Polimer ve metal matrisli kompozitlerin gama ışını zırhlama malzemesi olarak etkinliklerinin araştırılması

Abstract

Günümüzde yaygınlaşan nükleer uygulamalardan dolayı bu alanlarda çalışan insanların radyasyona maruz kalmaları kaçınılmaz bir gerçektir. Bu yüzden de maruz kalınan radyasyonun etkisini azaltabilmek için zırhlama büyük önem taşımaktadır. Genel olarak literatürdeki çalışmalar incelendiğinde zırhlama sistemleri veya teknikleri kurşun içermektedir. Ancak kurşun hem toksik etkisi hem de kişisel zırhlama için ağır olması nedeniyle ideal bir zırh malzemesi olarak değerlendirilmemektedir. Bu nedenle hem toksik etkisi daha az olan, doğada zamanla kaybolan hem de kişisel olarak kullanılabilecek ve daha hafif materyale sahip olan zırhların geliştirilmesi önem arzetmektedir. Bu çalışmada çeşitli polimer ve metal matrisli kompozitlerin gama ışını zırhlama malzemesi olarak etkinliklerinin araştırılması ve değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Nükleer teknolojide önemli bir konu olan radyasyon zırhlamasına yönelik olarak, çalışılan polimer ve metal matrisli kompozitlerin gama radyasyonu karşısındaki davranışlarının araştırılması amacıyla Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü Nükleer Fizik Araştırma Laboratuvarı imkanları dahilinde bulunan Cs-137,Co-60, Na-22 ve Am-241 gama radyoizotop kaynakları ile 3" x 3" boyutlarında NaI(TI) sintilasyon dedektörü kullanılarak gama transmisyon (geçirgenlik) tekniğine uygun olarak hazırlanan deney düzeneğinde spektrumlar alınmıştır ve bu spektrumlardan elde edilen veriler kullanılarak çalışılan soğurucu kompozit malzemelerin gama radyasyonunu zayıflatma etkilerini tanımlamada kullanılan parametrelerden lineer zayıflatma katsayısı(μ), ortalama serbest yol (MFP), yarı değer kalınlığı (HVL) ve onda bir değer kalınlığı(TVL) ile ilgili gerekli hesaplamalar ve analizler yapılmıştır.

Exposure to radiation is an inevitable reality for those working in the nuclear industry, due to the widespread use of nuclear applications today. Therefore, shielding is of great importance in order to reduce the effect of the radiation exposure. When the studies in the literature are examined in general, it can be observed that shielding systems or techniques typically involve lead. However, lead is not considered an ideal armor material due to its toxic effects and heaviness for personal protection purposes. Therefore, it is important to develop armors that have less toxic effects, degrade over time in nature, can be used personally, and have lighter materials. The aim of this study is to investigate and evaluate the effectiveness of various polymer and metal matrix composites as gamma radiation shielding materials. To investigate the behavior of polymer and metal matrix compositesagainst gamma radiation, which is an important topic in nuclear technology and radiation shielding, spectra were obtained using Cs-137, Co-60, Na-22, and Am-241 gamma radioisotope sources and a 3" x 3" NaI(TI) scintillation detector in an experimental setup prepared according to the gamma transmission (attenuation) technique, which was available in the Nuclear Physics Research Laboratory of the Physics Department of Bursa Uludag University. Using the data obtained from these spectra, calculations and analyses were carried out for the parameters used to describe the gamma attenuation effects of the studied shielding composite materials, namely linear attenuation coefficient (μ), mean free path (MFP), half-value layer (HVL), and tenth-value layer (TVL).