In the present study, radiation shielding and protection ability of prepared Flyash-lime-Gypsum (FaLG) bricks has been studied in terms of energy exposure build up factors and dose parameters. The energy exposure build up factors of Flyash-lime-Gypsum (FaLG) bricks have been calculated for the energy range of 0.015 MeV-15 MeV and for penetration depth upto 40 mfp directly using a new and simplified Piecewise Linear Spline Interpolation Method (PLSIM). In this new method, the calculations of G.P fitting parameters are not required. The verification and accuracy of this new method has been checked by comparing the results of exposure build up factor for NBS concrete calculated using present method with the results obtained by using G.P fitting method. Further, the relative dose distribution and reduced exposure dose rate for various radioactive isotopes without any shielding material and with Flyash-lime-Gypsum (FaLG) bricks have been calculated in the energy range of 59.59-1332 keV. On the basis of the obtained results, it has been reported that the prepared Flyash-lime-Gypsum (FaLG) bricks possess satisfactory radiation shielding properties and can be used as environmentally safe storage facilities for low level nuclear waste.
Srilakshmi Prabhu;Dhanya Y. Bharadwaj;S.G. Bubbly;S.B. Gudennavar
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.3
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pp.1061-1070
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2023
Over the last few years, lead-free inorganic metal perovskites have gained impressive ground in empowering satellites in space exploration owing to their material stability and performance evolution under extreme space environments. The present work has examined the versatility of eight such perovskites as space radiation shielding materials by computing their photon, charged particles and neutron interaction parameters. Photon interaction parameters were calculated for a wide energy range using PAGEX software. The ranges of heavy charged particles (H, He, C, N, O, Ne, Mg, Si and Fe ions) in these perovskites were estimated using SRIM software in the energy range 1 keV-10 GeV, and that of electrons was computed using ESTAR NIST software in the energy range 0.01 MeV-1 GeV. Further, the macroscopic fast neutron removal cross-sections were also calculated to estimate the neutron shielding efficiencies. The examined shielding parameters of the perovskites varied depending on the radiation type and energy. Among the selected perovskites, Cs2TiI6 and Ba2AgIO6 displayed superior photon attenuation properties. A 3.5 cm thick Ba2AgIO6-based shield could reduce the incident radiation intensity to half its initial value, a thickness even lesser than that of Pb-glass. Besides, CsSnBr3 and La0.8Ca0.2Ni0.5Ti0.5O3 displayed the highest and lowest range values, respectively, for all heavy charged particles. Ba2AgIO6 showed electron stopping power (on par with Kovar) better than that of other examined materials. Interestingly, La0.8Ca0.2Ni0.5Ti0.5O3 demonstrated neutron removal cross-section values greater than that of standard neutron shielding materials - aluminium and polyethylene. On the whole, the present study not only demonstrates the employment prospects of eco-friendly perovskites for shielding space radiations but also suggests future prospects for research in this direction.
Poojha, M.K. Komal;Marimuthu, K.;Teresa, P. Evangelin;Almousa, Nouf;Sayyed, M.I.
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.10
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pp.3841-3848
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2022
The effect of modifiers on the optical features and radiation defying ability of the Eu3+ ions doped multi constituent glasses was examined. XRD has established the amorphous nature of the specimen. The presence of various functional/fundamental groups in the present glasses was analyzed through FTIR spectra. The physical, structural and elastic traits of the glasses were explored. The variation in the structural compactness of the glass structure according to the incorporated modifier was enlightened to describe their suitability for a better shielding media. For the examined glasses, the metallization criterion value varied in the range 0.613-0.692, indicating the non-metallic character of the glasses with possible nonlinear optical applications. The computed elastic moduli expose the Li-containing glass (BTLi:Eu) to be tightly packed and rigid, which is a requirement for a better shielding channel. Furthermore, the optical bandgap and the Urbach energy values are calculated based on the optical absorption spectra. The evaluated bonding parameters revealed the nature of the fabricated glasses covalent. In addition, we investigated the radiation attenuation attributes of the prepared Eu3+ ions doped multi constituent glasses using Phy-X software. We determined the linear attenuation coefficient (LAC) and reported the influence of the five oxides Li2O3, CaO, BaO, SrO, and ZnO on the LAC values. The LAC varied between 0.433 and 0.549 cm-1 at 0.284 MeV. The 39B2O3-25TeO2-15Li2O3-10Na2O-10K2O-1Eu2O3 glass has a much smaller LAC than the other glasses.
Wesam Abdullah;Ramzun M. Ramli;Thair Hussein Khazaalah;Nurul Zahirah Noor Azman;Tasnim M. Nawafleh;Farah Salem
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3608-3615
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2024
This study introduces a lead-free alternative for enhanced radiation protection. While lead aprons effectively attenuate ionizing radiation, concerns regarding flexibility, weight, and environmental hazards persist. In response, the present research is focused on producing an innovative sheet shielding comprised of carefully selected dense metal oxide microparticles (DMOs-MPs) and liquid silicone rubber (LSR). To evaluate the efficacy of the LSR samples, the current study uses rigorous testing procedures, such as microstructure characterization using EDX and FESEM. Furthermore, the study investigated key attenuation parameters within the LSR samples. Radiation protection was greatly and effectively supplied using DMOs-MPs filler (Bi-1 to Bi-7) in LSR samples; this protection reached 99.9% in the X-ray energy range. Due to the unique characteristics of the Bi-7, the results demonstrated that the samples' shielding efficiency improved with the addition of high atomic number and high-density fillers. It had the greatest attenuation coefficient and density. At 60 keV, Bi-7's density was 2.980 gcm-3, and its LAC and MAC were 19.2621 cm-1 and 6.4638 cm2/g, respectively. It also had the lowest half-value layer values in the energy range of 60-120 keV. The LSR samples showed effective radiation absorption for different energy levels, indicating that LSR can enhance the flexibility and comfort of the apron while providing adequate radiation protection. The incorporation of the DMOs-MPs with LSR represents an effective contribution and a noteworthy stride to enhance the safety and well-being of medical professionals routinely exposed to ionizing radiation.
