مجله سنجش و ایمنی پرتو

مجله سنجش و ایمنی پرتو

شبیه‌سازی مونت کارلو و ارزیابی عملکرد پایش‌گر دروازه‌ای پرتویی خودرو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مجتبی عسکری 1
عرفان جوادی 2
آیدین قلعه اسدی 2
مهدی منشی زاده 2
مهدی خسروانی 2
حسین سیار 2
محسن شریف زاده 1
رامین روزه دار 2
امید حقیقی 2
محمدصادق اسلامی 2
عباس فرخی زاده 2
علی طاهری 1، 2
سید پژمان شیرمردی 1، 2
1 پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران، صندوق پستی 339-141551
2 شرکت توسعه کاربرد پرتوهای ایران، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران، صندوق پستی 836-14395
10.22052/rsm.2024.254827.1060
چکیده
در این مقاله، با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلوی نرم‌افزار MCNPX به طراحی و بهینه سازی ابعاد و فواصل بین آشکارسازهای سوسوزن پلاستیکی مورد استفاده در پایش‌گر دروازه‌ای پرتوهای گاما به منظور ساخت بر مبنای همین ابعاد بهینه شده، پرداخته می‌شود. مراحل تست و ارزیابی عملکرد پایش‌گر دروازه‌ای پرتوهای گاما بر اساس بخش آزمون‌های پذیرش پرتویی استاندارد کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک به شماره IEC62244:2022 شامل آزمون‌ هشدار کاذب، آزمون تأثیرات پس زمینه (بر روی عملکرد آشکارسازها)، آزمون آشکارسازی تابش گاما و آزمون پاسخ فراتر از محدوده، انجام پذیرفته است. نتایج آزمون‌های ارزیابی انجام شده، انطباق عملکرد این پایش‌گر دروازه‌ای با استاندارد IEC62244 را تأیید می‌کند. بر این اساس می‌توان نتیجه گیری کرد که طراحی، شبیه‌سازی و جانمایی آشکارسازها با دقت کافی به انجام رسیده و مورد تأیید است. همین‌طور حداقل اکتیویته قابل تشخیص دستگاه برای چشمه 60Co برابر با اکتیویته 7/0 میکروکوری و برای چشمه 137Cs برابر با اکتیویته 5/1 میکروکوری در 1 متری با سطح تبعیض ±2.7σ تعیین شد که قابل قیاس با پایش‌گرهای تجاری موجود است.
کلیدواژه‌ها
پایش‌گر دروازه‌ای پرتویی
سوسوزن پلاستیک
استاندارد IEC62244
شبیه‌سازی MCNPX
حداقل اکتیویته قابل تشخیص

عنوان مقاله English

Monte Carlo simulation and performance evaluation of vehicle radiation portal monitor

نویسندگان English

Mojtaba Askari 1
Erfan Javadi 2
Aydin Ghalehasadi 2
Mahdi Monshizadeh 2
Mahdi Khosravani 2
Hossein Sayyar 2
Mohsen Sharifzadeh 1
Ramin Roozedar 2
Omid Haghighi 2
Mohammad Sadegh Eslami 2
Abbas Farrokhizadeh 2
Ali Taheri 1 2
Seyed Pezhman Shirmardi 1 2
1 Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Atomic Energy Organization of Iran, Tehran, I. R. Iran, P. O. Box:141551339
2 Iran Radiation Application Development Company (IRAD Co.), Atomic Energy Organization of Iran, Tehran, I. R. Iran, P. O. Box:14395-836
چکیده English

In this paper, by using Monte Carlo simulation of MCNPX software, the design and optimization of the dimensions and distances between the plastic scintillation detectors used in the gamma ray portal monitor in order to build based on these optimized dimensions It can be. The test and performance evaluation steps of the gamma ray portal monitor based on the radiation acceptance test section of the International Electrotechnical Commission standard No. IEC 62244:2024 including the false alarm test, the background effects test (on the performance of the detectors), the gamma radiation detection test and the out-of-range response test is accepted. The results of the conducted evaluation tests confirm the compliance of this portal monitor with the IEC 62244 standard. Based on this, it can be concluded that the design, simulation and placement of the detectors have been done with sufficient accuracy and are approved. Also, the minimum detectable activity of the device for the 60Co source was equal to 0.7 microcurie activity and for the 137Cs source equal to 1.5 microcurie activity at 1 meter with a discrimination level of ±2.7σ, which is comparable to the available commercial monitors.

کلیدواژه‌ها English

Radiation Portal Monitor
Plastic scintillator
IEC62244 Standard
MCNPX Simulation
Minimum Detectable Activity
  1. A. S. Paschoa, F. Steinhäusler. Chapter 3-Terrestrial, atmospheric, and aquatic natural radioactivity. Radioactivity Environ. 17 (2010) 29-85.
  2. F. O. Ogundare, C. U. Nwankwo. Radionuclide content of, and radiological hazards associated with samples from the different streams of metal recycling facilities. Radioprotection50 (1) (2015) 55-58.
  3. M. Askari, J. Kochakpour, A. Taheri. Investigation of plastic scintillation detectors for detecting the radioactive materials. J. Nuclear Sci. Tech. (JonSat) 43 (2) (2022) 125-132.
  4. H. Sim, H. Seo, S. Yoon, H. Choi, H. Kim, J. Jang. Suppression of Background Count by Cargo Containers in Radiation Portal Monitor. IEEE Trans. Nuclear Sci. 71 (5) (2024) 1026-1032.
  5. H. C. Lee, W. G. Shin, H. J. Park, D. H. Yoo, C. I. Choi, C. S. Park, C. H. Min. Validation of energy-weighted algorithm for radiation portal monitor using plastic scintillator. Appl. Radiat. Isot. 107 (2016) 160-164.
  6. J. Davis, S. A. Dewji, E. Abelquist, N. Hertel. Synopsis of the oak ridge radiation protection research needs workshop. Health Phys. 116 (1) (2019) 69-80.
  7. A. Tiberinus. Development of advanced Radiation Portal Monitors (RPM) for high-speed RN detection. CRBNE Research and Innovation Conference - 5th International conference nrbce research and innovation, May 2022, lille, France, 2022.
  8. M. Voytchev, R. Radev. Radiation Protection Instrumentation: IEC International Standards for Performance Requirements (No. LLNL-PROC-751886). Lawrence Livermore National Lab.(LLNL), Livermore, CA (United States), 2018.
  9. J. Moon, J. Kim, H. Chung, S. W. Kwak, K. T. Lim. Evaluation of neutron attenuation properties using helium-4 scintillation detector for dry cask inspection. Nuclear Eng. Tech.55 (9) (2023) 3506-3513.
  10. C. A. L. Presti, D. R. Weier, R. T. Kouzes, J. E. Schweppe. Baseline suppression of vehicle portal monitor gamma count profiles: A characterization study. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 562 (1) (2006) 281-297.
  11. E. R. Bariev, G. F. Novikov, L. F. Rozdyalouskaya, National experience in securing and managing radioactive sources. Security of Radioactive Sources 46 (2005).
  12. M. Amin, J. Triyanto, E. Nasrullah, F. Harahap,
    Rancangan perangkat lunak akuisisi data untuk unit deteksi BDRM05. PRIMA-Aplikasi dan Rekayasa dalam Bidang Iptek Nuklir 18 (1) (2021) 1-10.
  13. R. Turner. Scrap metals industry perspective on radioactive materials. Health Phys. 91 (5) (2006) 489-493.
  14. D. Prifti, K. Tushe, C. Massey, E. Bylyku, B. Daci. Norm alarm assessment safety issues in Albania. European Phys. J. Special Topics (2023) 1-9.
  15. M. Monshizadeh, E. Javadi, M. Khosravani, H. Sayyar, M. Yahaghi, R. Roozedar, A. Ghalehasadi, A. Taheri, S. P. Shirmardi. Design and construction of a vehicle radiation portal monitor to detect radioactive materials. J. Radiati. Safety and Measurement 12 (4) (2024) 209-222.
  16. ی. روشن مختار، م. تاجیک، ر. قلی­پور پیوندی. بررسی تأثیر موقعیت نسبی چشمه و سوسوزن در بازدهی سوسوزن پلاستیک مکعبی بزرگ. پژوهش سیستم­های بس ذره­ای 8 (18) (1397) 61-68.
  17. ر. آزاد دوست، ج. رحیقی، م. لامعی رشتی. طراحی و ساخت سیستم مانیتورینگ مواد پرتوزا برای استفاده در ورودی کارخانجات. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد واحد مرکزی تهران، تهران.
  18. م. عسکری، ج. کوچک پور، ع. طاهری، ا. حسینی. ارزیابی عملکرد پایش‌­گر پرتویی 1-2020NSTRI-RPM- برای چشمه‌­های پرتوزا در حال حرکت. بیست و هفتمین کنفرانس هسته‌‌­ای ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
  19. BSN, IEC 62244:2022 Radiation protection instrumentation – Installed radiation portal monitors (RPMs) for the detection of illicit trafficking of radioactive and nuclear materials, ISBN 978-2-8322-6660-1, 2022.
  20. S. Santosa, K. Khotimah, A. R. Kumaraningrum. Application of prototype radiation portal monitor 15 based on IEC 62244: 2019 with technology audit supporting detection of radioactive sources: A review. AIP Conf. Proc. 2501 (1) (2022) 030017.
  21. S. Apikyan, D. Diamond, R. Way. Prevention, Detection and Response to Nuclear and Radiological Threats. Springer Science & Business Media, 2007.