Master's Thesis

Composite materials with enhanced coefficient of linear attenuation of ionizing radiation

Final Thesis 16.98 MB Appendix 292.41 kB

Author of thesis: Ing. Kamil Novotný

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: Mgr. František Kučera, Ph.D.

Reviewer: Ing. Josef Petruš, Ph.D.

Abstract:

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.

Keywords:

Ionizing radiation, gamma ray, radioactivity, shielding properties, linear attenuation coefficient, particulate composite, unsaturated polyester resin

Date of defence

30.05.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of 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.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Materials Science

Study programme

Chemistry and Technology of Materials (NPCP_CHTM)

Composition of Committee

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)

Supervisor’s report
Mgr. František Kučera, Ph.D.

Student zpracoval DP samostatně, dosáhl pozitivních výsledků, zejména kladně lze hodnotit predikci výsledků a následné experimentální ověření dosažených výsledků. Student se úspěšně vypořádal s omezeným časem na řešení DP v důsledku zahraniční stáže zvýšenou aktivitou při řešení. Celkově hodnotím DP stupněm výborně/A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce B
Celkový přístup k řešení úkolů B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Josef Petruš, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá výzkumem kompozitních materiálů se zvýšeným koeficientem lineárního zeslabení ionizujícího záření. Literární rešerše se možná zbytečně více soustředí na popis typů záření a jejich detekci, než samotným polymerním a kompozitním materiálům, které jsou schopné záření stínit. Praktická část je členěna logicky a přehledně. Velkým přínosem je srovnnání experimentálních dat s dat zísanými softwarovým modelováním. Některé pasáže diskuze naměřených dat by zasloužily lepší popis pozorovaných fundamentálních jevů a závislostí.
Předložená diplomová práce splňuje veškerá potřebná kritéria a svou kvalitou ji lze doporučit k obhajobě. Navrhuji hodnocení A - výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Čím si vysvětlujete posun maxima exotermního píku pro vzorek UPEG na Obr. 10 v porování s ostatními kompozity?
  2. 2) Proč byla koncentrace plniva EG v kompozitu UPEG nejnižší v porovnání s otatními vzorky?
  3. 3) Nečekaně slabou stínící schopnost kompozitu s EG připisujete nerovnoměrné distribuci EG v UP. Jakým způsobem by bylo možné tento hendikep napravit?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová