بررسی ویژگی‌های حفاظت تابشی کامپوزیت پلی‌کاپرولاکتون / اکسیدآهن و بیسموت

گسترش روز افزون علوم هسته‌ای و کاربرد‌های مربوطه در زمینه‌های مختلف مواجهه‌ی انسان و محیط زیست با پرتوهای یونیزان را گریزناپذیر کرده است. از طرفی مواجهه‌ی مداوم انسان با این پرتوها می‌تواند خطرات و عوارض جدی بسیاری به‌دنبال داشته باشد. بنابراین برای کاهش خطر پرتوگیری راهکارهایی مانند کاهش زمان مواجهه، فاصله گرفتن از چشمه و هم‌چنین استفاده از انواع حفاظ‌های پرتوی پیشنهاد می‌گردد. یکی از موثرترین مواد شناخته شده در طبیعت جهت ساخت حفاظ در مقابل پرتوهای گاما و ایکس سرب است که البته سمی بودن و وزن بالای حفاظ، استفاده از این ماده به‌منظور استفاده در حفاظ‌‌های شخصی را با تردید مواجه کرده است. جایگزینی سرب با دیگر عناصر سنگین و قرار دادن ذرات در یک بستر پلیمری می‌تواند تا حدی مشکل سمیت و سنگین بودن را مرتفع نماید. هم‌چنین براساس تحقیقات انجام شده انتظار می‌رود استفاده از نانوذرات به‌جای ذرات توده‌ای خصوصاً در انرژی پایین منجر به افزایش عملکرد حفاظ گردد. در این پژوهش ترکیبات اکسیدبیسموت و اکسیدآهن در بستر پلیمر پلی‌کاپرولاکتون مورد بررسی قرار گرفته‌اند. میزان تضعیف پرتوهای گامای ساطع شده از دو چشمه‌ی cs137 و co60 در نمونه‌های تولیدی اندازه‌گیری شد. نتایج به‌دست آمده افزایش توان تضعیف هر دو نوع پلیمر ساخته شده با نانوذرات در قیاس با ترکیبات توده‌ای را نشان می‌دهد، به‌نحوی که ضخامت نیم‌لایه به میزان 48 (37) درصد برای نمونه‌ی اکسیدبیسموت و 36 (21) درصد در نمونه‌ی اکسیدآهن برای پرتوهای گامای ساطع شده از چشمه‌ی cs137 (co60) است.

Study of radiation shielding properties of the Polycaprolactone/Iron and Bismuth oxides polymer composite

The increasing development of nuclear science and related applications in various fields facing humans and the environment with ionizing rays, inevitably. The exposure of these rays to the human body can cause many side effects. Therefore, we need a protective shield to prevent or at least decrease these complications. Lead is the best known material in nature which can efficiently attenuate X and gamma rays. Toxicity and heaviness of lead limit its radiation shielding applications. Replacing lead with other heavy elements and placing the particles in a polymer substrate can alleviate the problem of toxicity and heaviness to some extent. Also, according to research, the use of nanoparticles instead of bulk particles, especially at low energy, is expected to increase the protection performance. In this study, the compounds of bismuth oxide and iron oxide in polycaprolactone polymer substrate were investigated. The attenuation of gamma rays emitted from two sources of 137CS and 60Co when passing through the manufactured samples were measured. The results show an increase in the radiation attenuation capability of both types of polymers made with nanoparticles compared to bulk compounds. As expected, the effects of particle size reduction on radiation attenuation are more pronounced in the case of 137CS source. The results show that the halflayer thickness decreased by 48 (37) percent for the bismuth oxide sample and 36 (21) percent for the iron oxide sample for gamma rays emitted from the 137Cs (60Co) source.