مطالعه خصوصیات دزیمتریک بتن های پر چگال به عنوان حفاظ در مقابل پرتوهای نوترونی و فوتونی پر انرژی با استفاده از کدهای مونت كارلوی MCNPX و FLUKA

Abstract

در این تحقیق خصوصیات حفاظت کنندگی بعضی از بتنهای سنگین که به تازگی معرفی شده اند، برای طیفی از انرژیهای فوتونی ونوترونی توسط روش مونت کارلو محاسبه شده است. در مطالعه ی حاضر، با استفاده از کد های مونت کارلوMCNPX و FLUKA، چهارده بتن سنگین در محدوده دانسیته یg/cm^3 45/2 وg/cm^3 11/5شبیه سازی شد و خواص حفاظتی فوتونی و نوترونی این بتن های سنگین با ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ضرایب تضعیف خطی، لایه ی یکدهم جذب محاسبه گردید. این پارامترهای دزیمتریک برای طیف پرتوهای مگاولتاژ با انرژی های مختلفMV18 ،15 ،10 ،6 ،4 شتابدهنده واریان و پرتوهای گامای Co60محاسبه شد. همچنین کارآیی حفاظتی بتن های سنگین با استفاده از طیف نوترونی Am-Be و طیف نوترونی حاصل از فوتون MV18 شتابدهنده واریان مورد محاسبه قرارگرفت.نتایج مطالعه حاضر اطلاعات جدیدی را در مورد ضریب تضعیف بتنهای جدید ارائه داد. بالاترین میزان تضعیف برای بتن سرب دار در طیف انرژیMV18 به مقدارcm^(-1)175/0و پایین ترین مقدار برای بتن معمولی به مقدارcm^(-1)0751/0دست آمد. نتایج نشان می دادند که تضعیف فوتون های پرانرژی توسط بتنهای سنگین حاوی اتمهای آهن، باریت و سرب براساس افزایش عدد اتمی، افزایش می یابد. از طرفی چگالی بتن های سنگین نیز عامل تعیین کننده دیگر در میزان جذب و پراکندگی در برابر فوتونها می باشد. نتایج بدست آمده برای نوترونهانشان می دهد که تضعیف بتنهای سنگین همانند فوتونها رابطه خطی با عدد اتمی نداشته و به طور پیچیده ای تحت تاثیر نوع اتمها وانرژی نوترونی قرار می گیرد, In this study, shielding properties of some of newly developed heavy concretes were calculated for a range of photon and neutron energies by Monte Carlo method.Materials and Methods:In the present study, using Monte Carlo codes of MCNPX and FLUKA, fourteen types of heavy concretes with the densities ranging from 2.45g/cm^3 to 5.11g/cm^3 were simulated and the photon and neutron shielding properties of these heavy concretes with different thickness was investigated. The the linear attenuation coefficient, tenth value layer were calculated. These dosimetric parameters have been calculated for megavoltage photon beam spectra for various energies (of 4, 6, 10, 15 and 18 MV) of the Varian Linac and 60Co gamma rays. Also, the neutron shielding performanceof the heavy concretes were tested using neutron spectra of Am-Be and an 18 MV photon beam of the Varian linac. Results:The results of this study provided a new data about the linear attenuation coeffitiont of developed concretes. The highest value of attenuation was obtainded for the lead-loaded concrete with 0.175cm^(-1) and the lowest value was seen 0.0751 cm^(-1)for ordinary concrete at the photon energy spectrum of 18 MV. The results showed that the attenuation of high energy photons by heavy concerets containing iron, barite and lead increased by increasing the atomic number. On another hand, the density of heavy concretes is another important factor in scattering and absorbing of photons. The results for neutrons indicated that the relationship between the attenuation of heavy concerets with atomic number is not linear like photons and it is affected intricately with type of atoms and neutron energies.