• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1456-1463
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• 2022

The aim of this work is to study the radiation shielding properties of cement samples with waste glass incortated into its composition. The mass attenuation coefficient (MAC) of the samples were experimentally determined to evaluate their radiation shielding ability. The experimental coefficient was evaluated using NaI detector for gamma energies between 59.53 keV and 1408.01 keV using different radioactive point sources Am-241, Eu-152, Co-60, and Cs-137, and the gamma transmission parameters half-value layer, mean free path, and transmission factor were calculated. The theoretical coefficient of the composites was determined using Geant4 and XCOM software. The results were also compared against Geant4 and XCOM simulations by calculating the relative deviation between the values to determine the accuracy of the results. In addition the mechanical properties (including Compressive and porosity) as well as the thermogravimetric analysis were tested for the present samples. Overall, it was concluded that the cement sample with 50% waste glass has the greatest shielding potential for radiation shielding applications and is a useful way to reuse waste glass.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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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.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.99-106
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• 2018

의료방사선 방어를 위해 사용되는 차폐 시트의 제조과정에서 인장강도를 유지하면서 차폐 재료의 충전율을 높여 차폐 성능을 향상시키는 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서 제안된 개질제는 고분자 수지재료와의 융합에 있어서 분자량을 높여 재료의 친화성을 높이는 역할을 수행한다. 차폐시트의 산화텅스텐의 충전율과 인장강도, 차폐 성능 등을 평가하였다. 공정과정에서 개질제는 분자량과 밀도를 증가시켰고, 성형 과정에서 퍼짐 형상이 적용되었고, 성능 향상과 재료와의 친화성, 인장강도를 유지하기 위해 사용된 개질제 PMMA는 20%를 혼합할 경우 가장 우수한 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서 제시된 재료의 융합과 개질제를 통해 차폐시트의 대량생산이 가능하며, 향후 경량의 차폐복 제작에 기여할 것입니다.

• 공업화학
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• 제8권3호
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• pp.524-532
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• 1997

방사성물질의 수송 및 저장용기 등에 사용하기 위하여 개발한 개질 에폭시수지 및 수소 첨가된 비스페놀-A형 에폭시수지계 중성자 차폐재들의 열분해온도, 열전도도, 열팽창 등의 열적 성질 및 인장강도, 압축강도, 굴곡강도, 비중, 무게변화, 수소 함량변화 등의 역학적 성질에 방사선이 미치는 영향을 검토하였다. 방사선 조사선량의 증가에 따라 KNS(Kaeri Neutron Shield)-201과 KNS-302 차폐재들의 열분해온도는 증가하는 경향을 나타내었으나, KNS-202와 KNS-301은 0.5 MGy 이상에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 방사선 조사선량이 온도에 따른 차폐재들의 무게변화에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 0.1 MGy까지 열전도도는 방사선 조사선량의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 KNS-301과 302 차폐재들의 열팽창은 KNS-201과 202보다 방사선 영향을 적게 받는 것으로 나타났다. 0.1 MGy까지는 방사선 조사선량의 증가에 따라 KNS-202 및 KNS-301과 302차폐재들의 인장, 압축 및 굴곡강도는 증가하는 경향을 나타내었다. 반면에 KNS-201은 방사선 조사선량의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 조사선량의 증가에 따른 차폐재들의 비중, 무게 및 수소함량은 크게 변하지 않는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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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.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.233-240
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• 2022

용융적층 방식의 필라멘트에 대한 방사선의 차폐유무의 관한 연구가 최근 연구되어지기 시작하였지만 차폐능력을 가진 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 고밀도 폴리에틸렌을 기지재로 하고 강화재로 비스무트를 선정하여 복합 필라멘트를 제작한 후 차폐능력을 평가하고 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐 복합물질 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 고밀도 폴리에틸렌에 실효 원자번호가 83인 비스무트를 혼합하였고 비스무트의 함유량을 20 wt%, 30 wt%, 40 wt%로 조절하여 필라멘트를 제작하였다. 제작된 필라멘트는 ASTM의 평가방법을 이용하여 물성 및 차폐능력을 평가하였다. 비스무트 함유량이 증가할수록 밀도, 무게, 인장강도는 증가하였고 차폐능력이 우수해짐을 확인 할 수 있었다. 방사선 차폐능력 평가 결과 HDPE(80%) + Bi(20%)의 경우 60 kV일 때 82%의 차폐율을 보였으며 비스무트 함유량이 40% 일 때는 최대 94.57%이상의 차폐율을 나타내는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 HDPE + Bi 필라멘트를 사용하면 기존에 연구되어진 금속 입자 함유 필라멘트들보다 가볍고 방사선을 차폐할 수 있는 방사선 차폐체 제작이 가능하다는 것을 확인하였고 의료 및 방사선 산업에 있어 방사선 차폐 복합물질로서의 사용가능성을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권5호
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• pp.1230-1236
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• 2016

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.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권11호
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• pp.2613-2619
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• 2020

This work investigated the gamma-ray shielding performance, and the physical and mechanical properties of poly (methyl methacrylate) (PMMA) composites embedded with 0-44.0 wt% bismuth trioxide (Bi₂O₃) fabricated by the fast ultraviolet (UV) curing method. The results showed that the addition of Bi₂O₃ had significantly improved the gamma shielding ability of PMMA composites. Mass attenuation coefficient and half-value layer were examined using five gamma sources (Cs-137, Ba-133, Cd-109, Co-57, and Co-60). The high loading of Bi₂O₃ in the PMMA samples improved the micro-hardness to nearly seven times that of the pure PMMA. With these enhancements, it was demonstrated that PMMA/Bi₂O₃ composites are promising gamma shielding materials. Furthermore, the fast UV curing exerts its great potential in significantly shortening the production cycle of shielding material to enable rapid manufacturing.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권12호
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• pp.4106-4113
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• 2021

Rare earth doped barium tellurite glasses were synthesised and explored for their radiation shielding applications. All the samples showed good thermal stability with values varying between 101 ℃ and 135 ℃ based on dopants. Structural properties showed the dominance of matrix elements compared to rare earth dopants in forming the bridging and non-bridging atoms in the network. Bandgap values varied between 3.30 and 4.05 eV which was found to be monotonic with respective rare earth dopants indicating their modification effect in the network. Various radiation shielding parameters like linear attenuation coefficient, mean free path and half value layer were calculated and each showed the effect of doping. For all samples, LAC values decreased with increase in energy and is attributed to photoelectric mechanism. Thulium doped glasses showed the highest value of 1.18 cm^-1 at 0.245 MeV for 2 mol.% doping, which decreased in the order of erbium, holmium and the base barium tellurite glass, while half value layer and mean free paths showed an opposite trend with least value for 2 mol.% thulium indicating that thulium doped samples are better attenuators compared to undoped and other rare earth doped samples. Studies indicate an increased level of thulium doping in barium tellurite glasses can lead to efficient shielding materials for high energy radiation.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.697-704
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• 2021

3D 프린팅 FDM방식의 재료인 필라멘트 중 차폐성능을 지닌 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 금속 입자가 함유된 필라멘트의 물성과 방사선의 차폐능력을 평가하여 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐체 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 금속입자 강화재가 함유된 금속 필라멘트 5가지를 선정 후 ASTM의 평가방법을 이용하여 인장강도, 밀도, XRD, 무게측정 등 물성을 평가하고 방사선 차폐능력을 알아보기 위하여 한국산업표준의 방호용구류 시험방법에 따라서 방사선 차폐율을 구하였다. 인장강도는 PLA + SS가 가장 높았고 ABS + W가 가장 낮았으며 밀도는 ABS + W 가 3.13 g/cm3으로 가장 높게 나타났다. XRD결과 시편의 표면의 입자의 XRD peak 패턴이 각 입자 강화재 분말 금속의 패턴과 일치함을 확인 할 수 있어 프린트된 시편이 분말금속이 함유 되었음을 확인하였다. 3D 프린트 복합 필라멘트별 차폐효과는 ABS + W, ABS + Bi, PLA + SS, PLA + Cu, PLA + Al의 순서로 실효원자번호와 밀도에 비례하여 차폐율이 높게 나타났다. 본 연구에서는 강화재로 금속 분말이 함유된 금속입자 복합 필라멘트는 방사선의 차폐능력을 가지는 것이 확인되었으며 향후 방사선 차폐용 필라멘트의 사용가능성을 확인하였다.