Aljawhara H. Almuqrin;K.A. Mahmoud;U. Rilwan;M.I. Sayyed
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.7
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pp.2711-2717
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2024
The current work aims to fabricate metal oxide-doped (PbO, Fe2O3, MgO, and Al2O3, each of which boasts a purity of 99%) zinc barium borate glasses through the melt quenching technique at the 1000 ℃ melting temperature. The results showed that adding 5 mol.% of metal oxides PbO, Fe2O3, Al2O3, and MgO increases the density of the zinc barium borate glasses. Additionally, the fabricated glasses' mechanical properties were determined based on the Makishima-Mackenzie model, which proved that the highest mechanical properties were achieved for glasses doped with Al2O3 compounds. The mechanical moduli for the glasses doped with Al2O3 reach 80.95 GPa (Young), 59.90 GPa (bulk), 31.75 GPa (shear), and 102.23 GPa (longitudinal). Additionally, the Al2O3-doped glasses' microhardness reaches 4.77 GPa. Moreover, estimation of the fabricated glasses' gamma-ray shielding capacity utilized Monte Carlo simulation. The highest linear attenuation coefficients are 29.132, 19.906, 19.243, and 18.923 cm-1 obtained at 0.033 MeV for glasses dopped by PbO, Fe2O3, MgO, and Al2O3, respectively. Therefore, glasses doped with 5 mol.% of PbO have high gamma-ray shielding capacities followed by glasses doped by Fe2O3.
Effects of Gamma camera imaging on gamma ray counting rates as a function of use and density of the iodine contrast medium currently in primary use for clinics, and changes in gamma ray counting rates as a function of the contrast medium status upon attenuation correction using a CT absorption coefficient in an SPECT/CT attenuation correction will be considered herein. For experimental materials used $^{99m}TcO_4$ 370 MBq and Pamiray 370 mg, Iomeron 350 mg, Visipaque 320 mg, Bonorex 300 mg of iodine contrast medium. For image acquisition, planar imaging was consecutively filmed for 1, 2, 3, 4, 5 min, respectively, 30 min after administration of $^{99m}TcO_4$. while 60 views were filmed per frame for 20 min at 55 min for the SPECT/CT imaging. In planar imaging, the gamma ray counting rates as a function of filming time were reduced showing a statistically significant difference when mixed according to the type of contrast medium density rather than when the radioactive isotope $^{99m}TcO_4$ and the saline solution were mixed. In the tomography for mixing of the radioactive isotope $^{99m}TcO_4$ and saline solution, the mean counting rate without correction by the CT absorption coefficient is $182{\pm}26counts$, while the counting rate with correction by the CT absorption coefficient is $531.3{\pm}34counts$. In the tomography for mixing of the radioactive isotope $^{99m}TcO_4$ and the saline solution with the contrast medium, the mean values before attenuation correction by CT absorption coefficient were $166{\pm}29$, $158.3{\pm}17$, $154{\pm}36$, and $150{\pm}33counts$ depending on the densities of the contrast medium, while the mean values after attenuation correction were $515{\pm}03$, $503{\pm}10$, $496{\pm}31$, and $488.7{\pm}33counts$, showing significant differences in both cases when comparatively evaluated with the imaging for no mixing of the contrast medium. Iodine contrast medium affects the rate of gamma ray. Therefore, You should always be preceded before another test on the day of dignosis.
A human phantom of polyethylene has been designed and sculptured for studying the effective radiation safety control. The phantom has the approximate size of the Korean adult and was sliced into thirty-five transverse slabs, 2.5 cm thick, The relative dose at the specified position was determined from the exposure that a TLD badge worn on the surface of the phantom body received from external ${\gamma}$-ray. The variation of the exposure as a function of depth in the phantom was measured for uncollimated ${\gamma}$-ray using TLD rods, and also isodose curves were obtained for the anatomical cross-section of the critical organs of the body. To simulate radiation exposure condition in the nuclear facility, measurements were made for given angles of incident ${\gamma}$-ray. The front to back attenuation factor for human phantom of thickness 20 cm was 0.439 for Cs$^{137}$${\gamma}$-ray which is in reasonable agreement with the published data.
The mass attenuation coefficients (μm) of polyethylene glycol (PEG) of different molecular weights (1000-200,000) were measured using single-beam photon transmission. The X-ray fluorescent (XRF) photons from Zinc (Zn), Zirconium (Zr), Molybdenum (Mo), Silver (Ag) and Cadmium (Cd) targets were used to determine the attenuation of gamma radiation of energy range between 8.67 and 23.19 keV in PEG samples. The results were compared to theoretical values using XCOM and Monte Carlo simulation using Geant4 toolkit which was developed to validate the experiment at those certain energies. The mass attenuation coefficients were then used to compute the effective atomic numbers, electron density and half value layers for the studied samples. The outcomes showed good agreement between experimental and simulated results with those calculated theoretically by XCOM within 5% deviation. The PEG 1000 sample showed slightly higher μm value compared with the other samples. The dependence of the photon energy and PEG composition on the values of μm and HVL were investigated and discussed. In addition, the values of Zeff and Neff for all PEG samples behaved similarly in the given photon energy range, and they decreased as the photon energy increased.
Akman, Ferdi.;Ogul, H.;Ozkan, I.;Kacal, M.R.;Agar, O.;Polat, H.;Dilsiz, K.
