بررسی مشخصات حفاظ پرتوی گاما با افزایش غلظت tio2 در نمونه شیشه‌ای bi2o3-zno-pb3o4-al2o3 با ابزارهای شبیه‌سازی و محاسباتی

در این مطالعه ما با استفاده از کد مونت کارلو mcnp خواص حفاظت در برابر اشعه گاما سیستم شیشه‌ای با ترکیب(55-x)bi2o3-15pb3o4-20al2o3-10zno-xtio2 با غلظت‌های مشخص (35، 30، 25، 20، 15، 10، 5 =x  درصد مول) را با محاسبه چندین پارامتر مربوط به تضعیف فوتون مانند لایه نیم‌جذب (hvl)، پویش آزاد میانگین ​​(mfp)، ضریب تضعیف جرمی (𝜇m)، عدد اتمی موثر (zeff) و ضریب انباشت (bf) برای سطوح مختلف انرژی در محدودهkev100-1500 بررسی کردیم. برای تایید نتایج شبیه‌سازی، نتایج حاصل از شبیه‌سازی با داده‌های مستخرج از پایگاه داده  xcomمقایسه شد. مشاهده شد که داده‌های مستخرج از پایگاه nist-xcom و نتایج کد کامپیوتری mcnp توافق خوبی با یک دیگر دارند. درصد انحراف  (pd)بین داده ‌های مستخرج از پایگاه nist-xcom و نتایج حاصل از کد کامپیوتری mcnp در بیش تر موارد کم تر از 0.59 درصد بود. نتایج نشان می‌دهد که در مقایسه با مواد حفاظ مرسوم مانند بتن و سرب، ترکیب جدید پارامترهای تضعیف موثرتری را علاوه بر خواص فیزیکی نشان می‌دهد. شیشه با بالاترین غلظت tio2 از نظر چگالی مطلوب‌ترین حالت را در مقایسه با مواد حفاظ بررسی شده دارد. در این مطالعه از یکی از روش ‌های کاهش واریانس برای کاهش خطای محاسبات mcnp استفاده شد. توافق بین داده‌ های مستخرج از پایگاه nist-xcom و نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های این مطالعه نشان می‌دهد که مدل‌سازی مونت کارلو یک روش خوب جهت بررسی مشخصات حفاظ پرتوی گاما می‌ باشد.

examining the specification of gamma-ray shielding with increasing tio2 concentration in the bi2o3-zno-pb3o4-al2o3 glass sample with simulation and computational tools

in this study, using the mcnp monte carlo code, the gamma-ray protection properties of the glass system with the composition of (55-x)bi2o3-15pb3o4-20al2o3-10zno-xtio2 with certain concentrations (35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 = mol percent) were examined by calculating the several parameters related to photon attenuation such as half-value layer (hvl), mean free path (mfp), mass attenuation coefficient (𝜇m), effective atomic number (zeff) and buildup factor (bf) for different energies in the range of 1500-100 kev. to verify the simulation results, a comparison was made with the xcom database. it was observed that the data extracted from the nist-xcom database and the mcnp simulation results are in reasonable agreement with each other. the percentage deviation (pd) between the data extracted from the nist-xcom database and the results obtained from the mcnp simulations was less than 0.59% in most cases. the results show that compared to conventional protective materials such as concrete and lead, the new composition shows more effective attenuation parameters in addition to physical properties. the glass with the highest concentration of tio2 has the most favorable properties in terms of density compared to the investigated protective materials. in this study, one of the variance reduction methods was used in order to reduce the error in mcnp calculations. the agreement between the data extracted from the nist-xcom database and the results of the simulations of this study shows that monte carlo modeling is an effective method to investigate gamma-ray shielding characteristics.