Çeşitli lastik ve alçı malzemelerin nötron parçacıklarına karşı zırh malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Teknolojinin ilerlemesine paralel olarak günümüz dünyasında radyasyon içeren uygulamalar yaygınlaşmıştır. Bu durum insanların yıl boyunca radyasyona maruz kalma sürelerini de artırmıştır. Özellikle enerji sektöründeki arayışlar sonucunda nükleer enerji, temiz bir enerji kaynağı olarak, ön plana çıkmış ve dünya çapında üretilen enerji içerisinde nükleer enerjinin oranı gittikçe yükselmiştir. Bilindiği gibi nükleer reaktörlerde nötron parçacıkları salınımı olmakta ve muhtemel kazalara karşı nötron zırh malzemelerine gereksinim duyulmaktadır. Diğer taraftan, kanser tedavisinde etkili bir yöntem olarak kabul gören bor nötron yakalama tedavisi (BNCT) uygulamalarında nötron parçacıkları kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında hızlı nötronlara karşı kullanılabilecek ucuz ve uygulanabilir bir zırh malzemesi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Zırh malzemesinin tasarımı için alçı, parafin, çelik örgü ile güçlendirilmiş atık otomobil lastiği ve harç kullanılmıştır. Bu malzemeler kullanılarak 26 farklı numune üretilmiştir. Üretilen numuneler, 241Am-Be nötron kaynağı kullanılarak radyasyona maruz bırakılmıştır. Nötron eşdeğer doz ölçümleri elde edildikten sonra her bir numune için doz transmisyonu ve makroskopik tesir kesiti hesaplanmıştır. Deneylerin yanı sıra nötronun numuneler ile etkileşiminden sonra üretilen radyoizotoplar, GEANT4 kiti ile simüle edilmiştir. Transmisyon deneylerinin sonucunda nötron parçacıklarına karşı en iyi ilk üç malzemenin sırasıyla sade atık lastik numunesi ( ? =0,2189 cm-1), parafin numunesi ( ? =0,0986 cm-1) ve harç-lastik-alçı sandviç yapısının ( ? =0,0622 cm-1) olduğu söylenebilir. Çalışmanın önemli bir çıktısı ise özellikle ülkemizde belirli bir süre kullanıldıktan sonra doğaya atılarak yüksek derecede çevre kirliliğine yol açan atık otomobil lastiklerinin geri dönüşümünün sağlanmasıdır.

In today's world applications involving radiation have become widespread in parallel with the advancement of technology. This condition also increased the exposure times of people with during the year. Nuclear energy came to the fore as a source of clean energy as a result of pursuits especially in the energy sector and Ratio of the nuclear energy in the produced energy worldwide has increased steadily. As is well known neutron particles are emitted from the nuclear reactors and neutron shielding materials are needed against probable accidents. On the other hand, neutron particles are used in boron neutron capture therapy (BNCT) applications recognized as an effective method for the treatment of cancer. The aim of this study is to produce a cheap and applicable fast neutron shielding material. Gypsum, paraffin wax, waste car tires reinforced with steel mesh and mortar were used for shielding material design. 26 different samples were fabricated using by these materials. Produced samples were irradiated using 241Am-Be neutron source. Dose transmissions and macroscopic cross sections for each sample were obtained after neutron equivalent dose rate measurements. In addition to experiments, produced radioisotopes after neutron interactions with samples were simulated via GEANT4 Monte Carlo kit. As a result of the transmission experiments, it can be said that the top three of the best materials against neutron particles are bare waste tire sample ( ? =0,2189 cm-1), paraffin wax sample ( ? =0,0986 cm-1) and mortar-tire-gypsum sandwich structure ( ? =0,0622 cm-1), respectively. The most important objective of this study is to propose a new sector for the recycling of waste car tires especially in our country after a certain period of use by removing a high degree of nature, causing environmental pollution.