Güçlendirilmiş üçlü kompozitlerin gama radyasyonu zırhlama özelliklerinin belirlenmesi
Determination of gamma radiation shielding properties of reinforced ternary composites
Yazar: ERDAL SAĞ
Danışman: PROF. DR. FERDİ AKMAN
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZET

Bu çalışmada; radyasyon zırhlama özelliklerini geliştirmek amacıyla doymamış polyester tabanlı ve inorganik bileşikler ile katkılanmış polimer kompozitler hazırlanmış ve bunların gama radyasyonu zırhlama özelikleri incelenmiştir. Bağlayıcı olarak doymamış polyester reçinenin, dolgu malzemesi olarak da ferro-krom ve manganez (Mn), molibden disülfür (MoS2) veya bizmut oksiklorür'ün (BiOCl) kullanıldığı üçlü kompozitler üretilmiştir. Doymamış polyester reçine, kobalt oktoat (%6) ve metil etil keton peroksit kullanılarak polimer matriks elde edilmiştir ve dolgu malzemeleri belirli oranlarda bu polimer matrikse katkılanmıştır. Üretilen kompozitlerin radyasyon zırhlama özelliklerini incelemek için radyasyon koruma verimi, radyasyon geçirme oranı, kütle ve lineer azaltma katsayıları, yarı kalınlık değeri, onda-bir kalınlık değeri, ortalama serbest yol, moleküler, atomik ve elektronik tesir kesitleri, etkin atom numarası, etkin elektron yoğunluğu ve etkin iletkenlik parametreleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar 276,4 keV ile 1332,5 keV foton enerjisi aralığında 22Na, 60Co, 133Ba ve 137Cs radyoaktif kaynaklarından yayımlanan dokuz farklı enerjide ve HPGe detektörü yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, WinXCOM kullanılarak oluşturulan teorik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Radyasyon zırhlama parametreleri orta ve yüksek enerji bölgelerinde incelendiğinde, FeCrBi50 ile kodlanmış polimer kompozitin diğerlerine göre daha iyi bir radyasyon zırh malzemesi olduğu yapılan çalışmalar sonucunda bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler: Radyasyon zırhlama; HPGe detektör; WinXCOM; Polimer kompozit; manganez; molibden disülfür; bizmut oksiklorür.

Abstract:
ABSTRACT

In this study, in order to improve radiation shielding properties, unsaturated polyester-based polymer composites doped with inorganic compounds were prepared and their gamma radiation shielding properties were investigated. Ternary composites have been produced using unsaturated polyester resin as binder and ferro-chromium and manganese (Mn), molybdenum disulfide (MoS2) or bismuth oxychloride (BiOCl) as filler materials. A polymer matrix was obtained by using unsaturated polyester resin, cobalt octoate (6%) and methyl ethyl ketone peroxide, and filling materials were added to this polymer matrix in certain proportions. To investigate the radiation shielding properties of the produced composites, radiation shielding efficiency, radiation transmission rate, mass and linear attenuation coefficients, half  value layer, tenth value layer, mean free path, molecular, atomic, and electronic cross-sections, effective atomic number, effective electron density, and effective conductivity parameters were determined. Experimental studies were carried out at nine different energies emitted from 22Na, 60Co, 133Ba and 137Cs radioactive sources in the photon energy range between 276.4 keV and 1332.5 keV and with the help of an HPGe detector. The obtained experimental results were compared with the theoretical results created using WinXCOM. When radiation shielding parameters were examined in medium and high energy regions, it was found that polymer composite coded as FeCrBi50 were better radiation shielding materials than others.

Keywords: Radiation shielding; HPGe detector; WinXCOM; Polymer composite; manganese; molybdenum disulfide; bismuth oxychloride.