المجلد السابع

العدد الثالث عشر لشهر يونيو 2022

رجوع

تحميل البحث

full-text

الملخص:

في هذه الدراسة تم تعيين بعض الخواص النووية لبعض سبائك المواد التجارية (Al ، Fe ، Cu ، Pb) ، الألومنيوم و الحديد و النحاس والرصاص المستخدمة كدروع نووية في الوقاية من الإشعاع ( أشعة جاما ( , حيث تم الحصول عليها من السوق الليبي من خلال إعادة تدوير المخلفات المعدنية وصهرها بواسطة فرن وصبها في قوالب اسطوانية الشكل وتللك العملية تمت في إحدى الورش في مدينة ليبية . ومن ثم تم تشعيع العينات بواسطة مصادر مختلفة الطاقات لأشعة جاما لمدة ساعتين , حيث أشعة جاما لها طول موجي قصير وطاقة عالية وكثافة عالية و تتفاعل أشعة جاما مع المادة بعدة طرق. يجب أن تؤخذ ثلاث تفاعلات فقط في نظر الاعتبار في مسائل الإشعاع النووي. هذه التفاعلات هي التأثيرات الكهروضوئية ، وإنتاج الأزواج ، وتأثير كومبتون. اشتملت الدراسة على بعض الخصائص النووية مثل معامل التوهين الخطي الكلي (µ) ، سمك نصف القيمة (X1/2) ، معامل التوهين الكتلي الكلي (µ /ρ) ، المقطع العرضي الكلي (σt) ، متوسط المسار الحر (λ) وكثافة الاصطدام الكلية (F) عند طاقات مختلفة لأشعة جاما γ-ray تبلغ 0.511 ، 0.662 ، 1.17 ، 1.274 ، 1.33 ميغا إلكترون فولت. تم استخدام ثلاثة مصادر مشعة في هذه الدراسة. هي نظير الكوبالت Co60 مع طاقتين 1.17 و 1.33 MeV ، نظير الصوديوم 22Na مع طاقتين 0.511 و 1.274MeV ، وكذلك نظير السيزيوم C137 بطاقة 0.662MeV . ووجد أن الرصاص التجاري له خصائص نووية مثلى بالمقارنة مع السبائك التجارية (النحاس والحديد والألمنيوم), كما هو معلوم لدينا ولكن بسبب أن نقطة انصهار الرصاص منخفضة تمت دراسة باقي السبائك لأن نقطة انصهارها أعلى فيمكن استخدامها أيضا كدروع وقاية من الاشعاع في جدران الغرف والأسطح التي قد تتعرض لدرجات حرارة عالية, وبالمقارنة مع الرصاص وجد أن النحاس أفضل من الحديد والألومنيوم من حيث الخواص النووية.

Abstract:

In this study, some nuclear characteristics of some commercial material alloys were identified. (Al, Fe, Cu, Pb), aluminum, iron, copper and lead used as nuclear shields in radiation protection. It was obtained from the Libyan market through the recycling and smelting of metal waste in a furnace and pouring it into cylindrical forms. The samples were then irradiated by various sources of gamma ray energies for two hours, where the rays had short wavelengths, high energy, high density and gamma rays interacting with the material in several ways. Only three interactions should be taken into account when considering nuclear radiation issues. These interactions are photoelectric effects, pair production and Compton effect. The study covered some nuclear characteristics, such as total linear attenuation coefficient(µ), half value thickness (X1/2), total mass attenuation coefficient(µ/ρ), total cross section (σt), mean free path (λ) and the total collision density (F) at different energies for γ-ray energies of ( 0.511 , 0.662, 1.17 , 1.274, 1.33) MeV. Three radioactive sources were used in this study. They are Cobalt Isotope Co 60 with 1.17 and 1.33 MeV and Sodium Isotope 22 Na with 0.511 and 1.274 MeV plus Cesium Isotope C137 with 0.662 MeV. It was found that commercial lead has optimum nuclear properties compared to commercial alloys (copper, iron and aluminum) as we know, but because the melting point of lead is low, the rest of the alloys have been studied because their melting point is higher, so they can also be used as radiation protection shields in the walls of rooms and surfaces that may be exposed For high temperatures, compared to lead, it was found that copper is better than iron and aluminum in terms of nuclear properties
Keywords: nuclear properties, attenuation coefficient, mean free path, collision density, Gamma rays.

