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.
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.
This study focuses on the comparative analysis of ABS polymer samples produced using two distinct manufacturing techniques: 3D printing and the sol-gel methods. In the first approach, ABS polymer was augmented with rare earth oxides, Er2O3 and Gd2O3, in nano powder form and fabricated into test specimens using 3D printing technology. In the second approach, identical samples were prepared via the sol-gel technique involving mold-based fabrication. Elemental content analysis revealed no significant differences between the samples produced by the two methods. The study proceeds to evaluate the gamma-ray shielding, neutron shielding, temperature resistance, and SEM/EDS pictures of ABS samples generated through both techniques. 3D printing method exhibited more favorable results in terms of structure morphology and thermal stability while there is no significant difference for radiation shielding. The results provide insights into the performance and suitability of each production method for radiation shielding applications. This research not only contributes to enhancing radiation shielding technology but also informs the selection of the most appropriate fabrication method for specific applications in nuclear technologies and diagnostic energy range in medical purposes.
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.
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.
본 연구는 의료방사선 차폐를 위해 의료 환경에 적합한 친환경 소재를 찾아 방사선 차폐 시트 제작의 가능성을 추정하고자 하는 것이다. 현재 차폐 소재로 주로 사용되는 납을 대신한 텅스텐 제품이 많이 있으나, 경제성으로 인해 경량의 차폐 시트의 대량생산에는 다소 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 경제성 있는 경량 친환경 소재를 필요로 한다. 이러한 소재로써 본 연구에서는 황산바륨과 요오드를 제안하였다. 두 물질은 방사선 촬영에서 이미 조영제로 사용되고 있어 방사선을 흡수하는 특성으로 차폐 재료로써 일정 영역에서 충분히 차폐효과가 있을 것으로 예측하고 있다. 따라서 본 연구에서는 방사선 차폐 재료로 검증하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 모의 추정하였다. 황산바륨과 요오드 등 조영제인 경우 고에너지 영역에서 방사선 흡수효과가 크게 나타나, 의료방사선 고관전압 촬영영역 120 kV의 두께별 에너지영역에서 두 차폐물질의 유효성을 평가하였다. 모의 추정 결과 두 물질 모두 차폐의 유효성을 추정할 수 있었다. 요오드가 황산바륨보다 차폐효과 높았으며, 0.05mm 두께에서는 효과성이 크게 나타났다. 따라서 방사선차폐 시트의 제작 재료로 방사선 조영제인 요오드도 황산바륨과 같이 가능하다는 것을 몬데카를로 시뮬레이션을 통해 확인 할 수 있다.
In this study, the aim was to assess the shielding performance of different 3D printing materials, specifically those produced using FDM, SLA, and CJP methods, with a focus on their application as shielding devices in clinical settings. Additionally, the weight of lead shielding materials can evoke reluctance in pediatric patients undergoing X-ray imaging. A total of 12 materials were printed using their respective 3D printers. These materials were then subjected to X-ray testing using diagnostic X-ray equipment and an exposure meter. The goal was to evaluate their shielding capabilities in comparison to 1 mm lead. The results of this evaluation revealed that VisiJet PXL-Pastel, produced using the CJP method, exhibited the highest shielding performance. Therefore, VisiJet PXL-Pastel by CJP method was selected for the creation of a shielding device designed for pediatric reproductive organs. Subsequent tests demonstrated that both the newly created shielding device and conventional lead shielding equipment achieved the same maximum shielding rate at 50 kVp. Specifically, the shielding rate for the 3D printed device was measured at 84.53%, while the conventional lead shielding equipment, categorized as Apron1 (85.74%), Apron2 (99.98%), and Apron3 (99.04%), demonstrated similar performance. In conclusion, the CJP-produced VisiJet PXL-Pastel material showcased excellent radiation shielding capabilities, allowing for anatomical observations of the target organs and their surrounding structures in X-ray images. Furthermore, its lower weight in comparison to traditional lead shielding materials makes it a clinically practical and useful choice, particularly for pediatric applications.
Electric arc furnace oxidizing slag from massively produced steel slag has been used in road bases and subbases, hot mix asphalt, and landfill. Electric arc furnace oxidizing slag contains iron (15%~30%) and has a high density of 3.0~3.7 ton/m3. Depending on the type and amount of concrete aggregates, the radiation-shielding characteristics can vary. Therefore, aggregates of electric arc furnace oxidizing slag can be considered for the production of radiation-shielding concrete. The experimental design of this study is experiments on Compressive strength experiments, X-ray irradiation experiments, and experiments related to the unit volume weight were carried out on hardened concrete. This experiment compared the performance evaluation of radiation shielding of concrete using electric arc furnace oxidizing slag.
Recently, use of thick Al 5083 plate has increased in production of LNG storage tank. In general, multi-pass welding has been used to achieve sufficient penetration in thick plate welding. High current welding which enables high deposition and deep penetration is preferred in thick plate welding because the increase of number of pass increases manufacturing cost and formation of weld defect. In this study, welding characteristics according to various Ar/He shielding gas composition was investigated in high current MIG welding. The bead-on-plate welding and V groove welding were conducted on Al 5083 alloy with a thickness of .25 mm. The effect of shielding gas composition on bead shape was evaluated and proper shielding gas composition was proposed. Also arc stability was examined under selected shielding gas composition. One side-one pass welding experiments were conducted for V groove specimen with a thickness of 25 mm. Mechanical properties and hardness profiles were measured for the V groove specimens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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