مطالعه خواص حفاظی شیشه‌های سیلیسیومی حاوی اکسید بیسموت در غلظت‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران

10.22052/rsm.2025.256640.1119

چکیده

با کاربرد گسترده چشمه‌های تابش و مواد رادیواکتیو در پزشکی، صنعت و کشاورزی، مطالعه تضعیف و جذب پرتوهای ایکس و گاما و حفاظ‌گذاری در برابر آن‌ها به یک شاخه ضروری و مهم در زمینه حفاظت در برابر پرتوها تبدیل شده است. بتن‌ها به عنوان معمول‌ترین مواد برای حفاظ‌گذاری به‌کار می‌روند. با این حال یکی از بزرگترین معایب آن‌ها عدم عبور نور مرئی از آن‌هاست. همچنین سرب به عنوان یک حفاظ پرکاربرد به خاطر مشکلات زیست‌محیطی و سمیت برای انسان در حال جایگزینی با سایر اکسیدهای فلزی سنگین می‌باشد. در این کار تحقیقاتی ضرایب تضعیف خطی و جرمی، اعداد اتمی موثر و چگالی الکترونی موثر شیشه‌های سیلیسیومی حاوی اکسید بیسموت (3O2Bi) در غلظت‌های مختلف در انرژی‌های 662، 1173 و 1332 کیلو الکترون‌ ولت با استفاده از کد محاسباتی MCNPX و برنامه XCOM محاسبه شده و داده‌های بدست آمده با نتایج تجربی موجود مقایسه می‌شوند. شیشه‌های بیسموت-سیلیکاتی، خواص حفاظی خیلی خوبی از خود در برابر پرتوهای گاما نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Gamma-ray Shielding Study of Silicate Glasses Containing Different Concentrations of Bismuth Oxide

نویسنده [English]

  • Reza Bagheri
Radiation Applications Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), AEOI, Tehran, Iran
چکیده [English]

With the widespread use of radiation sources and radioactive materials in medicine, industry, and agriculture, the study of the attenuation and absorption of X-rays and gamma rays and shielding against them has become an essential branch in the field of radiation protection. Concrete is the most common material used for shielding. However, one of its biggest disadvantages is that it does not allow visible light to pass through it. In addition, lead, a widely used shielding material, is being replaced by other heavy metal oxides due to environmental concerns and toxicity to humans. In this research, linear and mass attenuation coefficients, effective atomic numbers, and effective electron density of silicate glasses containing different concentrations of bismuth oxide (Bi2O3) are calculated at energies of 662, 1173, and 1332 keV using the MCNPX code and XCOM program. The obtained results are compared with available experimental data. Bismuth-silicate glasses showed very good shielding properties against gamma rays.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Linear and mass attenuation coefficients
  • Bismuth-silicate glass
  • MCNPX
  • XCOM

مراجع

  1. S. Sharifi, R. Bagheri, S. P. Shirmardi. Comparison of shielding properties for ordinary, barite, serpentine and steel–magnetite concretes using MCNP-4C code and available experimental results. Ann. Nucl. Energy 53 (2013) 529–534.
  2. I. Akkurt, H. Akyıldırım, F. Karipcin, B. Mavi. Chemical corrosion on gamma ray attenuation properties of barite concrete. J. Saud. Chem. Soc. 16 (2012) 199–202.
  3. M. Kurudirek, Y. Özdemir, Ö. Şimşek, R. Durak. Comparison of some lead and non-lead based glass systems, standard shielding concretes and commercial window glasses in terms of shielding parameters in the energy region of 1 keV–100 GeV: a comparative study. J. Nucl. Mater. 407 (2010) 110–115.
  4. K. J. Singh, N. Singh, R. S. Kaundal, K. Singh. Gamma-ray shielding and structural properties of PbO–SiO2 glasses. Nucl. Instrum. Methods B 207 (2008) 944–948.
  5. R. Bagheri, A. K. Moghaddam, S. P. Shirmardi, B. Azadbakht, M. Salehi. Determination of Gamma-Ray Shielding Properties for Silicate Glasses Containing Bi2O3, PbO, and BaO. J. Non-Cryst. Solids 479 (2018) 62–71.
  6. K. Kirdsiri, J. Kaewkhao, N. Chanthima, P. Limsuwan, Comparative study of silicate glasses containing Bi2O3, PbO and BaO: radiation shielding and optical properties. Ann. Nucl. Energy 38 (2011) 1438–1441.
  7. B. Kerur, V. Manjula, M. Lagare, S. Kumar. Mass attenuation coefficient of saccharides for X-rays in the energy range from 8 keV to 32 keV. Radiat. Meas. 44 (2009) 63–67.
  8. M. Maqbool. Determination of transfer functions of MCP-200 alloy using 6 MV photon beam for beam intensity modulation. J. Mech. Med. Biol. 4 (2004) 305–310.
  9. J. Kaewkhao, P. Limsuwan, Mass attenuation coefficients and effective atomic numbers in phosphate glass containing Bi2O3, PbO and BaO at 662 keV. Nucl. Instrum. Methods A 619 (2010) 295–297.
  10. C. Bootjomchai, J. Laopaiboon, C. Yenchai, R. Laopaiboon, Gamma-ray shielding and structural properties of barium–bismuth–borosilicate glasses. Radiat. Phys. Chem. 81 (2012) 785–790.
  11. A. M. El-Khayatt, A. M. Ali, V. P. Singh. Photon attenuation coefficients of heavy-metal oxide glasses by MCNP code, XCOM program and experimental data: A comparison study. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 735 (2014) 207–212.
  12. A. M. Ali, A. M. El-Khayatt, I. Akkurt. Determination of effective atomic number and electron density of heavymetal oxide glasses. Radiat. Eff. Defects Solids. 171 (2016) 202–213.
  13. J. K. Shultis, R. E. Faw. An MCNP Primer. Department of Mechanical and Nuclear Engineering, Kansas State University, 2010.
  14. L. Gerward, N. Guilbert, K. B. Jensen, H. Levring. X-ray absorption in matter. Reengineering XCOM. Radiat. Phys. Chem. 60 (2001) 23–24.
  15. J. H. Hubbell, S. M. Seltzer. Tables of X-ray mass attenuation coefficients and mass energy-absorption coefficients 1 keV-20 MeV for elements 1 < Z < 92 and 48 additional substances of dosimetric interest, National Institute of Standards and Physics Laboratory, NISTIR, 1995, p. 5632.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار