Exposure to gamma-rays is hazardous for humans and other living beings because of their high penetration through the materials. For this reason, shielding materials (usually lead, copper and stainless steel) are used to protect against gamma rays. This study's objective was to prepare ceramic materials for gamma radiation shielding by using different natural bentonite clays. Gamma-ray attenuation performances of the prepared shielding materials at different thicknesses were investigated and evaluated for different gamma-ray energies from different standard point gamma radiation sources (251Am, 57Co, 137Cs, 60Co, and 88Y). The mass and linear attenuation coefficients of the prepared ceramics vary between 0.238 and 0.443 cm2 g-1 and between 0.479 and 1.06 cm-1, respectively, depending on their thicknesses. Results showed that these materials could be prioritized because of their evidential properties of gamma radiation protection in radiation applications.
The present study made a phantom for gamma ray of 140 keV radiated from $^{99m}Tc$, examined shielding effect of lead by thickness of the shielding material, and measured surface dose and depth dose by body depth. The OSL Nano Dot dosimeter was inserted at 0, 3, 15, 40, 90, and 180 mm depths of the phantom, and when there was no shield, 0.2 mm lead shield, 0.5 mm lead shield, The depth dose was measured. Experimental results show that the total cumulative dose of dosimeters with depth is highest at 366.24 uSv without shield and lowest at 94.12 uSv with 0.5 mm lead shield. The shielding effect of 0.2 mm lead shielding was about 30.18% and the shielding effect of 0.5 mm lead shielding was 74.30%, when the total sum of the accumulated doses of radiation dosimeter was 100%. The phantom depth and depth dose measurements showed the highest values at 0 mm depth for all three experiments and the dose decreases as the depth increases. This study proved that the thicker a shielding material, the highest its shielding effect is against gamma ray of 140 keV. However, it was known that shielding material can't completely shield a body from gamma ray; it reached deep part of a human body. Aside from the International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) recommending depth dose by 10 mm in thickness, a plan is necessary for employees working in department of nuclear medicine where they deal with gamma ray, which is highly penetrable, to measure depth dose by body depth, which can help them manage exposed dose properly.
Rammah, Y.S.;Tekin, H.O.;Sriwunkum, C.;Olarinoye, I.;Alalawi, Amani;Al-Buriahi, M.S.;Nutaro, T.;Tonguc, Baris T.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.282-293
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2021
This paper examines gamma-ray shielding properties of SBC-Bx glass system with the chemical composition of 40SiO2-10B2O3-xBaO-(45-x)CaO- yZnO- zMgO (where x = 0, 10, 20, 30, and 35 mol% and y = z = 6 mol%). Mass attenuation coefficient (µ/ρ) which is an essential parameter to study gamma-ray shielding properties was obtained in the photon energy range of 0.015-15 MeV using PHITS Monte Carlo code for the proposed glasses. The obtained results were compared with those calculated by WinXCOM program. Both the values of PHITS code and WinXCOM program were observed in very good agreement. The (µ/ρ values were then used to derive mean free path (MFP), electron density (Neff), effective atomic number (Zeff), and half value layer (HVL) for all the glasses involved. Additionally, G-P method was employed to estimate exposure buildup factor (EBF) for each glass in the energy range of 0.015-15 MeV up to penetration depths of 40 mfp. The results reveal that gamma-ray shielding effectiveness of the SBC-Bx glasses evolves with increasing BaO content in the glass sample. Such that SBC-B35 glass has superior shielding capacity against gamma-rays among the studied glasses. Gamma-ray shielding properties of SBC-B35 glass were compared with different conventional shielding materials, commercial glasses, and newly developed HMO glasse. Therefore, the investigated glasses have potential uses in gamma shielding applications.
The essential requirement of a material to be used for engineering purposes at nuclear establishments is its ability to attenuate the most penetrating ionizing radiations, gamma $({\gamma})-rays$. Mostly, high-Z materials such as heavy concrete, lead, mercury, and their mixtures or alloys have been used in the construction of nuclear establishments and thus termed as nuclear engineering materials (NEM). The NEM are classified into two categories, namely opaque and transparent, depending on their behavior towards the visible spectrum of EM waves. The majority of NEM are opaque. By contrast, various types of glass, which are transparent to visible light, are necessary at certain places in the nuclear establishments. In the present study, ${\gamma}-ray$ shielding behaviors (GSB) of six glass samples (transparent NEM) were evaluated and compared with some opaque NEM in a wide range of energy (15 keV-15 MeV) and optical thickness (OT). The study was performed by computing various ${\gamma}-ray$ shielding parameters (GSP) such as the mass attenuation coefficient, equivalent atomic number, and buildup factor. A self-designed and validated computer-program, the buildup factor-tool, was used for various computations. It has been established that some glass samples show good GSB, thus can safely be used in the construction of nuclear establishments in conjunction with the opaque NEM as well.
In this study, physical properties of normal concrete, magnetite concrete, EAF concrete, and EAF concrete with added iron powder were evaluated and a feasibility of radiation shielding is also evaluated through irradiation tests against X-rays and gamma-rays. While the unit weight of EAF concrete (3.21 t/㎥) appeared lower than that of magnetite concrete (3.50 t/㎥), the results in compressive strength of EAF concrete were greater than those in magnetite and normal concrete. While the radiation transmission rate of normal concrete reaches 26.0% in the X-ray irradiation test, only 6.0% and 9.0% of transmission rate were observed in magnetite concrete and linear relationship with unit volume weight and radiation shielding. In the gamma-ray irradiation test, the performance of EAF and magnetite concretes appeared to be similar. Through the results on the excellent physical properties and radiation shielding performance a potential applicability of EAF concrete to radiation shielding was verified.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.944-945
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2016
Gamma-ray Detector for gamma-ray imaging device is composed of a shielding body for shielding gamma-rays incident from the radiation source. Distribution of the gamma ray can be represented by the distribution information on the direction in which the detecting section and the signal through the incident hole of collimator. The role of the shield is important because all signals should be treated as noise except for the signal from the incident hole.In this paper In this paper, we have produced a compact, lightweight and Collimator shield by changing the structure and physical properties with respect to the collimator and shielding of lead-based gamma-ray detectors. And we analyzed the shielding effectiveness relative to the incident gamma ray sphere measured signal value through the gamma irradiation test facility. The results confirmed that the production and Collimator shielding the imaging device Implementing more efficient to implement.
