Alumina ve zirkonya esaslı seramiklerin nükleer zırhlama kabiliyetlerinin MCNP-X  kodu ile araştırılması
Investigation of nuclear shielding capabilities of aluminaand zirconia based ceramics with MCNP-X  code
Yazar: İLYAS ARAL
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM HAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜNYAMİN ALIM
Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Alumina (Al2O3) ve Zirkonya (ZrO2) seramikleri, Zirkonya ile sertleştirilmiş Alumina (ZTA) seramikleri (ZTA-10, ZTA-20, ZTA-30,ZTA-40, ZTA-50, ZTA-60, ZTA-70, ZTA-80 ve ZTA-90) ve Alumina ve Zirkonya içeren dört farklı seramik (S1, S2, S3 ve S4) malzemelerinin radyasyon zırhlama kabiliyetlerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda incelenen seramiklerin radyasyon zırhlama parametreleri arasında olan lineer azaltma katsayıları, kütle azaltma katsayıları, ortalama serbest yolları ve yarı-değer kalınlıkları dört farklı radyoaktif kaynaktan (Co-60, Cs-137, Ba-133 ve Na-22) yayımlanan ve iyi bilinen sekiz farklı foton enerjisi (1,332 MeV; 1,275 MeV; 1,173 MeV; 0,662 MeV; 0,511 MeV; 0,356 MeV; 0,303 MeV ve 0,276 MeV) için hem MCNP-X kodu ile hem de WinXCOM yazılımı ile ayrı ayrı hesaplanmıştır. İncelenen seramiklerin foton zırhlama performansları hakkında kayda değer bir değerlendirme yapabilmek için tüm hesaplamalar hem kurşun (Pb) metali hem de birçok nükleer uygulamada zırhlama malzemesi olarak yaygın bir şekilde kullanılan sıradan beton için de yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar hem foton enerjisine hem de incelenen seramiklerin kimyasal birleşimine bağlı olarak her iki bilgisayar program sonuçları ile birlikte karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan hareketle incelenen seramiklerin nükleer uygulamalar için alternatif zırh malzemesi olabilirlikleri değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to investigate the radiation shielding capabilities of Alumina (Al2O3) and Zirconia (ZrO2) ceramics, Zirconia Toughened Alumina (ZTA) ceramics (ZTA-10, ZTA-20, ZTA-30, ZTA-40, ZTA-50, ZTA-60, ZTA-70, ZTA-80 and ZTA-90), four different ceramics (S1, S2, S3 and S4) including Alumina and Zirconia materials. In accordance with this purpose, the linear attenuation coefficients, mass attenuation coefficients, mean free paths and half-value layers from radiation shielding parameters of the ceramics examined were calculated separetely by using MCNP-X code and WinXCOM software for the well-known eight photon energies (1.332 MeV; 1.275 MeV; 1.173 MeV; 0.662 MeV; 0.511 MeV; 0.356 MeV; 0.303 MeV and 0.276 MeV) emited from four different radioactive sources (Co-60, Cs-137, Ba-133 and Na-22). In order to make a satisfying assessment about radiation shielding performances of the ceramics examined, all calculations were also made for both lead (Pb) metal and ordinary concrete that is most commonly used as shielding material in many nuclear applications. The results obtained were evaluated comparatively with both computer program results depending on both photon energy and chemical combination of the ceramics examined. Based on the results obtained, the possibility of alternative shielding material of the present ceramics for the nuclear applications was evaluated.