Proton hızlandırıcıları ve radyoizotop üretimi
Proton accelerators and radioisotope production
Yazar: ALPER BUĞRA ARSLAN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tez çalışmasında uranyum karbür yakıtlı hızlandırıcı sürücülü sistemlerde nötron kaynaklı radyoizotop üretimi araştırıldı. Hızlandırıcı sürücülü sistem silindirik bir geometride tasarlandı. Bu yapı içeriden dışarıya doğru sırasıyla hedef (kurşun bizmut ötektik, LBE), radyoizotop üretim kısmı (RIP), grafit ve boron karbür (B4C) tabakalarından oluşturuldu. Radyoizotop üretim kısmı on eşit bölgeye ayrıldı. İlk beş bölgeye bakır çubuklar konulduğunda bakır izotoplarının düşük tesir kesitine ulaştıkları görüldü. Son beş bölge ise yüksek tesir kesitine sahip radyoizotoplar seçildi. Bu son kısma konulan radyoizotop çubukları; altın, kobalt, holmiyum, renyum, skandiyum ve tulyum izotoplarıdır. Radyoizotop üretimi kısmındaki ilk beş bölgedeki karışımın oranı %30 H2O, %35 Cu, %25 UC ve %10 C/C şeklinde ayarlanmıştır. Son beş bölümde aynı oranlar muhafaza edilmiş olup yalnızca bakır yerine yüksek tesir kesitine sahip diğer radyoizotoplar ayrı ayrı konulmuştur. Bütün bölgelerde ortak olarak bulunan uranyum karbür yakıtındaki zenginleştirilmiş uranyum oranını değiştirerek hızlandırıcının keff değeri 0.98 civarında tutulmuştur. Hızlandırıcılı sürücülü sisteme 1 GeV'lik proton demeti gönderildiğinde yaklaşık olarak 25-30 tane nötron üretiminin gerçekleştirildiği görüldü. Bütün nötronik hesaplamalar LA150 data kütüphanesini kullanan yüksek enerjili 'Monte Carlo N Participle Transport' kodu ile yapılmaktadır. Sonuç olarak kavramsal Hızlandırıcı Sürücülü Sistem, yüksek nötronik performansa sahiptir ve büyük ölçekli radyoizotop üretimi gerçekleşmiştir.

Abstract:
In this thesis, neutron-induced radioisotope production was investigated in the accelerator driven systems fuelled with uranium carbide. Accelerator driven system was designed with cylindrical geometry. This structure from the inside to outward, respectively, target (lead bismuth eutectic, LBE), layer of radioisotope production (RIP) were graphite and boron carbide (B4C) layers was created. Production of radioisotopes were divided into ten equal regions. When placed in the top five of the copper bars it was found to have low cross-section of the copper isotopes. The region was selected for the last five radioisotope capable of high cross-section. This last portion placed radioisotopes bars; gold, cobalt, holmium, rhenium, scandium and thulium isotopes. Ratio of the mixture in the first five of the production of radioisotope % 30 H2O, % 35 Cu, % 25 UC and 10 % C / C is adjusted. The last five chapters in the same ratios have been maintained only other radioisotopes with a high cross-section instead of copper were placed one by one. All areas of the accelerator by changing the ratio of uranium enriched uranium carbide fuel in common keff value of 0.98 was maintained. In order to produce more neutrons (about 25-30 neutrons per 1 GeV proton), the target is irradiated with a continuous beam of 1 GeV protons. All high-energy neutron calculations using LA150 data library 'Monte Carlo N Participle transport is performed by code. Finally, conceptual accelerator driven system has high neutronic performance and realize large scale radioisotope production.