Background: Ionizing radiation is known to be harmful to human health. The shielding of ionizing radiation depends on the attenuation which can be achieved by three main rules, i.e. time, distance and absorbing material. Materials and Methods: The mass attenuation coefficient, linear attenuation coefficient, Half Value Layer (HVL) and Tenth Value Layer (TVL) of X-rays (32 keV, 74 keV) and gamma rays (662 keV) are measured in Barium compounds. Results and Discussion: The measured values agree well with the theory. The effective atomic numbers ($Z_{eff}$) and electron density (Ne) of Barium compounds have been computed in the wide energy region 1 keV to 100 GeV using an accurate database of photon-interaction cross sections and the WinXCom program. Conclusion: The mass attenuation coefficient and linear attenuation coefficient for $BaCO_3$ is higher than the $BaCl_2$, $Ba(No_3)_2$ and BaSO4. HVL, TVL and mean free path are lower for $BaCO_3$ than the $BaCl_2$, $Ba(No_3)_2$ and $BaSO_4$. Among the studied barium compounds, $BaCO_3$ is best material for x-ray and gamma shielding.
Singh, Vishwanath P.;Tekin, Huseyin O.;Badiger, Nagappa M.;Manici, Tubga;Altunsoy, Elif E.
Journal of Radiation Protection and Research
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제43권1호
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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.
Akman, F.;Gecibesler, I.H.;Sayyed, M.I.;Tijani, S.A.;Tufekci, A.R.;Demirtas, I.
Nuclear Engineering and Technology
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제50권6호
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pp.944-949
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2018
The mass attenuation coefficients (${\mu}/{\rho}$) of food waste samples (pomegranate peel, acorn cap, lemon peel, mandarin peel, pumpkin peel, grape peel, orange peel, pineapple peel, acorn peel and grape stalk) have been measured employing a Si(Li) detector at 13.92, 17.75, 20.78, 26.34 and 59.54 keV. Also, the theoretical values of the mass attenuation coefficients have been evaluated utilizing mixture rule from WinXCOM program. The results showed that the lemon peel has the highest values of ${\mu}/{\rho}$ among the selected samples. From the obtained mass attenuation coefficients, we determined some absorption parameters such as effective atomic number ($Z_{eff}$), electron density ($N_E$) and molar extinction coefficient (${\varepsilon}$). It was found that the $Z_{eff}$ values of all food wastes lie within the range of 4.034-7.595, whereas the $N_E$ of the studied food wastes was found to be in the range of $0.301-1.720{\times}10^{25}$ (electrons/g) for present energy region.
In the present work, we determined the gamma-ray attenuation characteristics of eight different polymers(Polyamide (Nylon 6) (PA-6), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidenechloride (PVDC), polyaniline (PANI), polyethyleneterephthalate (PET), polyphenylenesulfide (PPS), polypyrrole (PPy) and polytetrafluoroethylene (PTFE)) using transmission geometry utilizing the high resolution HPGe detector and different radioactive sources in the energy range 81-1333 keV. The experimental linear attenuation coefficient values are compared with theoretical data (WinXCOM data). The linear attenuation coefficient of all polymers reduced quickly with the increase in energy, at the beginning, while decrease more slowly in the region from 267 keV to 835 keV. The effective atomic number of PVDC and PTFE are comparatively higher than the $Z_{eff}$ of the remaining polymers, while PA-6 possesses the lowest effective atomic number. The half value layer results showed that PTFE ($C_2F_4$, highest density) is more effective to attenuate the gamma photons. Also, the theoretical results of macroscopic effective removal cross section for fast neutrons ($\sum_{R}$) were computed to investigate the neutron attenuation characteristics. It is found that the $\sum_{R}$ values of the eight investigated polymers are close and ranged from $0.07058cm^{-1}$ for PVDC to $0.11510cm^{-1}$ for PA-6.
The lead element or its salts are good radiation shielding materials. However, their toxic effects are high. Due to less toxicity of bismuth salts, the radiation shielding properties of the bismuth salts have been investigated and compared to that of lead salts to establish them as a better alternative to radiation shielding material to the lead element or its salts. The transmission geometry was utilized to measure the mass attenuation coefficient (${\mu}/{\rho}$) of different salts containing lead and bismuth using a high-resolution HPGe detector and different energies (between 81 and 1333 keV) emitted from point sources of $^{133}Ba$, $^{57}Co$, $^{22}Na$, $^{54}Mn$, $^{137}Cs$, and $^{60}Co$. The experimental ${\mu}/{\rho}$ results are compared with the theoretical values obtained through WinXCOM program. The theoretical calculations are in good agreement with their experimental ones. The radiation protection efficiencies, mean free paths, effective atomic numbers and electron densities for the present compounds were determined. The bismuth fluoride ($BiF_3$) is found to have maximum radiation protection efficiency among the selected salts. The results showed that present salts are more effective for reducing the intensity of gamma photons at low energy region.
