17123

17123

ساخت و بررسي ويژگي هاي حفاظت هسته اي نانوكامپوزيت هاي حاوي نانوساختارهاي فلزي و اكسيد فلزي

كارشناسي ارشد

فيزيك هسته اي

اسفندماه 1394

دكتر مجيد قجاوند - دكتر رضا پورصالحي

فناوري هاي نوين

چكيده حفاظت افراد در برابر پرتوهاي پر¬انرژي بخش ضروري در هر سامانه¬ي هسته¬اي است كه¬ يكي از بخش‌هاي اساسي در اين سامانه¬ها مواد جاذب پرتو است. مشكلات مواد سنتي جاذب پرتو چون سرب از قبيل سمي بودن و شرايط محدود عملياتي ايجاب مي‌كند تا موادي با قابليت جذب بالاي پرتو، متناسب با شرايط استفاده، به فهرست جاذب¬هاي فعلي اضافه شوند. از سويي با توسعه¬ي روزافزون فن¬آوري به¬ويژه فن‌آوري‌هاي بين‌ رشته‌اي نيازمند به استفاده از مواد چند منظوره خواهيم بود. يكي از مهم‌ترين رويكردها در توليد جاذب¬هاي جديد با قابليت¬هاي چندگانه استفاده از مواد مركب است. در دستگاه¬هاي پرتو پزشكي كه تنها بخشي از بدن فرد بايد پرتودهي شود و يا در كاربرد¬هاي صنعتي، به دليل حركت بعضي از قسمت¬هاي دستگاه، استفاده از حفاظ¬هاي سربي و قالب¬هاي بتني كه مستحكم و غيرقابل انعطاف هستند، مشكلاتي ايجاد خواهند كرد. در اين پژوهش سعي شده تا جاذ¬¬ب¬هاي غير سربي انعطاف¬پذير به‌منظور حفاظت در برابر پرتوهاي ايكس و گاما ساخته شود. سيليكون رابر به‌عنوان زمينه¬ي پليمري و نانو¬ذرات تنگستن و اكسيد¬بيسموت به‌عنوان پركننده مورد استفاده قرار گرفتند. با توجه به اينكه زمينه¬ي پليمري و نانوذرات در يكديگر قابل امتزاج بودند روش فرآوري محلول جهت آماده‌سازي نمونه انتخاب شد. آزمون ميكروسكوپ الكترون روبشي (SEM) به‌منظور شكل شناسي، آزمون كشش (Tensile-Test) جهت بررسي خواص مكانيكي و آزمايش ميزان تضعيف پرتو گاما انجام داده شد. نتايج آزمايش تضعيف نشان مي¬دهد كه حفاظ¬هاي نانوكامپوزيتي ساخته‌ شده از كارايي بالايي برخوردار هستند به‌طوري‌كه حفاظ سيليكون رابر – اكسيد¬بيسموت با ضخامت 215/ 0 سانتي‌متر و 70 درصد وزني پركننده توانست 82 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي آمرسيوم، 1/6 درصد فوتون¬هاي چشمه‌ي سزيوم و 6/3 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي كبالت را جذب كند و حفاظ سيليكون رابر – تنگستن با ضخامت 24/0 سانتي‌متر و 80 درصد وزني پركننده توانست 7/89 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي آمرسيوم، 2/9 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي سزيوم و 5/5 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي كبالت را جذب كند. نتايج آزمون كشش نشان مي¬دهد كه افزودن پركننده در نانوكامپوزيت¬هاي سيليكون رابر – اكسيد¬بيسموت موجب كاهش استحكام كششي و افزايش مدول يانگ مي¬شود. نتايج همين آزمايش براي نمونه¬هاي سيليكون رابر - تنگستن نشان¬دهنده¬ي افزايش مدول يانگ و استحكام كششي است. در نهايت با استفاده از كد مونت‌كارلو شبيه‌سازي را براي نمونه¬هاي تهيه شده به¬دست آورديم و نتايج به¬دست آمده را با نتايج تجربي مقايسه كرديم؛ كه اين كد نتايج تجربي را تأييد مي¬كند. واژه‌هاي كليدي: پرتو گاما، سيليكون رابر، اكسيد¬بيسموت، تنگستن، نانوكامپوزيت

1396/01/27

4/21/2019 12:00:00 AM

Abstract: Protecting people against rays with high energy is an important section in any device an​d nuclear system. A basic section in these systems is absorbent materials.The problems caused by traditional absorbents like lid is to be poisonous. Restricted conditions of the operation signify the importance of materials with high ray absorbing property, proportional to the condition. On the other hand, by progression in technology specially in bein reshte ei technology we need to use multi-purpose materials. Using the composites is an approach to produce new absorbents with multiple abilities. In radio medical devices that only a part of the body should be exposed to the ray o​r in industry, due to motions in some parts of the devices, using laden protectors an​d concert casts which are tough an​d inflexible lead to some problems. In this research flexible none laden absorbents are produced to protect people against X-ray an​d gamma-ray. Silicon is used as polymer ground an​d nano particles of tungsten an​d Bismuth oxide are used ad fillers. Since the polymer ground an​d nano particles are mixable, the method to process the solvent to prepare the sample was determined.The SEM test to detect morphology, the Tensile test to detect the mechanical properties an​d the test of determining the attenuating gamma ray were conducted. Results of attenuating the ray show that nano composites have high efficacy. The silicon raber- bismuth oxide with the thickness of 0.215 cm an​d 0.70 of total weight was able to absorb 82% of photons of amersium source, 6. 1% of photons of the source of Sezum an​d 3.6% of photon of the cobalt source. The silicon raber- tungsten with the thickness of 0.24 cm an​d 80% of total weight was able to absorb 89.7% of photon of the amersium source an​d 9.2% of photons of the sezum source an​d 5.5% of photons of the cobalt source. The results of tensile test show that adding the filler to the raber-bismoth oxide nano composites silicon leads to reduction in tensile strengthen an​d increase in Young module. The result of this test related to raber-tengsthan silicon samples show that there are increases in Young module an​d tensile strengthen. Finally, by using mont carlo code we obtained the simulation for the samples,then compared the results with experimental results. The results of our study verify the experimental results. Keywords: gamma ray, silicone rubber, bismuth oxide.tungsten,nanocomposite