Even if transmissions through normal channel between ubiquitous devices and terminal readers are encrypted, any extra sources of information retrieved from encrypting module can be exploited to figure out the key parameters, so called side channel attack. Since side channel attacks are based on statistical methods, making side channel signal weak or complex is the proper solution to prevent the attack. Among many countermeasures, shielding the electromagnetic signal and adding noise to the EM signal were examined by applying different thicknesses of thin films of ferroelectric (BTO) and conductors (copper and gold). As a test vehicle, chip antenna was utilized to see the change in radiation characteristics: return loss and gain. As a result, the ferroelectric BTO showed no recognizable effect on both shielding and adding noise. Cu thin film showed increasing shielding effect with thickness. Nanometer Au exhibited possibility in adding noise by widening of bandwidth and red shifting of resonating frequencies.
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.
The 2 GeV electron linac, the injector of the Pohang Light Source, was used as a photo-neutron source for radiation shielding research. The operational beam parameters are the nominal electron intensity of $0.5\;{\sim}5\;nC/sec$, the repetition rate of 10 Hz, and the beam pulse length of 1.0 nsec. One electron beam line was modified in order to install the target systems for producing pulsed photo-neutrons. The neutron spectrum and intensity were investigated by the time-of-flight technique. The reliable maximum energy of the measured neutrons was about 500 MeV. The number of neutrons above 20 MeV produced by one 1 GeV electron in a thick Pb target was about $6.45{\times}10^{-4}/sr$ at 90 degrees to the beam axis. The status of the photo-neutron source and the application research are presented.
The search for materials that serve as good shields for radiation has become very important in light of the increasing exposure to ionizing radiation in various vital sectors. The aim is to search for novel materials with better radiation shielding properties that are stable, nontoxic, and abundant and environment friendly. The solidstate reaction approach has been used to synthesize a few ceramics, including BaZrXTi1-XO3, Ba1-XLaXTiO3 and Ba1-XLaXZrXTi1-XO3 (with x = 0.10) i.eBaZr0.10Ti0.90O3 (BZT), Ba0.90La0.10TiO3 (BLT), and Ba0.90La0.10Zr0.10Ti0.90O3 (BLZT). The density of the prepared samples varies from 6.3471 to 11.6003 g/cm3. The X-ray diffraction technique, shows strong peaks to confirm the crystalline structure of prepared ceramic samples. Using the G-P fitting approach, the advanced radiation shielding parameters (build-up factor) have been evaluated in the photon energy region of 1.5 keV-15 MeV. It is observed from the results that exposure buildup factor (EBF) and energy absorption buildup factor (EABF) are maximum for BLZT and has the minimum value for BZT in the entire photon energy regime. The results of this work should be useful in radiation shielding applications such as in industry, medicine, and nuclear engineering.
In this paper, 3D model-based interactive gamma ray shielding package (MIGSHIELD) is developed in virtual reality platform for windows operating system. In MIGSHIELD, the computational methodology is based on point kernel algorithm (PK), several key parameters of PK are obtained using new technique and new methods. MIGSHIELD has interactive capability with virtual world. The main features made in the MIGSHIELD are (i) handling of physical information from virtual world, (ii) handling of arbitrary shapes radioactive source, (iii) calculating the mean free path of gamma ray, (iv) providing interactive function between PK and virtual world, (v) making better use of PK for virtual simulation, (vi) plug and play. The developed package will be of immense use for calculations involving radiation dose assessment in nuclear safety and contributing to fast radiation simulation for virtual nuclear facilities.
Purpose : To estimate the dose to the embryo/fetus of a pregnant patient with brain tumors, and to design an shielding device to keep the embryo/fetus dose under acceptable levels Materials and Methods : A shielding wall with the dimension of 1.55 m height, 0.9 m width, and 30 m thickness is fabricated with 4 trolleys under the wall. It is placed between a Patient and the treatment head of a linear accelerator to attenuate the leakage radiation effectively from the treatment head, and is placed 1 cm below the lower margin of the treatment field in order to minimize the dose to a patient from the treatment head. An anti-patient scattering neck supporters with 2 cm thick Cerrobend metal is designed to minimize the scattered radiation from the treatment fields, and it is divided into 2 section. They are installed around the patient neck by attach from right and left sides. A shielding bridge for anti-room scattered radiation is utilized to place 2 sheets of 3 mm lead plates above the abdomen to setup three detectors under the lead sheets. Humanoid phantom is irradiated with the same treatment parameters, and with and without shielding devices using TLD, and ionization chambers with and without a build-up cap. Results : The dose to the embryo/fetus without shielding was 3.20, 3.21, 1.44, 0.90 cGy at off-field distances of 30, 40, 50, and 60 cm. With shielding, the dose to embryo/fetus was reduced to 0.88, 0.60, 0.35, 0.25 cGy, and the ratio of the shielding effect varied from 70% to 80%. TLD results were 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, and 0.8 cGy. The dose measured by the survey meter was 10.9 mR/h at the patient's surface of abdomen. The dose to the embryo/fetus was estimated to be about 1 cGy during the entire treatment. Conclusion : According to the AAPM Report No 50 regarding the dose limit of the embryo/fetus during the pregnancy, the dose to the embryo/fetus with little risk is less than 5 cGy. Our measurements satisfy the recommended values. Our shielding technique was proven to be acceptable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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