigit. The effect of barite rate on some physical and mechanical properties of concrete. Mater. Sci. Eng. A424 (1–2) (2006) 83–86.
  6. O. Tekin, V. P. Singh, T. Manici. Effects of
    micro-sized and nano-sized WO3 on mass attenuation coefficients of concrete by using MCNPX code. Appl. Radiat. Isot. 121 (2017) 122-125.
  7. Medhat. An investigation of some properties of heavy weight concrete mixes in Egypt, HPRC J., 1990.
  8. O. Tekin, M. I. Sayyed, E. E. Altunsoy, T. Manici. Shielding properties and effects of WO3 and PbO on mass attenuation coefficients by using MCNPX code. Dig. J. Nanomater Biostruct. 12 (3) (2017) 861-867.
  9. Lakshminarayana, S. O. Baki, A. Lira, M. I. Sayyed, I. V. Kityk, M. K. Halimah, M. A. Mahdi. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and radiation shielding parameters investigations for zinc molybdenum borotellurite glasses containing different network modifiers. J. Mat. Sci. 52 (12) (2017) 7394-7414.
  10. Ferrari, P. Sala, A. Fassò, J. Ranft. Fluka: a multi-particle transport code. Tech. Rep. CERN-2005-10, INFN/TC-05/11, SLAC-R-773, 2005.
  11. B. Pelowitz. MCNPXTM user’s manual. Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, 2005.
  12. L. Carter, R. A. Schwarz. MCNP Visual Editor Computer Code Manual. No. WHC-SD-GN-SWD-30005. Westinghouse Hanford Co., Richland, WA (United States), 1995.
  13. J. McConn, J. G. Christopher, T. Richard, R. A. Pagh. Rucker, and Robert Williams III. Compendium of material composition data for radiation transport modeling. No. PNNL-15870 Rev. 1. Pacific Northwest National Lab. (PNNL), Richland, WA (United States), 2011.
  14. Origin (Pro). Version 2019b. OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA.