Εκτίμηση της δοσιμετρικής κατανομής μέσα σε δωμάτιο, εξαιτίας της ραδιενέργειας των οικοδομικών υλικών, με χρήση τεχνικών προσομοίωσης Monte-Carlo

Παναγόπουλος, Βασίλειος; Panagopoulos, Vasileios

dc.contributor.author	Παναγόπουλος, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Panagopoulos, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2017-11-16T10:31:44Z
dc.date.available	2017-11-16T10:31:44Z
dc.date.issued	2017-11-16
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45932
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7545
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Δοσιμετρική κατανομή	el
dc.subject	Οικοδομικά υλικά	el
dc.subject	Δωμάτια	el
dc.subject	Ραδιενέργεια	el
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Dose distribution	en
dc.subject	Building materials	en
dc.subject	Rooms	en
dc.subject	Radioactivity	en
dc.title	Εκτίμηση της δοσιμετρικής κατανομής μέσα σε δωμάτιο, εξαιτίας της ραδιενέργειας των οικοδομικών υλικών, με χρήση τεχνικών προσομοίωσης Monte-Carlo	el
heal.type	MasterThesis
heal.classification	ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/35bb91931a7b7ca0ca853c4b1db33e4032e6377b
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-20
heal.abstract	Όλα τα οικοδομικά υλικά περιέχουν ποσότητες ραδιοϊσοτόπων των φυσικών ραδιενεργών σειρών του ουρανίου και του θορίου, καθώς και του ραδιοϊσοτόπου του καλίου, συμβάλλοντας στην έκθεση του πληθυσμού σε φυσική ραδιενέργεια. Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η εκτίμηση της δοσιμετρικής κατανομής μέσα σε ένα δωμάτιο τυπικών διαστάσεων, εξαιτίας της ραδιενέργειας των οικοδομικών υλικών. Η δοσιμετρική αυτή κατανομή πραγματοποιήθηκε με χρήση τεχνικών προσομοίωσης Monte Carlo και συγκεκριμένα με χρήση του κώδικα PENELOPE 2011. Η εικονική γεωμετρική κατασκευή στην οποία πραγματοποιήθηκαν οι προσομοιώσεις είναι ένα δωμάτιο με εσωτερικές διαστάσεις 5m×4m×2.8m, με πάχος τοίχων, οροφής και δαπέδου 20cm, το οποίο διαθέτει μία πόρτα και ένα παράθυρο. Για τη συγκρότηση της πολύπλοκης γεωμετρίας του δωματίου χρησιμοποιήθηκαν δεκατρία διαφορετικά δομικά στοιχεία – “σώματα”. Τα δεκατρία σώματα, που συναποτελούν το δωμάτιο, ορίστηκαν ως πηγές όγκου. Ο κώδικας PENELOPE, με τη βοήθεια των “τυχαίων” αριθμών, κατανέμει ομοιόμορφα, σε όλο τον όγκο των πηγών, τους ραδιενεργούς πυρήνες και υπολογίζει τις τροχιές και τις πιθανές αλληλεπιδράσεις καθενός από τα εκπεμπόμενα από τους πυρήνες φωτόνια με τα δομικά συστατικά της ύλης. Στο εσωτερικό του δωματίου και σε απόσταση 140cm από το δάπεδο εκτείνεται σε όλο το μήκος και πλάτος του δωματίου ένας εικονικός ανιχνευτής δόσης, με το υλικό του οποίου αλληλεπιδρούν τα εκπεμπόμενα από τις πηγές όγκου φωτόνια (καθώς και πιθανά δευτερογενή σωμάτια), αποθέτοντας την ενέργειά τους. Με αυτόν τον τρόπο υπολογίζεται η αποτιθέμενη ενέργεια στο χώρο και γίνεται η εκτίμηση της δόσης. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν οκτώ προσομοιώσεις• μία για κάθε ενέργεια εκπεμπόμενων φωτονίων. Τρεις από αυτές εκπέμπονται από θυγατρικό πυρήνα της φυσικής ραδιενεργού σειράς του ουρανίου, τέσσερις από θυγατρικούς πυρήνες της φυσικής ραδιενεργού σειράς του θορίου, ενώ μία από αυτές από το ραδιενεργό κάλιο-40. Οι ενέργειες αυτές επιλέχθηκαν επειδή, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, είναι οι ενέργειες με τη μεγαλύτερη συνεισφορά στη δόση. Για κάθε μία από τις οκτώ ενέργειες, ο κώδικας PENELOPE υπολόγισε τη δοσιμετρική κατανομή στο δωμάτιο. Η γενική εικόνα που αποκομίζουμε είναι ότι όσο απομακρυνόμαστε από κάποιο τοίχο η αποτιθέμενη δόση μειώνεται. Για τον υπολογισμό της μέσης ετήσιας δόσης, λάβαμε υπόψη τους συντελεστές εκπομπής των φωτονίων που εκπέμπονται από τους θυγατρικούς πυρήνες των φυσικών ραδιενεργών σειρών του ουρανίου και του θορίου, καθώς και από το κάλιο-40, ενώ θεωρήσαμε ότι ο μέσος χρόνος διαμονής του πληθυσμού στο εσωτερικό των κτηρίων ανέρχεται στις 7000 ώρες ετησίως. Η μέση ετήσια δόση στο εσωτερικό του δωματίου εκτιμήθηκε στα (0.22±0.03)mSv. Η τιμή αυτή συγκρίθηκε με τη βιβλιογραφική τιμή των 0.25mSv που αντλήθηκε από την