Loading...

Presentation and Modeling of a New Nanocomposite Shield Against Gamma Radiation Based on Simulation and Computational Tools

Arvaneh, Ali | 2022

147 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 55543 (46)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Energy Engineering
  6. Advisor(s): Hosseini, Abolfazl
  7. Abstract:
  8. In this study, using the MCNPX computer code based on the Monte Carlo method, the properties of protection against gamma-rays of the glass system with the combination of (55-x)Bi2O3-15Pb3O4-20Al2O3-10ZnO-xTiO2 with certain concentrations (x= 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 mol percent) and in nano and micro dimensions by calculating several parameters related to photon attenuation such as half value layer (HVL), Tenth value layer (TVL), mean free range (MFP), mass attenuation coefficient (m), linear attenuation coefficient (l), effective atomic number (Zeff) and buildup factor (BF) for We investigated different energy levels in the range of 1500-100 keV. To verify the simulation results, the data obtained from the simulation (value of m) was compared with the experimental data available in the XCOM database. The NIST-XCOM database and the MCNPX computer code were in good agreement. The percentage of deviation (PD) between the XCOM database and the results of the simulation with the MCNPX computer code was less than 0.59%, except for 500 keV energy. The results show that compared to conventional protective materials such as concrete and lead, the new combination shows more effective attenuation parameters. The nanocomposite with the highest concentration of TiO2 has the most favorable state in terms of density compared to the investigated protective materials. The close agreement between the XCOM database measurements and the simulations of this study shows that Monte Carlo modeling is a valuable and valid method in this research.

  9. Keywords:
  10. Gamma Rays ; Monte Carlo N-Particle (MCNP)Code ; Attenuation Parameters Shielding Materials ; Buildup Factor ; XCOM Database

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست نمودارها
  • فصل 1: نگاه کلی بر پژوهش
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
    • 1-3 اهداف تحقیق
    • 1-4 ماهیت تابش
    • 1-5 پرتوزایی
      • 1-5-1 کاربرد پرتوزایی
      • 1-5-2 پرتوزایی مفید
      • 1-5-3 مواد پرتوزا
      • 1-5-4 تابش الکترومغناطیسی
      • 1-5-5 تابش کیهانی
        • 1-5-5-1 رادیوایزوتوپ‌های طبیعی اولیه
        • 1-5-5-2 رادیوایزوتوپ‌های طبیعی ثانویه
        • 1-5-5-3 رادیوایزوتوپ‌های طبیعی القایی
    • 1-6 تابش یونیزان
      • 1-6-1 پرتوهای یونساز
        • 1-6-1-1 پرتوهای مستقیم یونساز
        • 1-6-1-2 پرتوهای غیر مستقیم یونساز
        • 1-6-1-3 تفاوت بین پرتوهای گاما و اشعه ایکس
      • 1-6-2 اثرات بیولوژیکی پرتوهای یونساز
    • 1-7 مقدمه‌ای بر حفاظ‌سازی
      • 1-7-1 اصلALARA
      • 1-7-2 كمیسيون بين المللي يكاها و اندازه‌گيري پرتوها (ICRU)
    • 1-8 اندرکنش پرتو با ماده
      • 1-8-1 معرفی برخی از مفاهیم‎ها
        • 1-8-1-1 ضرایب تضعیف
        • 1-8-1-2 ضریب تضعیف جرمی
        • 1-8-1-3 عدد اتمی موثر
        • 1-8-1-4 ضریب انباشت
        • 1-8-1-5 پویش آزاد میانگین
      • 1-8-2 اندرکنش فوتون با ماده
  • فصل 2: مبانی نظری و مروری بر پژوهش‌های پیشین
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 خطرات حفاظ سربی
    • 2-3 استفاده از فناوری نانو در ساخت حفاظ در برابر تشعشات
      • 2-3-1 نانو مواد
      • 2-3-2 کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌ها
        • 2-3-2-1 خواص نانو کامپوزیت‌ها
        • 2-3-2-2 دلایل استفاده از مقادیر کمتری از جز تقویت کننده در حالت نانو
        • 2-3-2-3 خواص فیزیکی و شیمیایی برخی از ترکیبات مورد استفاده در این پروژه
      • 2-3-3 ضرورت استفاده از علم نانوفناوری در حفاظ‌های تابشی
    • 2-4 روش شبیه‌سازی حفاظ تابشی
      • 2-4-1 روش مونت‌کارلو
        • 2-4-1-1 ویژگی‌های روش مونت کارلو
        • 2-4-1-2 تخمین خطا در روش مونت‌کارلو
    • 2-5 خلاصه کارهای انجام یافته قبلی در داخل کشور:
      • 2-5-1 خلاصه کارهای انجام یافته قبلی در خارج از کشور:
    • 2-6 خلاصه فصل
  • فصل 3: روش شناسی
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 مواد و روش شبیه‌‌سازی
      • 3-2-1 معرفی ساختار کد MCNP
        • 3-2-1-1 چگونگی بکارگیری کد MCNP
          • 3-2-1-1-1 چگونگی تعریف ورودی در MCNP
          • 3-2-1-1-2 تعریف سلول
          • 3-2-1-1-3 تعریف اهمیت سلول
          • 3-2-1-1-4 تعریف سطوح
          • 3-2-1-1-5 تعیین خروجی
          • 3-2-1-1-6 چگونگی تعریف چشمه در MCNP
          • 3-2-1-1-7 دستور خاتمه تاریخچه
          • 3-2-1-1-8 دستور خاتمه زمان کامپوتر
          • 3-2-1-1-9 ساختار تکرارشونده یا شبکه در MCNP
          • 3-2-1-1-10 تعریف ماده
      • 3-2-2 نحوه شبیه‌سازی با کد MCNP
      • 3-2-3 نحوه استفاده از شبکه عصبی
    • 3-3 خلاصه فصل
  • فصل 4: نتایج
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 تحلیل داده
      • 4-2-1 نتایج و بحث
      • 4-2-2 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 1C
      • 4-2-3 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 2C
      • 4-2-4 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 3C
      • 4-2-5 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 4C
      • 4-2-6 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 5C
      • 4-2-7 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 6C
      • 4-2-8 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 7C
      • 4-2-9 خروجی‌ها و نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ترکیب نانو کامپوزیت 8C
      • 4-2-10 قیاس کلی بین نانو کامپوزیت‌های 8C-1C
  • فصل 5: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
    • 5-1 نتیجه‌گیری
    • 5-2 پیشنهادات
  • منابع
...see more