طراحی و ساخت حفاظ پرتوی کامپوزیت‌های پلیمری انعطاف‌پذیر برای میدان‌های آمیخته نوترون-گاما

در این پژوهش، حفاظ کامپوزیتی انعطاف پذیر با ترکیبی از پلی اتیلن، تنگستن و کاربید بور برای میدان های آمیخته نوترونگاما طراحی و ساخته شده است. برای این منظور، در مرحله اول، مطالعات نظری با استفاده از کد چند منظوره mcnp و در مرحله دوم با توجه به نتایج مطالعات شبیه سازی، برای اولین بار در داخل کشور کامپوزیت چند منظوره ای با استفاده از ترکیب فاز سخت ذرات کاربید بور به همراه پودر فلز تنگستن و ترکیبی از انواع مختلفی از پلی اتیلن نرم و سخت به صورت آزمایشگاهی در مرکز پلیمر و پتروشیمی ایران ساخته شد. در مرحله سوم برای حفاظ ساخته شده، میزان تضعیف شار نوترون چشمه ی am-be241 با استفاده از آشکارساز 3bf و میزان تضعیف شار گامای چشمه ی سزیوم μci 100 با استفاده از آشکارساز nai اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهند در کامپوزیت پلی اتیلن/ کاربید بور/ تنگستن (pe/b4c/w) با توجه به ابعاد میکرومتری ذرات تقویت کننده و سطح مقطع بالای برهم کنش پرتوهای رادیواکتیو با این ذرات، حفاظ ترکیبی با ضخامت بسیار کمتر نسبت به حفاظ های معمولی قدرت جذب بیشتری در برابر پرتوهای گاما و نوترون را دارا است. حفاظ با ضخامت 0.5 سانتی متر با 30 درصد تنگستن و 30 درصد بور، تقریباً 90 درصد نوترون های چشمه آمرسیوم بریلیوم را جذب می کند و با ضخامت 2 سانتی متر، حدود40 درصد شار فوتون های گامای چشمهcs 137 را کاهش می دهد.

Design and manufacture of composite flexible shield for neutron-gamma mixed fields

In this study, a flexible composite shield with a combination of polyethylene, tungsten and boron carbide has been designed and constructed for neutrongamma mixed fields. For this purpose, theoretical studies were conducted using the multipurpose MCNPX Code. According to the results of simulation studies, a multipurpose composite was constructed using a combination of a solid phase of boron carbide particles with tungsten metal powder and a mixture of different types of soft and hard polyethylene in a laboratory at the center of polymer and petrochemical industry in Iran. The 241AmBe neutron flux attenuation rate and the cesium gamma flux attenuation were measured for the built shield. The results show that in the polyethylene /boron carbide / tungsten (PE / B4C / w) composite with respect to the micrometric dimensions of the reinforcing particles and the high crosssection of interactions of the radioactive beams with these particles, the composite shield with a much lower thickness than the ordinary shields has higher absorption of gamma and neutron beams. This shield containing 30% of tungsten and boron with a thickness of approximately 0.5 cm, absorbs 90% of the Americiumberyllium neutrons and at the thickness of 2 cm absorbs nearly 40% of the gamma rays of the 137Cs source.