In this study, physical properties of normal concrete, magnetite concrete, EAF concrete, and EAF concrete with added iron powder were evaluated and a feasibility of radiation shielding is also evaluated through irradiation tests against X-rays and gamma-rays. While the unit weight of EAF concrete (3.21 t/㎥) appeared lower than that of magnetite concrete (3.50 t/㎥), the results in compressive strength of EAF concrete were greater than those in magnetite and normal concrete. While the radiation transmission rate of normal concrete reaches 26.0% in the X-ray irradiation test, only 6.0% and 9.0% of transmission rate were observed in magnetite concrete and linear relationship with unit volume weight and radiation shielding. In the gamma-ray irradiation test, the performance of EAF and magnetite concretes appeared to be similar. Through the results on the excellent physical properties and radiation shielding performance a potential applicability of EAF concrete to radiation shielding was verified.
Rammah, Y.S.;Tekin, H.O.;Sriwunkum, C.;Olarinoye, I.;Alalawi, Amani;Al-Buriahi, M.S.;Nutaro, T.;Tonguc, Baris T.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.282-293
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2021
This paper examines gamma-ray shielding properties of SBC-Bx glass system with the chemical composition of 40SiO2-10B2O3-xBaO-(45-x)CaO- yZnO- zMgO (where x = 0, 10, 20, 30, and 35 mol% and y = z = 6 mol%). Mass attenuation coefficient (µ/ρ) which is an essential parameter to study gamma-ray shielding properties was obtained in the photon energy range of 0.015-15 MeV using PHITS Monte Carlo code for the proposed glasses. The obtained results were compared with those calculated by WinXCOM program. Both the values of PHITS code and WinXCOM program were observed in very good agreement. The (µ/ρ values were then used to derive mean free path (MFP), electron density (Neff), effective atomic number (Zeff), and half value layer (HVL) for all the glasses involved. Additionally, G-P method was employed to estimate exposure buildup factor (EBF) for each glass in the energy range of 0.015-15 MeV up to penetration depths of 40 mfp. The results reveal that gamma-ray shielding effectiveness of the SBC-Bx glasses evolves with increasing BaO content in the glass sample. Such that SBC-B35 glass has superior shielding capacity against gamma-rays among the studied glasses. Gamma-ray shielding properties of SBC-B35 glass were compared with different conventional shielding materials, commercial glasses, and newly developed HMO glasse. Therefore, the investigated glasses have potential uses in gamma shielding applications.
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.
Exposure to gamma-rays is hazardous for humans and other living beings because of their high penetration through the materials. For this reason, shielding materials (usually lead, copper and stainless steel) are used to protect against gamma rays. This study's objective was to prepare ceramic materials for gamma radiation shielding by using different natural bentonite clays. Gamma-ray attenuation performances of the prepared shielding materials at different thicknesses were investigated and evaluated for different gamma-ray energies from different standard point gamma radiation sources (251Am, 57Co, 137Cs, 60Co, and 88Y). The mass and linear attenuation coefficients of the prepared ceramics vary between 0.238 and 0.443 cm2 g-1 and between 0.479 and 1.06 cm-1, respectively, depending on their thicknesses. Results showed that these materials could be prioritized because of their evidential properties of gamma radiation protection in radiation applications.
R.S. Aita;K.A. Mahmoud;H.A. Abdel Ghany;E.M. Ibrahim;M.G. El-Feky;I.E. El Aassy
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.6
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pp.2063-2070
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2024
A series of ordinary concrete is casted in order to examine the influence of the manganiferous siltstone rocks on the physical, mechanical, and gamma-ray shielding properties. Thus, a partial replacement for the coarse aggregates by siltstone rocks was performed during the fabrication of the currently ordinary concrete. The test revealed that raising the siltstone concentration improved the mechanical characteristics and density of the developed concretes. The addition of siltstone rocks at concentrations ranging from 0 to 40 wt% of the coarse aggregate concentration raises the density of the concrete from 2.05 g/cm3 to 2.3 g/cm3. Furthermore, partial substitution of basalt with siltstone rocks improves gamma-ray shielding properties. The experimental results for the linear attenuation coefficient show an increase in its value from 0.146 cm1 to 0.160 cm-1 when the siltstone concentration is increased between 0 and 40 wt% at 0.662 MeV. Furthermore, increasing the concentrations of siltstone affected the half-value thickness, which varied between 4.759 and 4.319 cm at 0.662 MeV. Therefore, the replacement presents a new alternative coarse aggregate that can enhance the mechanical and radiation shielding properties of ordinary concretes.
