بررسي ويژگي‌هاي حفاظت تابشي كامپوزيت پلي‌كاپرولاكتون / اكسيدآهن و بيسموت

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

گسترش روز افزون علوم هسته‌اي و كاربرد‌هاي مربوطه در زمينه‌هاي مختلف مواجهه‌ي انسان و محيط زيست با پرتوهاي يونيزان را گريزناپذير كرده است. از طرفي مواجهه‌ي مداوم انسان با اين پرتوها مي‌تواند خطرات و عوارض جدي بسياري به‌دنبال داشته باشد. بنابراين براي كاهش خطر پرتوگيري راهكارهايي مانند كاهش زمان مواجهه، فاصله گرفتن از چشمه و هم‌چنين استفاده از انواع حفاظ‌هاي پرتوي پيشنهاد مي‌گردد. يكي از مؤثرترين مواد شناخته شده در طبيعت جهت ساخت حفاظ در مقابل پرتوهاي گاما و ايكس سرب است كه البته سمي بودن و وزن بالاي حفاظ، استفاده از اين ماده به‌منظور استفاده در حفاظ‌‌هاي شخصي را با ترديد مواجه كرده است. جايگزيني سرب با ديگر عناصر سنگين و قرار دادن ذرات در يك بستر پليمري مي‌تواند تا حدي مشكل سميت و سنگين بودن را مرتفع نمايد. هم‌چنين براساس تحقيقات انجام شده انتظار مي‌رود استفاده از نانوذرات به‌جاي ذرات توده‌اي خصوصاً در انرژي پايين منجر به افزايش عملكرد حفاظ گردد. در اين پژوهش تركيبات اكسيدبيسموت و اكسيدآهن در بستر پليمر پلي‌كاپرولاكتون مورد بررسي قرار گرفته‌اند. ميزان تضعيف پرتوهاي گاماي ساطع شده از دو چشمه‌ي Cs137 و Co60 در نمونه‌هاي توليدي اندازه‌گيري شد. نتايج به‌دست آمده افزايش توان تضعيف هر دو نوع پليمر ساخته شده با نانوذرات در قياس با تركيبات توده‌اي را نشان مي‌دهد، به‌نحوي كه ضخامت نيم‌لايه به ميزان 48 (37) درصد براي نمونه‌ي اكسيدبيسموت و 36 (21) درصد در نمونه‌ي اكسيدآهن براي پرتوهاي گاماي ساطع شده از چشمه‌ي Cs137 (Co60) است.

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 half-layer 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.