Kompozitní materiály se zvýšeným koeficientem lineárního zeslabení ionizujícího záření
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
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.
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.
Description
Keywords
Ionizující záření, záření gama, radioaktivita, stínící vlastnosti, lineární koeficient zeslabení, částicový kompozit, nenasycená polyesterová pryskyřice, Ionizing radiation, gamma ray, radioactivity, shielding properties, linear attenuation coefficient, particulate composite, unsaturated polyester resin
Citation
NOVOTNÝ, K. Kompozitní materiály se zvýšeným koeficientem lineárního zeslabení ionizujícího záření [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)
Date of acceptance
2023-05-30
Defence
Student při prezentaci práce na téma Kompozitní materiály se zvýšeným koeficientem lineárního zeslabení ionizujícího záření nejdříve seznámil komisi s hlavními cíli práce a materiály pro přípravu vzorků. Následně vysvětlil měření lineárního koeficientu zeslabení a použitou přípravu vzorku. Poté ukázal výsledky týkající se měření viskozity, houževnatosti, snímky z elektronového mikroskopu a měření lineárního koeficientu zeslabení. V rámci prezentace výsledků srovnával především získané hodnoty s hodnotami získanými výpočtem. V závěru zhodnotil získaná data s teoretickými a byl komisí vyzván k odpovědím na otázku oponenta:
1) Čím si vysvětlujete posun maxima exotermního píku pro vzorek UPEG na Obr. 10 v porování s ostatními kompozity?
2) Proč byla koncentrace plniva EG v kompozitu UPEG nejnižší v porovnání s otatními vzorky?
3) Nečekaně slabou stínící schopnost kompozitu s EG připisujete nerovnoměrné distribuci EG v UP. Jakým způsobem by bylo možné tento hendikep napravit?
Po zodpovězení otázek komise položila studentovi tyto otázky:
1) Jaký je poločas rozpadu Cs a Co?
2) Kde vznikla tato práce?
3) Jaké jsou aplikace tohoto materiálu?
4) Dovedl byste srovnat vlstnosti Vašeho materiálu s konvenčně používanými materály?
Na všechny otázky student výborně odpověděl a prokázal velmi hluboké znalosti oboru.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení