Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Hassan Alamatsaz,Ahmad Shirani bidabadi
محمدحسن علامتساز (استاد راهنما) احمد شیرانی بیدابادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sajjad Marri
سجاد مری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
In this thesis, by means of MCNP code (Monte Carlo N Particle) that is based on monte carlo method, we are going to study the dependence of exposure buildup factors (EBFs) on depth of penetration for plane normal source in two layer shields of Pb, Fe, concrete and water. The dependence of EBFs on atomic number and energy in monolayer shields is also studied. So at first we studied the effect of atomic number on EBFs at 5 and 10 mean free path (mfp) in energy 0.5 and 10 MeV. In the next step we studied the effect of energy on EBFs at depth 1, 6 and 10mfp. In last step we obtained the EBFs in energy range of 0.5 – 10 MeV in three stages. First we obtained these EBFs without the effect of coherent scattering and bremsstrahlung and then by considering the effect of coherent scattering and at last we obtained them by considering the effect of both coherent scattering and bremsstrahlung radiation. According to the MCNP results, coherent scattering is important only in lower energies and high atomic number materials and we can ignore the effect of this interaction for low z-material and energies higher than 3MeV, because the cross section of this interaction at low energies is high. Also from the studying the effect of bremsstrahlung we can find that this interaction is important for high atomic number and in high energies and we can ignore the effect of this interaction for low z material in energies lower than 3MeV. For example coherent scattering at 4mfp for energy range of 0.5MeV – 10MeV in Pb changes EBFs from 28.29% in 0.5MeV to 0% in 10 MeV. These changes in Fe are from 8.47% in 0.5MeV to 0% in 10 MeV, in concrete from 2.43% in 0.5MeV to 0% in 10 MeV and in water from 1.11% in 0.5MeV to 0% in 10MeV. The bremsstrahlung in previous energy range and depth of penetration in Pb changes EBFs from 0.43% in 0.5MeV to 95.27% in 10 MeV. These changes in Fe are from 0.18% in 0.5MeV to 24.42% in 10 MeV, in concrete from 0.14% in 0.5MeV to 7.62% in 10 MeV and in water from 0% in 0.5MeV to 4.5% in 10 MeV. Therefor when we plot the EBFs by diagram we can see that the coherent scattering is important just for energy 0.5-1MeV and in this energy range bremsstrahlung is negligible and by increasing the energy to 3MeV, the effects of both are similar to each other and when we increase energy further, bremsstrahlung will become more important and coherent scattering negligible. Keyword : MCNP, monte carlo, exposure buildup factor, coherent scattering, bremsstrahlung, gamma ray, mean free path.
در این پایان نامه با استفاده از کد محاسباتی MCNPX که بر اساس روش مونت کارلو تهیه و تنظیم شده است، وابستگی ضرایب انباشت پرتوگیری تابش گاما به انرژی، عدد اتمی و عمق نفوذ برای چشمه های نرمال، تک جهت و صفحه ای همراه با محیط جاذب صفحه ای دو لایه آب، سرب، بتن و آهن محاسبه شده است. بنابراین ابتدا تاثیر عدد اتمی بر روی ضرایب انباشت در دو انرژی 5/0 و 10 مگاالکترون ولت و در اعماق 5 و 10 پویش آزاد با در نظر گرفتن تابش ترمزی و پراکندگی همدوس بررسی شد و در گام بعدی به بررسی تأثیر انرژی فوتون ها بر روی این ضرایب در مواد مختلف و اعماق نفوذ 1، 6 و 10 پویش آزاد پرداخته شده است. در گام آخر به بررسی تأثیر عمق نفوذ بر روی ضرایب انباشت پرداخته ایم. مرحله اخیر در سه مرحله و در انرژی های 5/0 تا 10 مگاالکترون ولت انجام شده است. در مرحله اول این ضرایب بدون تأثیر پراکندگی همدوس و تابش ترمزی محاسبه می شوند. در مرحله دوم پراکندگی همدوس در نظر گرفته می شود ولی همچنان تابش ترمزی در نظر گرفته نخواهد شد و در نهایت در گام سوم این ضرایب با در نظر گرفتن تابش ترمزی و پراکندگی همدوس محاسبه خواهند شد. نتایج به دست آمده از کد MCNPX برای حفاظ های تیغه ای شامل موادی همچون آب، سرب، بتن و آهن نشان دهنده این است که پراکندگی همدوس تنها در انرژی های پایین و در مواد با عدد اتمی بالا مؤثر است و با افزایش انرژی فوتون این برهمکنش اهمیت خود را از دست خواهد داد و تأثیری بر روی ضرایب انباشت نخواهد داشت. دلیل این موضوع را می توان سطح مقطع بزرگ پراکندگی فوتون در انرژی های پایین دانست. در ضمن از بررسی تأثیرات تابش ترمزی بر روی این ضرایب متوجه می شویم که این برهمکنش در انرژی ها و عدد اتمی کوچک اهمیت ندارد ولی با افزایش انرژی و عدد اتمی اهمیت این برهمکنش نیز افزایش می یابد. برای مثال درصد تأثیر برهمکنش همدوس در عمق mfp4 و در انرژی های 5/0، 1، 3، 5، 6، 8 و 10 مگاالکترون ولت در محیط سرب از 29/28 در انرژی MeV5/0 تا صفر در انرژی MeV10، آهن از 47/8 در انرژی MeV5/0 تا صفر در انرژی MeV10، بتن از 43/2 در انرژی MeV5/0 تا صفر در انرژی MeV10 و در آب از 11/1 در انرژی MeV5/0 تا صفر در انرژی MeV10 تغییر می کند همچنین برای برهمکنش تابش ترمزی درصد تأثیر در محیط سرب از 43/0 در انرژی MeV5/0 تا 27/95 در انرژی MeV10، آهن از 18/0 در انرژی MeV5/0 تا 42/24 در انرژی MeV10 ، بتن از 14/0 در انرژی MeV5/0 تا 62/7 در انرژی MeV 10 و آب از صفر در انرژی MeV5/0 تا 5/4 در انرژی MeV10 تغییر می کند. بنابر این هنگامی که ضرایب انباشت به دست آمده دراین سه مرحله را برای یک ماده به صورت نمودار ترسیم کنیم متوجه خواهیم شد که از انرژی 5/0 تا 1 مگاالکترون ولت برهمکنش همدوس مهم و تابش ترمزی بی اهمیت است و در انرژیMeV3 اهمیت این دو برابر می شود و با افزایش انرژی تابش ترمزی مهم و برهمکنش همدوس کم اهمیت خواهد شد. واژه های کلیدی : MCNPX، مونت کارلو، ضرایب انباشت پرتوگیری، پراکندگی همدوس، تابش ترمزی، تابش گاما، پویش آزاد میانگین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی