Kompozitní materiály se zvýšeným koeficientem lineárního zeslabení ionizujícího záření

Abstract

Ionizující záření nachází mnoho uplatnění v oblastech zdravotnictví, potravinářství, jaderné energetiky a dalších, ale ve větších dávkách představuje velké nebezpečí pro lidské zdraví. V této práci byly připraveny kompozitní materiály se zvýšenou schopností absorpce ionizujícího gama záření. Nenasycená polyesterová pryskyřice byla vyztužená anorganickými plnivy obsahujícími mimo jiné bismut nebo baryum. Morfologie vzorků byla prozkoumána elektronovou rastrovací mikroskopií. Teoretické hodnoty hmotnostních koeficientů zeslabení kompozitů byly vypočteny programem XCOM pro energie fotonů 662 keV a 1253 keV. Experimentálně bylo měřeno zeslabení intenzity gama záření zdrojů 137Cs a 60Co. Z experimentálních dat byly stanoveny lineární koeficienty zeslabení a polotloušťky připravených materiálů. Přídavkem plniv byly zlepšeny stínící vlastnosti matrice. Nejvyšších hodnot hmotnostních a lineárních koeficientů dosáhl kompozit s obsahem oxidu bismutitého. Byla zjištěna dobrá shoda experimentálních a teoretických výsledků. Navíc bylo posouzeno, jakým způsobem ovlivnil přídavek plniv rázovou houževnatost.Ionizing radiation has many useful applications in the fields of healthcare, food industry, nuclear energy and others but poses a hazard to human health in higher doses. In this work, composite materials with enhanced ionizing radiation attenuation properties were prepared. Unsaturated polyester resin was reinforced with inorganic fillers containing elements such as bismuth or barium. Morphology of the samples was studied using scanning electron microscopy. Theoretical values of mass attenuation coefficients were obtained for photon energies 662 keV and 1253 keV using the XCOM software. The attenuation of ionizing gamma radiation was experimentally measured using radioactive sources 137Cs and 60Co. Linear attenuation coefficients and half value layers of the materials were determined using the obtained data. Addition of the fillers improved the shielding properties of the matrix. Composite containing bismuth oxide achieved the highest values of linear and mass attenuation coefficients. The experimental results were found to be in good agreement with theoretical values. Moreover, influence of the fillers on impact toughness has been evaluated.