Моделювання транспорту фотонів в коді Serpent на прикладі розрахунку біологічного захисту
ARTICLE PDF

Ключові слова

коефіцієнт ослаблення, кратність ослаблення, фактор накопичення, біологічний захист, код Serpent

Як цитувати

Khotiaintseva, O., Khotiaintsev, V., Goliuk, M., NosovskyiА., & Gulik, V. (2021). Моделювання транспорту фотонів в коді Serpent на прикладі розрахунку біологічного захисту. Ядерна та радіаційна безпека, (4(92), 40-52. https://doi.org/10.32918/nrs.2021.4(92).06

Анотація

У статті продемонстровані можливості коду Serpent на основі методу Монте-Карло як ефективного надійного інструмента для розрахунку характеристик поля фотонного випромінювання і радіаційних параметрів. Розглядається біологічний захист зі звичайного бетону в бар’єрній геометрії і нормальне падіння фотонів від моноенергетичного джерела для набору енергій, характерних для випромінювання відпрацьованого ядерного палива. За допомогою коду Serpent розраховані кратність ослаблення випромінювання за дозою в повітрі і фактори накопичення (числовий, енергетичний і дозовий), проаналізована їх залежність від товщини захисту і від енергії фотонів. Одержані залежності відображають закономірності, характерні для проходження фотонного випромінювання через звичайний бетон біологічного захисту. Показано, що результати розрахунків кодом Serpent узгоджуються з наявними в науковій літературі даними, одержаними іншими методами, а також з результатами програми XCOM.

https://doi.org/10.32918/nrs.2021.4(92).06
ARTICLE PDF

Посилання

Shultis, J. K., Faw, R. E. (2005). Radiation shielding technology. Health Physics, 88(4), 297 p.

Mashkovich, V., Kudriavtseva, A. (1995). Ionizing radiation protection: handbook. Мoscow, Energoatomizdat, 495 p.

Akçalı, O., Caglar, M., Toker, O., Bilmez, B., Kavanoz, H., Icelli, O. (2020). An investigation on gamma-ray shielding properties of quaternary glassy composite (Na2Si3O7/Bi2O3/ B2O3/Sb2O3) by BXCOM and MCNP 6.2 code. Progress in Nuclear Energy, 125: 103364.

Romanenko, I., Holiuk, M., Nosovsky, A., Vlasenko, T., Gulik, V. (2019). New composite material based on heavy concrete and basalt-boron fiber for neutron radiation shielding properties. Nuclear and Radiation Safety. 2(82), 19-25. doi: 10.32918/nrs.2019.2(82).04.

Khotiayintsev, V., Gulik, V., Khotiayintseva, O., Aksonov, A., Pavlovych, V. (2017). Monte Carlo code Serpent calculation of the parameters of the stationary nuclear fission wave. Nuclear Physics and Atomic Energy, 18(3), 267-275. doi: 10.15407/jnpae2017.03.267.

Valtavirta, V., Tuominen, R. Validation and verification of the photon transport capabilities in Serpent 2.1.27. VTT research report VTT R 00494-17, VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, 2017.

Kaltiaisenaho, T. (2020). Photon transport physics in Serpent 2 Monte Carlo code. Computer Physics Communications, 252: 107143.

Mcconn, R., Gesh, C., Pagh, R., Rucker, R., Williams, R. (2011). Compendium of material composition data for radiation transport modeling. doi: 10.2172/1023125.

Berger, M. J., Hubbell, J. H., Seltzer, S. M., Chang, J., Coursey, J. S., Sukumar, R., Zucker, D. S., Olsen, K. (2010). XCOM: Photon cross section database. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. doi: 10.18434/T48G6X.

Akkurt, I., Akyıldırım, H., Mavi, B., Kilincarslan, S., Basyigit, C., (2010). Photon attenuation coefficients of concrete includes barite in different rate. Annals of Nuclear Energy, 37, 910 – 914.

Oto, B., Yildiz, N., Akdemir, F., Kavaz, E. (2015). Investigation of gamma radiation shielding properties of various ores. Progress in Nuclear Energy, 85, 391–403.

Sayyed, M. I., Tekin, H. O., Kilicoglu, O., Agard, O., Zaid, M. H. M. (2018). Shielding features of concrete types containing sepiolite mineral: Comprehensive study on experimental, XCOM and MCNPX results. Results in Physics, 11, 40–45.

Demir, F., Budak, G., Sahin, R., Karabulut, A., Oltulu, M., Un, A. (2011). Determination of radiation attenuation coefficients of heavyweight- and normal-weight concretes containing colemanite and barite for 0.663 MeV γ-rays. Annals of Nuclear Energy, 38, 1274–1278.

Sharifi, Sh., Bagheri, R., Shirmardi, S. P. (2013). Comparison of shielding properties for ordinary, barite, serpentine and steel–magnetite concretes using MCNP-4C code and available experimental results. Annals of Nuclear Energy, 53, 529–534.

Bagheri R., Moghaddam A. Kh., Yousefi A. (2017). Gamma-ray shielding study of light to heavyweight concretes using MCNP-4C code. Nuclear Science and Techniques, 28(2), 1-7.

Kirn, F. S., Kennedy, R. J., Wyckoff, H. O. (1954). The attenuation of gamma rays at oblique incidence. Radiology, 63, 94–104.

Eakins, J. (2007). An MCNP-4C2 determination of gamma source shielding. Health Protection Agency, Center for Radiation, Chemical and Environmental Hazards, Radiation Protection Division.

Fournie, E. M., Chilton, A. B. (1980). Gamma-ray buildup factors for concrete slab shields under slant incidence conditions. Nuclear Science and Engineering, 76(1), 66-69.