Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.10a
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pp.251-257
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1998
Concrete is considered to be one of the excellent and versatile shielding material and is widely used for the radiation shielding materials. This paper aims to study mechanical properties of concrete by using normal cement, natural and heavyweight aggregate and their radiation shielding effects through radiation transmission tests.
To shield the radiation, we can make use of various materials, but the scattered rays can be caused by the shielding materials. The degree of the scattered rays production is influenced by the nature of the shielding materials and the energy of the radiation, therefore to choose the proper shielding material is the most important matter in radiation protection. Authors made an experimental study on the scattered rays generated from the shielding materials, and obtained the results as follows: 1. In the ranking of the scattered rays production: Cement bricks, black colored fire bricks, and red colored fire bricks were marked the first the second, and the third ranking respectly, and the last order was lead plates. 2. In the relative ranking of the scattered rays production by energy increase: Lead plates were marked the first order, the next and third order were red colored fire bricks and black colored fire bricks respectly, and cement bricks were marked the last order. 3. The scattered ray ratio of lateral-back point per lateral point were generally decreased by energy increment. The diminishing orders were that lead plates were the first order, and the next and the third order were red colored fire bricks and black colored fire bricks respectly, cement bricks were marked the last order.
Half value layer(radiation energy) of $90^{\circ}$ scattered radiation from various radiation shielding materials was measured at 1 m distance from the central ray of the primary beam. Scattered radiation was measured from 100 to 200 kVp for 0-2.0mm Cu+1.0mm Al added filter in the primary beam for a deep therapeutic unit, the obtained results were as follows: 1. The ratio of scattered radiation to primary radiation was increased by using lighter filter. 2. The ratio of scattered radiation to primary radiation was decreased by using heavier filter. 3. The ratio of scattered radiation to primary radiation was independent of tube voltage. 4. The scattered radiation of high energy was produced, when the effective atomic number and density of shielding material were high.
Singh, Vishwanath P.;Tekin, Huseyin O.;Badiger, Nagappa M.;Manici, Tubga;Altunsoy, Elif E.
Journal of Radiation Protection and Research
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v.43
no.1
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pp.20-28
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2018
Background: Heat energy produced in nuclear reactors and nuclear fuel cycle facilities interactions modifies the physical properties of the shielding materials containing water content. Therefore, in the present paper, effect of the heat on shielding effectiveness of the concretes is investigated for gamma and neutron. The mass attenuation coefficients, effective atomic numbers, fast neutron removal cross-section and exposure buildup factors. Materials and Methods: The mass attenuation coefficients, effective atomic numbers, fast neutron removal cross-section and exposure buildup factors of ordinary and heavy concretes were investigated using NIST data of XCOM program and Geometric Progression method. Results and Discussion: The improvement in shielding effectiveness for photon and reduction in fast neutron for ordinary concrete was observed. The change in the neutron shielding effectiveness was insignificant. Conclusion: The present investigation on interaction of gamma and neutron radiation would be very useful for assessment of shielding efficiency of the concrete used in high temperature applications such as reactors.
The number of facilities using radiation generators increases and related regulations are strengthened, the establishment of a shielding management and evaluation technology has become important. The characteristics of the radiation generator used in previous report differ from those of currently available high-frequency radiation generators. This study aimed to manufacture lead, iron, and concrete shielding materials for the re-verification of half-value layers, tenth-value layers, and attenuation curve. For a comparison of attenuation ratio, iron, lead, and concrete shields were manufactured in this study. The initial dose was measured without shielding materials, and doses measured under different types and thicknesses of shielding material were compared with the initial dose to calculate the transmission rate on 50-300 kVp X-ray. All the three shielding materials showed a tendency to require greater shielding thickness for higher energy. The attenuation graph showed an exponential shape as the thickness decreased and a straight line as the thickness increased. The difference between the measurement results and the previous study, except in extrapolated parts, may be due to the differences in the radiation generation characteristics between the generators used in the two studies. The attenuated graph measured in this study better reflects the characteristics of current radiation generators, which would be more effective for shield designing.
