Heba Jamal Alasali;U. Rilwan;K.A. Mahmoud;Taha A. Hanafy;M.I. Sayyed
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.10
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pp.4050-4055
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2024
This research intends to utilize melt-quenching technique in order to examine the radiation shielding capability of 10 % Mo, 10 % Na2O, 20 % PbO, and 60 % B2O3 glass system, with varying CaO, TiO2, CuO, Fe2O3 or Mo. XCOM and MCNP simulations were utilized to analyze the radiation shielding properties of the fabricated glasses. The results revealed CuO having the superior MAC of 49.91 cm2/g, then Fe2O3 with 49.24 cm2/g, followed by CaO with 49.10 cm2/g, and TiO2 with 48.49 cm2/g as the least. CuO and Fe2O3 were confirmed to have least HVL compared to CaO and TiO2. The value of the lead equivalent thickness showed fluctuation against the gamma energy, where it raisess within the photoelectric region and falls after the photoelectric region. The data reveal that, the lead equivalent thickness at 0.1 MeV were 7.88 cm, 7.86 cm, 7.81 cm and 7.80 cm for TiO2, Fe2O3, CaO, and CuO in the same order, respectively. The transmission factor (TF) raises as the gamma energy raises, having TiO2 as the highest with 76.068 %, while the radiation protection efficiency dropped as the energy raises.
Hwang, Young Hwan;Kim, Si Young;Lee, Mi-Hyun;Hong, Sang Beom;Kim, Cheon-Woo
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.20
no.3
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pp.349-356
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2022
Nuclear power plant decommissioning generates significant concrete waste, which is slightly contaminated, and expected to be classified as clearance concrete waste. Clearance concrete waste is generally crushed into rubble at the site or a satellite treatment facility for practical disposal purposes. During the process, workers are exposed to radiation from the nuclides in concrete waste. The treatment processes consist of concrete cutting/crushing, transportation, and loading/unloading. Workers' radiation exposure during the process was systematically studied. A shielding package comprising a cylindrical and hexahedron structure was considered to reduce workers' radiation exposure, and improved the treatment process's efficiency. The shielding package's effect on workers' radiation exposure during the cutting and crushing process was also studied. The calculated annual radiation exposure of concrete treatment workers was below 1 mSv, which is the annual radiation exposure limit for members of the public. It was also found that workers involved in cutting and crushing were exposed the most.
Radiation shields used in medical institutions mainly use lead to manufacture products and fitments. Although lead has excellent processability and economic efficiency, its use is being reduced due to environmental issues when it is disposed of. In addition, when used for a long time, there is a limit to using it as a shielding film, shielding wall, medical device parts, etc. due to cracking and sagging due to gravity. To solve this problem, copper, tin, etc. are used, but tungsten is mostly used because there is a difficulty in the manufacturing process to control the shielding performance. However, it is difficult to compare with other shielding materials because the characteristics according to the type of tungsten are not well presented. Therefore, in this study, a medical radiation shielding sheet was manufactured in the same process using pure tungsten, tungsten carbide, and tungsten oxide, and the particle composition and shielding performance of the sheet cross-section were compared.As a result of comparison, it was found that the shielding performance was excellent in the order of pure tungsten, tungsten carbide, and tungsten oxide.
Khan, M J H;Rahman, M;Ahmed, F U;Bhuiyan, S I;Haque, A;Zulquarnain, A
Journal of Radiation Protection and Research
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v.32
no.4
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pp.190-193
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2007
The objective of this study is to recommend the radiation protection design parameters from the shielding point of view for concrete wall between the decay tank room and the primary pump room in TRIGA Mark-II Research Reactor Facility. The shield design for this concrete wall has been performed with the help of Point-kernel Shielding Code Micro-Shield 5.05 and this design was also validated based on the measured dose rate values with Radiation Survey Meter (G-M Counter) considering the ICRP-60 (1990) recommendations for occupational dose rate limit ($10{\mu}Sv/hr$). The recommended shield design parameters are: (i) thickness of 114.3 cm Ilmenite-Magnetite Concrete (IMC) or 129.54 cm Ordinary Reinforced Concrete (ORC) for concrete wall A (ii) thickness of 66.04 cm Ilmenite-Magnetite Concrete (IMC) or 78.74 cm Ordinary Reinforced Concrete (ORC) for concrete wall B and (iii) door thickness of 3.175 cm Mild Steel (MS) on the entrance of decay tank room. In shielding efficiency analysis, the use of I-M concrete in the design of this concrete wall shows that it reduced the dose rate by a factor of at least 3.52 times approximately compared to ordinary reinforced concrete.
Most of radiation protection clothing is made of lead with excellent radiation shielding because it has excellent process ability and economic efficiency and has a high atomic number. However, lead is classified as a hazardous heavy metal, and there is a risk of lead poisoning. Recently, research to replace lead has been actively conducted. In this study, a research on a shielding sheet with improved physical properties while maintaining the radiation shielding ability equivalent to that of conventional materials by mixing two materials that are harmless to the human body, such as BaSO4 and Bi2O3, and a silicone material binder Was performed. For comparison evaluation with the existing lead shielding sheet, the shielding rate was evaluated using a 40 degree shielding sheet having the highest porosity. As a result, it was analyzed that the shielding rate was superior to 9 % or more at the same thickness. In addition, as a result of studies to improve the physical properties of the shielding sheet, it was analyzed that the shielding sheet mixed with BaSO4/nylon/Bi2O3 was the best.