τεχνική έκθεση Radiation Protection 112 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Η τιμή των 0.22mSv που υπολογίσαμε ήταν αναμενόμενο να βρίσκεται λίγο χαμηλότερα από τη βιβλιογραφική τιμή καθότι στην προσομοίωση δεν λάβαμε υπόψη το συνολικό πλήθος των ενεργειών που εκπέμπονται από τους ραδιενεργούς πυρήνες, παρά μόνο οκτώ ενέργειες. Επιπλέον, η γεωμετρία που χρησιμοποιήσαμε περιλαμβάνει και δύο ανοίγματα στους τοίχους (πόρτα και παράθυρο), σε αντίθεση με τη γεωμετρία στην οποία βασίζεται το αποτέλεσμα της τεχνικής έκθεσης Radiation Protection 112 από όπου απουσιάζουν πόρτες ή παράθυρα, με συνέπεια την απόθεση και καταγραφή χαμηλότερων δόσεων, καθώς ο συνολικός όγκος των πηγών όγκου εμφανίζεται μειωμένος. Πάντως, η βιβλιογραφική τιμή βρίσκεται εντός των ορίων της στατιστικής αβεβαιότητας που συνοδεύει τον υπολογισμό μας.	el
heal.abstract	Most of building materials are naturally radioactive because they contain natural radionuclides of the Uranium and Thorium series and the radioactive isotope of Potassium. These radionuclides emit gamma rays which can be a source of external radiation exposure. This master thesis deals with the dosimetric distribution inside a typical room, as a result of the radioactivity of building materials. The dosimetric distribution was carried out using Monte Carlo simulation techniques, namely by using the PENELOPE 2011 code. The virtual construction in which the simulations were carried out is a typical 5m×4m×2.8m room with 20cm wall, ceiling and floor thickness. It has a door and a window and it is created by thirteen bodies which were defined as volume sources. The PENELOPE code uses “random” numbers to distribute the radionuclides uniformly in the volume sources and it calculates the trajectories and the possible interactions of each of the emitted photons into matter. At a distance of 140cm from the floor, a virtual dose detector extends over the entire length and width of the room and its material interacts with the emitted, from the volume sources, photons. Photons as well as secondary particles deposit their energy to the dose detector and in this way the dose distribution is estimated. We performed eight simulations in total. One simulation for each energy. Three of them are emitted from a daughter nucleus of the Uranium series, four of them from daughter nuclei of the Thorium series and one of them is emitted from the radioactive isotope of Potassium. The PENELOPE code estimates the dose distribution for each one of them. The higher doses become as a result of the superposition of the emitted radiation from two or more volume sources, while, generally the dose is reduced as the distance from the volume sources increases. In order to calculate the average annual dose we took into account the emission factors for each one of the photon energies that are emitted. We also considered that the average time that is spent by a person indoors is about 7000 hours per year. The estimation of the average annual dose indoors is (0.22±0.03)mSv. This value was compared with the 0.25mSv literature value from the technical report Radiation Protection 112 by the European Commission. We expected that the value of 0.22mSv, that we calculated, was slightly lower than the literature value, because we didn’t take into account the total number of the emitted photon energies, but only eight of them. Furthermore, the geometry that we used has a door and a window, in contrast with the European Commission’s geometry which has no openings in the walls, so the total volume of the volume sources of our simulations is lower. However, the literature value is within the uncertainty limits of our calculation.	el
heal.advisorName	Αναγνωστάκης, Μάριος	el
heal.committeeMemberName	Πετρόπουλος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Χίνης, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής. Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής και Εφαρμογών της	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	149 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true