Soils are porous materials with high shielding capability to attenuate gamma and X-rays. The disposal of radionuclides throughout the soil profile can expose the living organisms to ionizing radiation. Thus, studies aiming to analyze the shielding properties of the soils are of particular interest for radiation shielding. Investigations on evaluating the shielding capabilities of highly weathered soils are still scarce, meaning that additional research is necessary to check their efficiency to attenuate radiation. In this study, the radiation shielding properties of contrasting soils were evaluated. The radiation interaction parameters assessed were attenuation coefficients, mean free path, and half- and tenth-value layers. At low photon energies, the photoelectric absorption contribution to the attenuation coefficient predominated, while at intermediate and high photon energies, the incoherent scattering and pair production were the dominant effects. Soils with the highest densities presented the best shielding properties, regardless of their chemical compositions. Increases in the attenuation coefficient and decreases in shielding parameters of the soils were associated with increases in clay, Fe2O3, Al2O3, and TiO2 amounts. In addition, this paper provides a comprehensive description of the shielding properties of weathered soils showing the importance of their granulometric fractions and oxides to the attenuation of the radiation.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2011.11a
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pp.243-244
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2011
In general, magnetite or barite (density: more than 4.0ton/㎥) has been used in concrete for radiation shielding, and radiation tests have been performed to evaluate shielding performance. However, researchers have not studied concrete for radiation shielding that utilizes electric arc furnace oxidizing slag. This research aims to utilize electric arc furnace oxidizing slag which depends on reclamation as environment-friendly concrete materials by using coarse and fine aggregates of electric arc furnace slag containing 30% ferrous metal and with a density of around 3.0~3.8 ton/㎥. Accordingly, this research has judged that the high density electric arc furnace oxidizing slag aggregate can be applied to radiation shielding concrete. It has also examined the possibility of developing radiation shielding concrete utilizing electric arc furnace oxidizing slag aggregate by comparing concrete utilizing all fine and coarse aggregate of electric arc furnace oxidizing slag with concrete using magnetite.
In this study, isophtalic neopentyl glycol polyester (NPG-PES) based composites with different loading ratios of pure tungsten metal (W), tungsten (VI) oxide (WO3), tungsten boron (WB) and tungsten carbide (WC) composites were prepared as alternative shielding materials for ionizing electromagnetic radiation (IEMR) shielding. Structural characterizations of the composites were done. Gamma spectrometric analysis of composites for 80-2000 keV energy range was performed and their usability as IEMR shielding was discussed. As a result, the produced composites showed a shielding performance of 60-100% of the lead (the most widely used IEMR shielding material) depending on the reinforcement material, reinforcement loading rate and experimental conditions. Thus, it was reported that produced composites could be an alternative to lead shieldings that have several disadvantages as toxic properties, difficulty of processing and inelasticity.
Mohd Aizuddin Zakaria;Mohammad Khairul Azhar Abdul Razab;Mohd Zulfadli Adenan;Muhammad Zabidi Ahmad;Suffian Mohamad Tajudin;Damilola Oluwafemi Samson;Mohd Zahri Abdul Aziz
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.1
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pp.301-308
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2024
Ceramic materials are being explored as alternatives to toxic lead sheets for radiation shielding due to their favorable properties like durability, thermal stability, and aesthetic appeal. However, crafting effective ceramics for radiation shielding entails complex processes, raising production costs. To investigate local viability, this study evaluated Malaysian ceramic tiles for shielding in diagnostic X-ray rooms. Different ceramics in terms of density and thickness were selected from local manufacturers. Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF) and X-ray Fluorescence (XRF) characterized ceramic compositions, while Monte Carlo Particle and Heavy Ion Transport code System (MC PHITS) simulations determined Linear Attenuation Coefficient (LAC), Half-value Layer (HVL), Mass Attenuation Coefficient (MAC), and Mean Free Path (MFP) within the 40-150 kV energy range. Comparative analysis between MC PHITS simulations and real setups was conducted. The C3-S9 ceramic sample, known for homogeneous full-color structure, showcased superior shielding attributes, attributed to its high density and iron content. Notably, energy levels considerably impacted radiation penetration. Overall, C3-S9 demonstrated strong shielding performance, underlining Malaysia's potential ceramic tile resources for X-ray room radiation shielding.
Ahmed M. El-Khatib;Mahmoud T. Alabsy;Alaa Y. El-Khatib;Mirvat F. Dib;Mahmoud I. Abbas
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.10
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pp.4103-4114
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2024
This research aimed to develop lead-free polymer composites based on poly-methyl methacrylate (PMMA) and embedded with tungsten carbide (WC) micro and nanoparticles for use in radiation protection applications. PMMA was filled with 20 %, 40 %, and 60 % by weight of WC micro- and nanoparticles. The shielding features of the proposed polymer mixtures were evaluated at different radioactive sources of different energies using the HPGe detector. The results revealed that the investigated composites containing micro and nano-structured WC particles showed superior radiation shielding at 81 keV due to the K-edge of the W element occurring at 69.5 keV. The findings also demonstrated that composites loaded with WC nanoparticles were more effective in shielding gamma radiation than those loaded with WC microparticles, even at the same filler wt.%. Furthermore, the sample containing 60 % by weight of nano-WC, coded as P-60nWC, had superior shielding performance than other polymer-based composites reported in the literature. Thus, the proposed nano-WC/PMMA composites can be effectively employed in radiation facilities as alternative environmentally and lead-free radiation shielding materials to protect people and the environment from the harmful risks of gamma radiation.
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