Mesut Ramazan Ekici;Emre Tabar;Gamze Hosgor;Emrah Bulut ;Ahmet Atasoy
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3872-3883
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2024
This study investigates the effects of Zinc (Zn), Manganese (Mn), and Iron (Fe) additions on the microstructure, corrosion behaviour, biocompatibility, mechanical, and gamma-ray shielding properties of Magnesium (Mg) alloys prepared in various compositions using powder metallurgy (PM). The microstructure and mechanical properties of these alloys were analyzed using electron microscopes (SEM and FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD) methods. The results showed positive changes in the material's structure when the percentage of zinc added to pure magnesium increased. It was observed that the material became ductile, and the ductile fracture increased when the zinc ratio increased. The gamma-ray shielding properties of newly produced Mg-based alloys have also been discussed since they have a high potential for use in space technologies. Radiation shielding measurements have been performed using a 3" × 3" NaI(Tl) scintillation detector NaI (Tl) gamma-ray spectrometer. The gamma-ray shielding parameters such as the linear attenuation coefficients (μl), mass attenuation coefficient (μm), effective atomic number (Zeff), half-value layer (HVL), and tenth-value layer (TVL) have been determined experimentally at photon energies of 0.511 MeV (emitted from a22Na radioactive point source) and 1.173 MeV and 1.332 MeV (emitting from a60Co radioactive point source). The obtained parameters have been compared to the theoretical results of the XCOM software, and a satisfactory agreement has been found. It can be said from the results that the Mg30Zn alloy has the best shielding properties among the produced materials.
Excellent thermal neutron absorption performance of boron expands the potential use of boron rich slag to prepare epoxy resin matrix nuclear shielding composites. However, shielding attenuation behaviors and mechanism of the composites against gamma rays are unclear. Based on the radiation protection theory, Phy-X/PSD, XCOM, and 60Co gamma ray source were integrated to obtain the shielding parameters of boron rich slag/epoxy resin composites at 0.015-15 MeV, which include mass attenuation coefficient (µt), linear attenuation coefficient (µ), half value thickness layer (HVL), electron density (Neff), effective atomic number (Zeff), exposure buildup factor (EBF) and exposure absorption buildup factor (EABF).µt, µ, HVL, Neff, Zeff, EBF and EABF are 0.02-7 cm2/g, 0.04-17 cm-1, 0.045-20 cm, 5-14, 3 × 1023-8 × 1023 electron/g, 0-2000, and 0-3500. Shielding performance is BS4, BS3, BS3, BS1 in descending order, but worse than ordinary concrete. µ and HVL of BS1-BS4 for 60Co gamma ray is 0.095-0.110 cm-1 and 6.3-7.2 cm. Shielding mechanism is main interactions for attenuation gamma ray by BS1-BS4 are elements with higher content or higher atomic number via Photoelectric Absorption at low energy range, and elements with higher content via Compton Scattering and Pair Production in Nuclear Field at middle and higher energy range.
The study aims to develop a novel, lead-free, flexible and lightweight composite shielding material against ionizing radiation. For this, it was used bismuth oxide (Bi2O3) in RTV-2 silicon matrix. The shielding tests were carried out in both diagnostic X-ray energies and intermediate gamma-ray energy range of up to 662 keV to determine the radiation attenuation properties of this material in terms of attenuation ratio, half value layer, tenth value layer, mean free path and lead equivalency of samples in weight of 30%, 40%, 50% in Bi2O3. In the diagnostic X-ray energy range, half value layer, tenth value layer and lead equivalency (in mm Pb) of the produced samples were measured at 80 and 100 kVp narrow beam conditions according to the requirements of EN IEC 61331-1 standard. The results show that lead equivalent values of the produced novel sheets was measured to be 0.16 mm Pb, corresponding to a 6 mm thickness of the flexible sample when it contains 30% wt. Bi2O3 in RTV matrix. The experimental findings for durability and flexibility also indicated that this new RTV-based flexible, lead -free shielding composite can be used safely for especially for manufacturing aprons, garments and thyroid guards used in mammography, radiology, nuclear medicine and dental applications in practice.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.20
no.2
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pp.129-135
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2020
The purpose of this research is to analyze the gamma ray shielding effect of heavy concrete containing magnetic aggregate and to confirm the applicability to the military protective facilities. In general, a military concrete structure protects combatants from bullets, and also it provides some radiation shielding. In this research, experiments were conducted using a Cs-137 source to check the gamma ray shielding effect. In addition, the Monte Carlo N-Particle(MCNP) modeling was applied to evaluate the gamma ray shielding effect of a military structure. As a result, as the concrete thickness increased, the shielding performance improved according th the linear attenuation law. With that, as the ratio of magnetic aggregate was increased, gamma ray shielding performance was also improved. Therefore, this research verified that the application of magnetic aggregate concrete to military facilities for radiation shielding purposes would be useful.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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