Güncel nükleer uygulamalara yönelik yeni nesil epoksi tabanlı nötron zırhlarının geliştirmesi

Abstract

Günümüzde teknolojinin gelişmesi ile birlikte canlıların radyasyona maruziyeti her geçen gün artmaktadır. Bu artış ile birlikte zırhlama yöntemlerine yönelik yapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları da hız kazanmıştır. Epoksi nükleer zırh olarak oldukça popüler bir malzemedir. Bol, ucuz, hafif ve dayanıklı olması epoksiyi radyasyon zırhlama teknolojisi için mükemmel bir seçenek haline getirmiştir. Bu nedenle bu çalışmada epoksi tabanlı kompozit zırh malzemelerinin radyasyon zırhı olarak geliştirilmesi konusu çalışılmıştır. Demir (Fe), tantal (Ta), toryum (Th), tungsten karbür (WC) ve bizmut (Bi) tozlarının %10'luk artan oranlarda epoksi reçinesine karıştırıldığı simüle eldilerek elde edilen hedef numunelerin 4,5 MeV enerjili nötronlar ile bombardımana tutulması sonucu tesir kesitleri hesaplanmış ve radyasyon zırhlama açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca reaksiyon sonucunda ortaya çıkan diğer ürünler de enerji aralıkları ile birlikte tahmin edilmiştir. Bu hesaplamalar GEANT4 Monte Carlo Hesaplama Kodu kullanılılarak yapılmıştır. Hesaplama sonucunda %40 epoksi ve %60 tantal içeren kompozit en iyi nötron zırhı olarak belirlenmiştir.

Today, with the development of technology, radiation exposure level is increasing day by day. Along with this increase, research and development studies on shielding methods have been also accelerated. Epoxy is a quite rather popular material as a nuclear shield. Due to abundance, cheapness, ligtness and durability, epoxy is an excellent option for shielding technology. Therefore designing concept of epoxy based composite materials as radiation shields were studied in this study. Samples by simulating of at a increasing rate of ten percent of iron (Fe), tantalium (Ta), thorium (Th), tungsten carbide (WC) ve bismuth (Bi) powder mixed with epoxy, were irradiated by 4,5 MeV energetic neutron irradiation and cross section were calculated and evaluated in terms of shielding. In addition, other product nuclei and particles and their energy ranges that occur as a result of the reaction have been estimated. Calculations were made by GEANT4 Monte Carlo simulation code. As a result of calculations, the composite containing 40% epoxy and 60% tantalium has obtained as the best neutron-shield.