Mohamed Y. Hanfi;Ahmed K. Sakr;A.M. Ismail;Bahig M. Atia;Mohammed S. Alqahtani;K.A. Mahmoud
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.1
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pp.278-284
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2023
The synthetic B2O3-As2O3 glass ceramic are prepared to investigate the physical properties and the radiation shielding capabilities with the variation of concentration of the As2O3 with 10, 20, 30, and 40%, respectively. XRD analyses are performed on the fabricated glass-ceramic and depicted the improvement of crystallinity by adding As2O3. The radiation shielding properties are studied for the B2O3-As2O3 glass ceramic. The values of linear attenuation coefficient (LAC) are varied with the variation of incident photon gamma energy (23.1-103 keV). The LAC values enhanced from 12.19 cm-1-37.75 cm-1 by raising the As2O3 concentration from 10 to 40 mol% at low gamma energy (23.1 keV) for BAs10 and BAs40, respectively. Among the shielding parameters, the half-value layer, transmission factor, and radiation protection efficiency are estimated. Furthermore, the fabricated samples of glass ceramic have low manufacturing costs and good shielding features compared to the previous work. It can be concluded the B2O3-As2O3 glass ceramic is appropriate to apply in X-ray or low-energy gamma-ray shielding applications.
A comprehensive study of photon interaction features has been made for some alloys containing Pd and Ag content to evaluate its possible use as alternative gamma radiations shielding material. The mass attenuation coefficient (${\mu}/{\rho}$) of the present alloys was measured at various photon energies between 81 keV-1333 keV utilizing HPGe detector. The measured ${\mu}/{\rho}$ values were compared to those of theoretical and computational (MCNPX code) results. The results exhibited that the ${\mu}/{\rho}$ values of the studied alloys are in the same line with results of WinXCOM software and MCNPX code results at all energies. Moreover, Pd75/Ag25 alloy sample has the maximum radiation protection efficiency (about 53% at 81 keV) and lowest half value layer, which shows that Pd75/Ag25 has superior gamma radiation shielding performance among the other compared alloys.
Wang, Ying;Wang, Guangke;Hu, Tao;Wen, Shipeng;Hu, Shui;Liu, Li
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.7
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pp.1565-1570
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2020
Photons with the energy of 60 keV are regularly used for some kinds of bone density examination devices, like the single photon absorptiometry (SPA). This article reports a flexible and lightweight rare earth/polymer composite for enhancing shielding efficiency against photon radiation with the energy of 60 keV. Lead oxide (PbO) and several rare earth element oxides (La2O3, Ce2O3, Nd2O3) were dispersed into natural rubber (NR) and the photon radiation shielding performance of the composites were assessed using monte carlo simulation method. For 60 keV photons, the shielding efficiency of rare earthbased composites were found to be much higher than that of the traditional lead-based composite, which has bad absorbing ability for photons with energies between 40 keV and 88 keV. In comparison with the lead oxide based composite, Nd2O3-NR composite with the same protection standard (the lead equivalent is 0.25 mmPb, 0.35 mmPb and 0.5 mmPb, respectively), can reduce the thickness by 35.29%, 37.5% and 38.24%, and reduce the weight by 38.91%, 40.99% and 41.69%, respectively. Thus, a flexible, lightweight and lead-free rare earth/NR composite could be designed, offering efficient photon radiation protection for the users of the single photon absorptiometry (SPA) with certain energy of 60 keV.
Fluorine-18 used in PET/CT scans is a radioactive isotope that emits positrons, and high energy annihilation gamma rays and beta rays cause exposure to radiation workers. In this study, as part of a plan to reduce the exposure dose of radiation workers working in the Department of Nuclear Medicine, the cause of the low shielding efficiency of Apron for F-18 was identified, and the effectiveness of the Apron double-shielded with acrylic was evaluated. L-Block, Apron+acrylic, Apron, Acrylic+Apron, and Acrylic five shields are used to measure the dose, and the tendencies were compared by performing a Monte Carlo simulation. As a result, it was found that the shielding rate of Apron double shielded with acrylic was about 4 to 8% higher than that of Apron single shielded. To the extent that it does not significantly affect the user's activity, double-shielded personal protective clothing with an appropriate acrylic thickness could help reduce radiation workers' exposure.
Lead(Pb), which is currently mainly used for shielding purposes in the medical radiation, has excellent radiation shielding functions, but is continuously exposed to radiation directly or indirectly due to the harmfulness of lead itself to the human body and the inconvenience caused by its heavy weight. Research on shielding materials that are human-friendly, lightweight, and convenient to use that can block risks and replace lead is continuously being conducted. In this study, based on the commonly used polyethylene terephthalate (PET) film and the fabric material used in actual radiation protective clothing, a multi-layer thin film was realized through sputtering and vacuum deposition of bismuth, tungsten, and tin, which are metal materials that can shield radiation. Thus, a shielding film was produced and its applicability as a radiation shielding material was evaluated. The radiation shielding film was manufactured by establishing the optimized conditions for each shielding material while controlling the applied voltage, roll driving speed, and gas supply amount to manufacture the shielding film. The adhesion between the parent material and the shielding metal thin film was confirmed by Cross-cut 100/100, and the stability of the thin film was confirmed through a hot water test for 1 hour to measure the change of the thin film over time. The shielding performance of the finally realized shielding film was measured by the Korea association for radiation application (KARA), and the test conditions (inverse wide beam, tube voltage 50 kV, half layer 1.828 mmAl) were set to obtain an attenuation ratio of 16.4 (initial value 0.300 mGy/s, measured value 0.018 mGy/s) and damping ratio 4.31 (initial value 0.300 mGy/s, measured value 0.069 mGy/s) were obtained. by securing process efficiency for future commercialization, light and shielding films and fabrics were used to lay the foundation for the application of films to radiation protective clothing or construction materials with shielding functions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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