Reddy, B. Chinnappa;Manjunatha, H.C.;Vidya, Y.S.;Sridhar, K.N.;Pasha, U. Mahaboob;Seenappa, L.;Sadashivamurthy, B.;Dhananjaya, N.;Sathish, K.V.;Gupta, P.S. Damodara
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.1062-1070
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2022
In the present communication, pure and stable α-Bismuth Oxide (Bi2O3) nanoparticles (NPs) were synthesized by low temperature solution combustion method using urea as a fuel and calcined at 500℃. The synthesized sample was characterized by using powder X-ray Diffraction (PXRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy dispersive X-ray analysis (EDAX), Transmission Electron Microscopy (TEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and UV-Visible absorption spectroscopy. The PXRD pattern confirms the formation of mono-clinic, stable and low temperature phase α-Bi2O3. The direct optical energy band gap was estimated by using Wood and Tauc's relation which was found to be 2.81 eV. The characterized sample was studied for X-ray/gamma ray shielding properties in the energy range 0.081-1.332 MeV using NaI (Tl) detector and multi channel analyzer (MCA). The measured shielding parameters agrees well with the theory, whereas, slight deviation up to 20% is observed below 356 keV. This deviation is mainly due to the influence of atomic size of the target medium. Furthermore an accurate theory is necessary to explain the interaction of X-ray/gamma ray with the NPs.The present work opens new window to use this facile, economical, efficient, low temperature method to synthesize nanomaterials for X-ray/gamma ray shielding purpose.
Ta Van Thuong;O.L. Tashlykov;A.M. Shironina;I.P. Voronin;E.V. Kuvshinova;D.O. Pyltsova;E.I. Nazarov;K.A. Mahmoud
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.5
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pp.1932-1940
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2024
The current work deals with investigation of the gamma ray shielding properties for various natural stones from Vietnam to be applied in the radiation shielding applications. The physical and chemical properties affecting the γ-ray shielding performance were examined. The MH-300A density meter was utilized to measure the density (ρ, g/cm3) of stone samples, as well as the chemical composition of Vietnamese natural stones was measured using the X-ray fluorescence analyzer (Olympus X-5000). The study shows that the increase in Fe + Ca concentrations within the stone samples increases their density (from 2.48 to 2.86 g/cm3) accompanied with a reduction in the porosity (Φ, %) (from 8.23 to 0.15%) and water absorption (K, %) (from 3.42 to 0.05%) factors. Additionally, the increase in Fe + Ca concentrations increases the linear attenuation coefficient (μ, cm-1) of the studied stones, where the Vietnamese marble stone (M 3.1) with the highest Fe + Ca concentration (65.97 wt%) has the highest linear attenuation coefficient which varied between 3.781 and 0.155 cm-1 with raising the gamma ray energy between 0.040 and 1.332 MeV.
Aboalatta, A.;Asad, J.;Humaid, M.;Musleh, H.;Shaat, S.K.K.;Ramadan, Kh;Sayyed, M.I.;Alajerami, Y.;Aldahoudi, N.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.9
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pp.3058-3067
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2021
Sodium zinc borate glasses doped with dysprosium and modified with different concentrations of barium oxide (0-50 mol %) were fabricated using the melting quenching technique. The structural properties of the prepared glass systems were characterized using XRD and FTIR methods. The absorption spectra of the prepared glasses were measured to determine their energy gap and their related optical properties. The density of the glasses and other physical parameters were also reported. Additionally, with the help of Photon Shielding and Dosimetry (PSD) software, we investigated the radiation shielding parameters of the prepared glass systems at different energy values. It was found that an increase in the density of the glasses by increasing the concentration of BaO significantly improved the gamma ray shielding ability of the samples. For practical results, a compatible irradiation set up was designed to check the shielding capability of the obtained glasses using a gamma ray source at 662 keV. The experimentally obtained results strongly agreed with the data obtained by PDS software at the same energy. These results demonstrated that the investigated glass system is a good candidate for several radiation shielding applications when comparing it with other commercial shielding glasses and concretes.
In the radiation protection application, the metal-polymer composites have been developed for their radiation shielding properties. In this research, the elastomer composites doped by 10 ㎛ and 100nm size of lead, bismuth and tungsten particles as filler with 30 and 60 wt percentages were prepared. To survey the shielding properties of the polymer composites using gamma-ray emitted from 152Eu and 137Cs sources, the gamma flux was measured by using NaI(Tl) detector, then the linear attenuation coefficient was calculated. Also, the Monte Carlo simulation (MCs) method was used. The results showed a direct relationship between the linear attenuation coefficients of the absorbent and filler ratio. Also, the decrease in the particle size of the shielding material in each weight percentage improved the radiation shielding features. When the dimension of the particles was in the order of nano-size, more attenuation was achieved. At low energies used for medical diagnostic X-ray applications due to the predominance of the photoelectric effect, bismuth and lead were suitable selection as filler.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.944-945
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2016
Gamma-ray Detector for gamma-ray imaging device is composed of a shielding body for shielding gamma-rays incident from the radiation source. Distribution of the gamma ray can be represented by the distribution information on the direction in which the detecting section and the signal through the incident hole of collimator. The role of the shield is important because all signals should be treated as noise except for the signal from the incident hole.In this paper In this paper, we have produced a compact, lightweight and Collimator shield by changing the structure and physical properties with respect to the collimator and shielding of lead-based gamma-ray detectors. And we analyzed the shielding effectiveness relative to the incident gamma ray sphere measured signal value through the gamma irradiation test facility. The results confirmed that the production and Collimator shielding the imaging device Implementing more efficient to implement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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