Dergiler / Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi / 2020 / Cilt: 0 - Sayı: 19
Beton-PbO-$WO_3$ Bileşiği için İyonlaştırıcı Radyasyon Etkileşim Parametrelerinden Kütle Durdurma Gücü ve Durdurma Mesafesinin 0.015-20 MeV Enerji Aralığında Hesaplanması
- Sayfa
- 786–795
- DOI
- —
Özet
Bu çalışmada, nükleer santraller, endüstri, tıp ve tarım uygulamaları gibi çeşitli alanlarda iyonize edici radyasyon zırhlamasında kullanılan, PbO ve $WO_3$ içerikli beton bileşiklerinin gamma radyasyon koruyucu etkisi araştırılmıştır. Nükleer yapı analizleri için malzemelerin gamma radyasyon koruyuculuğu tespit edilirken, kütle zayıflatma katsayısı (μ/ρ) değeri hesaplanır. Bu çalışmada, 0.015-10 MeV geniş foton enerji bölgesi için WinXCom yazılımı kullanılarak elde edilen kütle zayıflatma katsayıları, ortalama serbest yol (MFP), yarı değer tabakası (HVL), onuncu değer tabakası (TVL), ve tesir kesiti ∑R değerlerinin hesaplamaları için kullanılmıştır. Bununla beraber, beton-PbO-$WO_3$ bileşiğinin kütle durdurma gücü (MSP) ve durdurma mesafe (PR) değerleri, SRIM kodu kullanılarak $H^1$ ve $He^{+2}$ parçacıkları için hesaplanmıştır. SRIM kodu gelen radyasyonun etkileşimine bakarak malzemeyi geçip gitme oranın bir fonksiyonu olarak hesaplama yapan bir yazılım programıdır. MSP hesaplamalarının temelinde, Coulomb etkileşimi yoluyla hedef elektronların iyonlaştırması ve uyarılmalarından dolayı hedef atomların yavaşlaması vardır. Bu çalışmada sunulan sonuçlara bakıldığında, kullanılan 9 farklı bileşik içinde %100 PbO numunesinin gama radyasyonuna karşı en iyi zırhlama yeteneğine sahip malzeme olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, %100 PbO içeren malzemenin soğurulan radyasyon miktarındaki azalmaya bakılarak zırhlama malzemesi olarak kullanılmasının uygunluğu yapılan diğer çalışmaları da destekler nitelikte olduğu gösterilmiştir. Ayrıca MSP değerinin yüksek enerji bölgesinde, malzemelerin kimyasal içeriklerine bağlı olarak etkileşimin proton ve alfa parçacıkları için de neredeyse sabit olarak değiştiği görülmüştür. PR değerleri ise, parçacığın durmak için girdiği alandan absorbe olduğu nokta arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak değiştiği görülmüştür.
Abstract
In this study, gamma radiation protective effect of PbO and $WO_3$ containing concrete compounds used in ionizing radiation shieldingin various fields such as nuclear power plants, industry, medicine and agriculture applications was investigated. For nuclear structureanalysis, while determining the gamma radiation protection of materials, the mass attenuation coefficient (μ/ρ) value is calculated. Inthis study, the mass attenuation coefficient (μ/ρ) obtained by using WinXCom software for 0.015-10 MeV wide photon energy zone;mean free path (MFP), half value layer (HVL), tenth value layer (TVL) and removal cross-section ∑R were used for calculations.However, the mass stopping power (MSP) and stopping distance (PR) values of the concrete-PbO-WO3 compound were calculated for $H^1$and $He^{+2}$ particles using the SRIM code. SRIM code is a software program that calculates the interaction of incoming radiationas a function of the ratio of the incoming particle passing through the matter. The basis of MSP calculations is the slowing of targetatoms due to ionization and excitation of target electrons through Coulomb interaction. Looking at the results presented in this study,it has been shown that 100% PbO sample is the best shielding material against gamma radiation in 9 different compounds used.Moreover, it has been observed that the suitability of using the material containing 100% PbO as an armoring material by looking atthe reduction in the amount of absorbed radiation has also been supported by other studies. It was also observed that the interaction ofMSP value in the high energy region varies almost constantly for proton and alpha particles depending on the chemical contents of thematerials. PR values, on the other hand, have been observed to change as a function of the distance between the particle absorbedfrom the area it enters to stop.