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.283-292
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2022
Advanced radiation applications have been widely used and extended to many fields. As a result of this fact, choosing an appropriate shielding material based on the radiation application has become vital. In this regard, the integration of elements into polymer composites has been investigated and contributed to the quantity and quality of radiation shielding materials. This study reports photon attenuation parameters and electromagnetic shielding effectiveness of a novel polymer composite prepared with a matrix reinforced with three different proportions (5, 10, and 15 wt%) of niobium content. Addition of Nb dopant improves both photon attenuation and electromagnetic shielding effectiveness for the investigated composites. Therefore, Nb(15%) polymer composite with highest concentration has been found to be the best absorber for ionizing and non-ionizing radiations. Consequently, the performed analyzes provide evidences that the prepared Nb-reinforced polymer composite could be effectively used as photon radiation attenuator and electromagnetic shielding material.
Rammah, Y.S.;Mahmoud, K.A.;Mohammed, Faras Q.;Sayyed, M.I.;Tashlykov, O.L.;El-Mallawany, R.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.8
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pp.2661-2668
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2021
Gamma radiation shielding features for three series of binary alloys identified as (Pb-Sn), (Pb-Zn), and (Zn-Sn) have been investigated. The mass attenuation coefficients (µ/ρ) for the selected alloys were simulated using the MCNP-5 code in the energy range between 0.01 and 15 MeV. Moreover, the (µ/ρ) values were computed using WinXCOM database in the same energy range to validate the simulation results. Results reveal a good agreement between the simulated and computed values. The half value layer (HVL), mean free path (MFP), effective atomic number (Zeff) and exposure buildup factor (EBF) were evaluated for the selected binary alloys. Results showed that the PS1, PZ1, and ZS2 alloys have the best shielding parameters and better than the commercially standard and available radiation shielding materials. Therefore, the investigated alloys can be used as effective radiation shielding materials against gamma ray with energies between 0.01 and 15 MeV.
This study aims to determine the effect of fly ash with a high replacing ratio of clay on the radiation shielding properties of bricks. Some interaction parameters (mass attenuation coefficients, half value layer, effective atomic number, effective electron density, and absorption efficiency) of clay fly ash bricks were measured with a NaI(Tl) detector at 661.6 keV, 1,173.2 keV, and 1,332.5 keV. For the investigation of their shielding behavior, fly ash bricks were molded using an admixture to clay. A narrow beam transmission geometry condition was used for the measurements. The measured values of these parameters were found in good agreement with the theoretical calculations. The elemental compositions of the clay fly ash bricks were analyzed by using an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer. At selected energies the values of the effective atomic numbers and effective electron densities showed a very modest variation with the composition of the fly ash. This seems to be due to the similarity of their elemental compositions. The obtained results were also compared with concrete, in order to study the effect of fly ash content on the radiation shielding properties of clay fly ash bricks. The clay fly ash bricks showed good shielding properties for moderate energy gamma rays. Therefore, these bricks are feasible and eco-friendly compared with traditional clay bricks used for construction.
P. Sopapan;O. Jaiboon;R. Laopaiboon;C. Yenchai;C. Sriwunkum;S. Issarapanacheewin;T. Akharawutchayanon;K. Yubonmhat
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.9
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pp.3441-3449
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2023
We determined the radiation shielding properties for 10CaO-xPbO-(90-x) deteriorated silica gel (DSG) glass system (x = 20, 25, 30, 35, 40, and 45 mol.%). The mass attenuation coefficient (MAC) has been estimated at photon energies of 74.23, 97.12, 122, 662, 1173, and 1332 keV using a narrow beam X-ray attenuation and transmission experiment, the XCOM program, and a PHITS simulation. The obtained MAC values were applied to estimate the half value layer (HVL), mean free path (MFP), effective atomic number, and effective electron density. Results show that the MAC value of the studied glasses ranges between 0.0549 and 1.4415 cm2/g, increases with the amount of PbO, and decreases with increasing photon energy. The HVL and MFP values decrease with increasing PbO content and increase with increasing photon energy. The recycled glass, with the addition of PbO content (20-45 mol.%), exhibited excellent radiation shielding capabilities compared to standard barite and ferrite concretes and some glass systems. Moreover, the experimental radiation shielding parameters agree with the XCOM and PHITS values. This study suggests that this new waste-recycled glass is an effective and cost-saving candidate for X-ray and gamma-ray shielding applications.
In the present work, untreated Iraqi sand with grain sizes varied between 100 and 200 ㎛ was used to produce a colored glass sample that has shielding features against the low gamma-ray energy. Therefore, a weight of 70-60 wt % sand was mixed with 9-14 wt% B2O3, 8-10 wt% Na2O, 4-6 wt% of CaO, 3-6 wt% Al2O3, in addition to 0.3% of Co2O3. After melting and annealing the glass sample, the X-ray diffraction spectrometry was applied to affirm the amorphous phase of the fabricated glass samples. Moreover, the X-ray dispersive energy spectrometry was used to measure the chemical composition, and the MH-300A densimeter was applied to measure the fabricated sample's density. The Makishima-Makinzie model was applied to predict the mechanical properties of the fabricated glass. Besides, the Monte Carlo simulation was used to estimate the fabricated glass sample's radiation shielding capacity in the low-energy region between 22.1 and 160.6 keV. Therefore, the simulated linear attenuation coefficient changed between 10.725 and 0.484 cm-1, raising the gamma-ray energy between 22.1 and 160.6 keV. Also, other shielding parameters such as a half-value layer, pure lead equivalent thickness, and buildup factors were calculated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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