The mass attenuation coefficient ${\mu}_m$ for eight rock samples having different chemical composition was simulated using the MCNP 5 code in energy range($0.002MeV{\leq}E{\leq}10MeV$). Moreover, the ${\mu}_m$ for the studied rock samples was computed theoretically using XCOM database. The comparison between simulated and computed data for all selected rock samples showed a good agreement with differences varied between 0.01 and 8%. The highest ${\mu}_m$ was found for basalt rocks M2 and M1 and the lowest one is reported for limestone rocks Dike. The simulated values of the ${\mu}_m$ then were used to calculate other important shielding parameters such as the mean free path, effective electron density and effective atomic number. The exposure buildup factor EBF was also computed for the selected rocks with the contribution of G-P fitting parameters and the highest EBF attended by the basalt sample Sill and varied between 1.022 and 744 in the energy range between ($0.015MeV{\leq}E{\leq}15MeV$) but the lowest EBF achieved by basalt sample M2 and varied between 1.017 and 491 in the same energy range.
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.
Rammah, Y.S.;Mahmoud, K.A.;Mohammed, Faras Q.;Sayyed, M.I.;Tashlykov, O.L.;El-Mallawany, R.
Nuclear Engineering and Technology
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제53권8호
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pp.2661-2668
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2021
Gamma radiation shielding features for three series of binary alloys identified as (Pb-Sn), (Pb-Zn), and (Zn-Sn) have been investigated. The mass attenuation coefficients (µ/ρ) for the selected alloys were simulated using the MCNP-5 code in the energy range between 0.01 and 15 MeV. Moreover, the (µ/ρ) values were computed using WinXCOM database in the same energy range to validate the simulation results. Results reveal a good agreement between the simulated and computed values. The half value layer (HVL), mean free path (MFP), effective atomic number (Zeff) and exposure buildup factor (EBF) were evaluated for the selected binary alloys. Results showed that the PS1, PZ1, and ZS2 alloys have the best shielding parameters and better than the commercially standard and available radiation shielding materials. Therefore, the investigated alloys can be used as effective radiation shielding materials against gamma ray with energies between 0.01 and 15 MeV.
This work reported the radiation shielding characteristic of the bismuth titanium vanadium sodium tellurite glass system. The density of the specially-developed glass samples was increased from 2.21 to 4.01 g/cm3 with the addition of Bi2O3, despite the fact the molar volume is decease within 85.43-54.79 cm3/mol. The WinXcom program was used to approximate the effect of Bi2O3 on the gamma radiation shielding parameters of bismuth titanium vanadium sodium tellurite glasses. The ㎛ values decrease with the increase of Bi2O3 concentration. The computed data shows that the glass sample with 20 mol.% of Bi2O3 content has the greatest radiation attenuation performance in comparison to other selected glasses. The Bi2O3-TiO2-V2O5-Na2O-TeO2 glass system shows excellent neutron shielding material with high long-term light transmittance and discharge resistance and could be potentially used as transparent radiation-resistant shielding glass applications.
Radiation is the main safety issue for almost all nuclear applications, which must be controlled to protect living organisms and the surrounding materials. In this context, radiation shielding materials have been investigated and used in nuclear technologies. The choice of materials depends on the radiation usage area, type, and energy. Polymer materials are preferred in radiation shielding applications due to their superior characteristics such as chemical inertness, resistivity, low weight, flexibility, strength, and low cost. In the presented work, ABS polymer material, which is possibly the most commonly used material in 3D printers, is mixed with Gd2O3 and Er2O3 nanoparticles. ABS filaments containing these rare-earth elements are then produced using a filament extruder. These produced filaments are used in a 3D printer to create shielding samples. Following the production of shielding samples, SEM, EDS, and gamma-ray shielding analyses (including experiments, WinXCOM, GEANT4, and FLUKA) are performed. The results show that 3D printing technology offers significant enhancements in creating homogeneous and well-structured materials that can be effectively used in gamma-ray shielding applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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