Polyester matrisli bor karbür takviyeli nötron radyasyonu zırhlama malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Boron carbide reinforced polyester matrised neutron radiation shielding material development and characterization
Yazar: TUNCAY TUNA
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Geçtiğimiz yüzyılın başlarından bu yana, radyasyonla yapılan çalışmalar; tıp, sanayi, eğitim ve AR-GE alanları gibi pek çok alanda insanlığın faydasına olacak gelişmelere kapı aralamıştır. Bununla birlikte kontrolsüz bir şekilde maruz kalındığında radyasyon, canlı sağlığını tehdit edebilme özelliğine sahiptir. İyonlaştırıcı radyasyon; parçacık radyasyonu ve elektromanyetik radyasyon olarak ayrılmaktadır. Bunlar ise; alfa, beta, gama, nötron radyasyonu ve X-ışınları olarak çeşitli özelliklerde sıralanabilir.
Çalışmada, radyasyon çeşitleri arasında giriciliği en yüksek ve canlı sağlığı için en tehlikeli radyasyon türü olan nötron radyasyonuna karşı zırhlama malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu sebeple öncelikle, nükleer reaktörlerin gelişimine ve radyasyonun çeşitlerine değinilmiştir. Radyasyondan korunma prensipleri anlatılmış, nötron radyasyonu üzerinde ise özellikle durulmuştur. Akabinde, deneysel olarak zırhlama özelliklerini inceleyeceğimiz kompozit malzemenin seçim kriterleri, malzeme özellikleri ve hazırlanması anlatılmıştır.
Deneysel çalışmalarda; ağırlıkça %10-%50 arası B4C içeren 20, 40 ve 60 mm'lik numuneler hazırlanmış ve bu numunelerin karakterizasyonu yapılarak nötron zırhlama özellikleri çalışılmıştır. Safsızlık analizleri, mikro yapı incelemeleri ve nötron zırhlama kabiliyetleri araştırılan kompozit malzemenin kalınlık oranı arttıkça zırhlama kabiliyetinin arttığı görülmüştür ayrıca malzeme içeriğindeki B4C oranı %30'a kadar arttırıldıkça zırhlama oranı artmış %40 ve %50'ye çıkıldığında az miktarda düşme görülmüştür. 
Fluka Monte Carlo (MCNP-5) kodu ile, yapılan çalışmanın simülasyonu gerçekleştirilmiş ve deneysel verilerle simülasyon sonucu elde edilen veriler kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; 10B açısından zenginleştirilmemiş doğal bor içeren B4C-Polyester zırhlama malzemesiyle yüksek zırhlama oranlarına çıkılabildiği görülmektedir.

Abstract:
Since the beginning of the past century, radiation studies such as medicine, industry, education, and R&D fields have opened doors to developments that will benefit many people. However, radiation has the ability to threaten the health of living organisms when exposed uncontrollably. Ionizing radiation can be divided into two main categories; particle radiation and electromagnetic radiation. These are; alpha, beta, gamma, neutron radiation and X-rays and they have different characteristics.
In this study, we work on the development of a radiation shielding material and its characterization against the most dangerous and penetrative radiation type for human body; neutron radiation. In this manner, we fistly mention the development of nuclear reactors and radiation types. The procedures of radiation protection have been explained and we talk about specially neutron radiation. Afterward, the material selection criterias, the properties of materials and preparing steps of specimens that we analyzed the shielding properties were mentioned.
In the experimental studies, 10 to 50 wt. % B4C reinforcement 20, 40 and 60 mm-thick specimens were prepared and neutron shielding capabilities of boron carbide (B4C) reinforced polyester matrix materials were investigated because of the excellent properties, like nonradioactive capturing, of boron carbide against neutron radiation and their characterization were studied with various characterization methods. After metallographic determination of microstructure, impurity analysis and neutron absorbtion characterizations, it was observed that, shielding capability of the composite material increased with increasing its thickness furthermore when the amount of B4C reinforcement was increased, the shielding rate also increased, but when it was increased up to 40 and 50 %, a slight decrease was observed in the shielding rate. 
The simulation of the study, Fluka Monte Carlo (MCNP-5) was made, and experimental data were compared with those obtained by the simulation. The result we find out from this table is; we reached large
 absorption ratios with our specimens which contains unriched 10B, "B4C-Polyester" shielding material.