Bursa mermerlerinin gama ışını zayıflatma özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Radyasyon insan hayatında büyük bir öneme sahiptir; tarımsal, endüstriyel, tıbbi ve gıda sterilizasyonu gibi çeşitli alanlarda kullanımı mevcuttur. Alfa, beta ve gama radyasyonları radyasyonun üç ana formudur. İyonlaştırıcı parçacıklara veya radyasyona maruz kalmak tüm canlılar için son derece zararlı olduğundan çeşitli zırh malzemeleriyle radyasyondan korunma, günümüz temel çalışmalarından birisi olarak kabul edilmektedir. Özellikle nükleer araştırmalarda gama ışınlarından korunmanın zorluğu, malzemelere nüfuz etmelerini kolaylaştıran yüksüz ve kütlesiz olma özeliklerinden kaynaklanır. Bu çalışmada, Türkiye'nin Marmara Bölgesi'nden bazı mermer türleri toplanmış ve bunların gama ışını zırhlama özellikleri, gama ışını transmisyon tekniği kullanılarak belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Bu malzemelerin sertlikleri ve bileşimleri, koruyucu bir kalkan olarak kullanılabilirliklerini düşünmemizi sağlamıştır. Kimyasal bileşimleri bilinen yedi çeşit doğal Türk Mermeri (TM)⁶⁰Co (1173,2 ve 1332,5 keV), ¹³⁷Cs (661,6 keV), ²⁴¹Am (59,5 keV) ve ²²Na (511 ve 1274,5keV) gama radyoizotop kaynaklarına karşı koruyucu malzeme olarak test edilmiştir. Buçalışmanın temel amacı, Türk mermerlerinin çeşitli enerjilere sahip gama ışınlarına karşı zırhlama özelliklerinin değerlendirilmesinde kullanılabilecek verilerin toplanmasına katkı sağlamaktır. Bu amaçla kütle zayıflatma katsayıları (MAC), lineer zayıflatma katsayıları(LAC), yarı-değer kalınlığı (HVL), onda-bir değer kalınlığı (TVL) ve ortalama serbest yol değerleri (MFP) gibi dikkate alınması gereken bazı temel gama ışını zayıflatma parametreleri, 3″x3″ NaI(TI) sintilasyon dedektörü ve çok kanallı analizör içeren gama ışını spektrometre sisteminden elde edilen deneysel verilerle hesaplanmıştır. Her bir mermer türüne ve kalınlığına ait, iyi istatistiklere sahip gama ışını spektrumu elde etmek için sayım süresi 3600 saniye olarak seçilmiştir. Çalışılan örneklerin zırhlamadaki etkinlikleri ile ilgili sonuçlar, bu tür malzemeler için literatürde mevcut olan sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

Radiation is extremely important in human life; it is used in a variety of agricultural, industrial, medical, and food sterilizing applications. Alpha, beta, and gamma radiations are the three main forms of radiation. Because exposure to ionizing particles or radiation is extremely harmful to all living creatures, radiation protection by shielding materials is regarded as one of the most essential studies. Especially, the challenge of protecting against the photons in nuclear research derives from the fact that gamma-ray has no charge and no mass, making it simple for them to penetrate materials. In this work, some marble types were collected from Marmara Region of Turkey, and their gamma-ray shielding characteristics were estimated by using gamma-ray transmission method. Their rigidity and their composition led us to consider their use as a protective shield. Seven kinds of natural Turkish Marbels (TM) with known their chemical compositions have been tested as shielding materials against ⁶⁰Co (1173,2 and 1332,5 keV), ¹³⁷Cs (661,6 keV), ²⁴¹Am (59,5 keV) and ²²Na (511 and 1274,5 keV) gamma radioisotope sources. The main goal of this experiment was to collect data that could be used to evaluate Turkish marbles and make predictions about how they might attenuate gamma-rays with several energies. Some essential attenuation parameters to be taken into account, such as mass attenuation coefficients (MAC), linear attenuation coefficients (LAC), half-value layers (HVL), tenth-value layers (TVL) and mean free path values were calculated by the experimental data derived from gamma-ray spectrometer system with 3″x3″ NaI(TI) scintillation detector and multichannel analyzer. For each type of marble and for each thickness the counting time was selected to be 3600 second to obtain the gamma-ray spectrum with good statistics. The results on shielding effectiveness of the studied samples were compared to that of available in literature for such kind of materials.