İzotropik nötron alanında ışınlanan sonlu silindir numune geometrisi için numune miktarı ile termal nötron öz soğurma faktörünün ilişkisi

Abstract

İZOTROPİK NÖTRON ALANINDA IŞINLANAN SONLU SİLİNDİR NUMUNE GEOMETRİSİ İÇİN NUMUNE MİKTARI İLE TERMAL NÖTRON ÖZ SOĞURMA FAKTÖRÜNÜN İLİŞKİSİ (YÜKSEK LİSANS TEZİ) Mustafa Güray BUDAK GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AĞUSTOS 2002 ÖZET Termal nötron öz-soğurma etkisi, yüksek nötron soğurma tesir kesitli elementlerin nisbeten büyük miktarlardaki numunelerinin nötronlarla bombardımanı sırasında, ihmal edilemez derecedeki değerlere ulaşabilir. Bu nedenle, nötron aktivasyon analizlerinde doğru sonuçlar elde etmek için nötron öz-soğurma etkileri elimine edilmeli veya düzeltilmelidir. Termal ve epitermal nötronlar için öz-soğurma düzeltme faktörleri, çeşitli fiziksel ve nükleer değişkenlere bağlı olduğundan, gerek izotropik (yönden bağımsız) gerekse paralel demet halindeki nötron alanlarında ışınlanan dilim, küre, silindir gibi farklı geometrideki numuneler incelenirken uygun yaklaşımlar kullanılarak hesaplanmalıdır. Bu tezde, izotropik bir nötron alanında ışınlanan, sonlu silindir numune geometrisinde ve 0,2 ile 2,2 gram arasında değişen miktarlarda hazırlanan çok küçük taneli indiyum oksit için termal nötron öz-soğurma etkileri aktivasyon metodu ile incelenmiştir. 1 mm kalınlığındaki silindirik Cd kılıf içinde ve kadmiyum kılıf olmadan, çıplak olarak ışınlanan numuneler için İndiyum'un aktiviteleri yüksek saflıktaki germanyum (Ge) dedektörle ölçülmüştür. Ölçülen özgül aktivitelerden, izotropik nötron alanında ışınlanan sonlu silindir geometrisindeki numune için, ışınlanan numune miktarı ile termal nötron öz-soğurma faktörü arasında bir bağıntı önerilmiştir. Belirli bir boyuttaki sonlu silindirde, numune kütlesi ile ilişkilendirilen bu bağıntı deneysel sonuçlarla uyumludur. Teklif edilen bağıntı, izotropik nötron alanında ışınlanacak aynı numune geometrisi için, farklı soğurma tesir kesitine sahip çeşitli maddelere de uygulanabilir. Bilim Kodu : 404.04.01 Anahtar Kelimeler : Termal nötron, öz-soğurma, düzeltme faktörü, nötron aktivasyonu, indiyum, izotropik nötron. alanı Sayfa Adedi : 81 Tez Yöneticisi : Doç. Dr. Haluk Yücel

THE RELATIONSHIP OF SAMPLE MASS TO THERMAL NEUTRON SELF SHIELDING FACTOR FOR A FINITE CYLINDER SAMPLE GEOMETRY IRRADIATED IN AN ISOTROPIC NEUTRON FIELD ( M. Sc. Thesis) Mustafa Güray BUDAK GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCD2NCE AND TECHNOLOGY AUGUST 2002 ABSTRACT The neutron self-shielding of samples against thermal neutrons may occur substantially during neutron irradiations of relatively large amounts of elements with very high neutron absorption cross sections. Therefore, the use of neutron activation analysis to obtain accurate analytical results requires that neutron self-shielding effects be eliminated or corrected. Since the self-shielding correction factors for thermal and epithermal neutrons depend on various physical and nuclear parameters; they must be calculated for different sample geometries such as slab, sphere, cylinder etc. in both isotropic and beam neutron fields, using suitable models. An experimental study of thermal neutron self-shielding of the finely grained indium oxides ranging in large amounts from 0,2 to 2,2 g for a finite cylinder sample geometry in an isotropic neutron field has been made by activation technique. The induced specific activities of indium with a 1 mm-thick Cd shield case and without Cd were measured in a high pure Ge detector. From the measured results, a relationship between sample mass and thermal neutron self-shieldind factor for a finite cylinder geometry of sample for the case of isotropic neutron field is proposed. The obtained empirical relationship is in good agreement with the experimental results. The relationship, which depends on the sample mass and the macroscopic total cross section in a given size of a finite cylinder, is also applicable for various materials with different absorption cross sections for the same sample geometry for the case of isotropic neutron irradiation. Science code : 404.04.01 Key words : Thermal neutron, self-shielding, correction factor, neutron activation, indium, isotropic neutron field Page number : 81 Adviser : Assoc. Prof. Dr. Haluk YÜCEL