المراجع References

[1] Herman Cember and Thomas E. Johnson,(2008). Introduction to Health Physics: Fourth Edition 4th Edition, McGraw-Hill Pub.

[2] Lamarsh,John.R; Baratta, Anthony J, (2001). Introduction to nuclear Engineering: Third Edition 3th Edition, Prentice-Hall Pub.

[3] William D. Callister Jr. (2002). Material Science and Engineering: An Introduction, 6th, Wiley Pub.

[4] I. Akkurt, H. Akyıldırım, (2012). Radiation transmission of concrete including pumice for 662, 1173 and 1332 keV gamma rays. Nuclear Engineering and Design Journal 252, 163-166.

[5] Mohammad w. Marashdeh , et al., (2015). Determining the mass attenuation coefficient, effective atomic number and electron density of raw wood and binderless particleboards of Rhizophora spp. by using Monte Carlo simulation., journal homepage.Published by Elsevier B.V., Results in Physics 5, 228–234.

[6] Scuderi GJ, et al, (2006). Vaccaro AR. Evaluation of non–lead based protective radiological material in spinal surgery. The Spine Journal, 6: 577-582.

[7] Takano Y, et al, (2005). Experimental and theoretical studies on radiation protective effect of a lighter non-lead protective apron. Jpn J Radiol Technol, 61:1027-1032.

[8] Pawar, P. P. and Mahajan, C. S., (2013). Measurement of mass and linear attenuation coefficients of gamma-rays of Glycine for 0.360, 0.662, 1.170 and 1.330 MeV photons. Science Research Reporter, 3(1), pp. 53–56.

[9] H. O. Tekin, T. Manici, (2016). Simulations of mass attenuation coefficients for shielding materials using the MCNP-X code, Nuclear Science and Techniques 95, 2 -4.

[10] B. Dogan and N. Altinsoy,(2015). Investigation of Photon Attenuation Coefficient of Some Building Materials Used in Turkey, 4th International Congress in Advances in Applied Physics and Materials Science (APMAS 2014) AIP Conf. Proc. 1653, 020033-1–020033-8.

[11] F. Demir, G. Budak, et al., (2011). Determination of radiation attenuation coefficients of heavyweight- and normal-weight concretes containing colemanite and barite for 0.663 MeV γ-rays. Annals of Nuclear Energy Journal 38, 1274-1278.

[12] V. Manjunathaguru and T. K. Umesh, (2009). Simple parametrization of photon mass energy absorption coefficients of H-, C-, N- and O-based samples of biological interest in the energy range 200–1500 keV. Pramana - Journal of Physics, 72, 375–387.

[13] Wasan K. Hasan, et al.,(2019).Measurement Technique of Linear and Mass Attenuation Coefficients of Polyester – Bentonite Composite as Gamma radiation shielding materials, The 7th International Conference on Applied Science and Technology (ICAST 2019)., AIP Conf. Proc. 2144, 030018-1–030018-11.

[14] Abdus S. Mollah, (2018). Evaluation of Gamma Radiation Attenuation Characteristics of Different Type Shielding Materials used in Nuclear Medicine Services, Bangladesh J. Nucl. Med. 21, 108-114.

[15] ASTM C1831 / C1831M-17, (2017). Standard Guide for Gamma Radiation Shielding Performance Testing, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.

[16] A. S. Mollah, (2008). Radiation protection and regulatory requirements for Nuclear Medicine Practices. Bangladesh J. Nucl. Med 11(1):56.

[17] International Atomic Energy Agency (IAEA), (2006). Applying radiation safety standards in diagnostic radiology and interventional procedures using X rays, IAEA Safety Reports Series No. 39.