Türk hızlandırıcı ve radyasyon laboratuarı (tarla, Ankara) civarında doğal radyoaktivite ölçümleri
Natural radioactivity measurements around the facility of turkish accelerator and radiation laboratory at Ankara (tarla)
Yazar: VAHAP KARAKILIÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET ERTAN KÜRKÇÜOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Ankara?nın 15 km güneyindeki Gölbaşı ilçesinde bulunan TARLA (Ankara Türk Hızlandırıcı ve Radyasyon Laboratuarı) olarak adlandırılan IR-FEL tesisi, bilimsel araştırma ve geliştirme amaçlı kurulmuş ilk ulusal elektron hızlandırıcı merkezidir. TARLA?da 15-40 MeV aralığında enerjilere sahip elektron demetleri kullanılarak 3-250 ?m bölgesinde serbest elektron lazerinin elde edilmesi hedeflenmektedir. TARLA tesisi faaliyete geçtiğinde iyonize radyasyon üretebilen üç zırhlanmış birimi; ana hızlandırıcı bölmesi (LINAC), serbest elektron lazer odası (FEL) ve Bremsstrahlung birimini bünyesinde barındıracaktır. Bir operasyon esnasında bu alanlarda üretilen radyasyon; enerjik elektronlar, X-ışınları, gama-ışınları, nötronlar ile birincil ve ikincil tipteki radyasyonların kombinasyonları biçiminde olabilir. TARLA radyasyondan korunma ve radyasyon güvenliği prosedürüne göre; radyasyon alanlarında maruz kalınacak dozların, TAEK (Türkiye Atom Enerjisi Kurumu) yönetmeliklerinde belirtilen limit değerleri aşmaması gerektirmektedir. TARLA?nın radyasyon güvenlik sistemi, çalışanların, araştırmacıların, öğrencilerin ve halkın hızlandırıcının çalışması ile ilgili anlık radyasyon tehlikesinden korunmasını ve tesise yetkisiz girişlerin önlenmesini amaçlamaktadır. TARLA radyasyondan korunma ve radyasyon güvenliği prosedürü ayrıca, zırhlı birimler dışında maruz kalınacak dozların takip edilmesini ve sınırlandırılmasını da gerektirmektedir. Hızlandırıcı çalışmaya başlamadan önce, çevresel doğal radyasyon düzeylerinin ölçülmesi, hızlandırıcı çalışmaya başladıktan sonra gerçekleştirilecek benzer çevresel radyasyon ölçümleri ile karşılaştırma yapılabilmesi ve TARLA tesisinin çevresel radyoaktiviteye katkısının ne derecede olduğunun belirlenebilmesi, TARLA radyasyondan korunma ve radyasyon güvenliği konseptinin önemli bir bileşenidir. Gölbaşı ilçesine ait için daha önce yapılmış herhangi bir çevresel radyasyon ölçümü bulunmadığından TARLA için doğal fon radyasyonunun belirlenmesi amacıyla Ağustos 2011 ile Kasım 2012 tarihleri arasında gerçekleştirilmiş bu çalışmada; (i) yassı pencereli, seyyar bir Geiger-Müller sayıcısı ile birlikte farklı türdeki filtreler kullanılarak havadaki doz hızı ölçümleri, (ii) elektret teknolojisine dayalı pasif bir ölçüm seti kullanılarak tesisteki şebeke suyunun radon yoğunluğunun belirlenmesine yönelik ölçümler ile bina içi ve bina dışı atmosferik radon ölçümleri yapılmış ve (iii) gama spektrometresi kullanılarak tesis çevresinden alınan toprak numunelerindeki radyoaktivite seviyeleri ölçülmüştür. Bu çalışmanın sınırları dahilinde TARLA için havadaki toplam doz hızı düzeyinin 0,134 ?Sv/h, bina içi atmosferik radon düzeyinin 63 Bq/m3, sudaki radon konsantrasyonunun 6 Bq/L ve topraktaki 40K, 238U ile 232Th radyoizotoplarının aktivite konsantrasyonlarının sırasıyla; 284,3 Bq/kg, 28,8 Bq/kg ve 34,2 Bq/kg olduğu tespit edilmiştir. TARLA tesisinde, doğal radyasyon kaynaklı maruz kalınacak yıllık etkin doz miktarı ortalamasının ise 2,7 mSv/y civarında olduğu bulunmuştur.

Abstract:
The IR-FEL facility called TARLA (Turkish Accelerator and Radiation Laboratory in Ankara), which is located at Gölbaşı town 15 km South of Ankara, is the first national electron accelerator center for scientific research and technical development. By using accelerated electron beams (from 15 to 40 MeV), TARLA aims to produce free electron laser with the wavelengths in the range of 3-250 ?m. TARLA contains three shielded enclosures, which will be able to produce prompt ionizing radiation during the facility operations. Those enclosures are; the main accelerator section (LINAC), the free electron laser section (FEL) and Bremsstrahlung beam section. The radiation produced in these caves during an operation may be energetic electrons, X-rays, gamma-rays, neutrons or combinations of the primary and secondary types of radiation. According to the TARLA radiation protection and radiation safety procedure, the doses received in radiation areas can not exceed the limit values stated in the regulations of TAEK (Turkish Atomic Energy Authority). The radiation safety system at TARLA aims to protect staff, researchers, students, visitors and the public from prompt radiation hazards associated with accelerator operations and ensures the prevention of unauthorized entries. TARLA radiation protection and radiation safety procedure also requires limiting and monitoring the exposed doses received outside the shielded sections. One of the important components of TARLA radiation protection and radiation safety concept is to define the environmental radiation levels inside and outside of the facility. If the natural radiation levels are measured before the accelerator starts operating, those data can be compared to measurement results obtained from the similar surveys after the facility starts working.  Thus, the contribution to the environmental radioactivity due to TARLA operations can be determined. Since there is no environmental radiation measurement study for Gölbaşı town previously, this study was conducted between the dates August 2011 and November 2012 for defining the natural background radiation levels of TARLA. For this, the following measurements have been completed; (i) dose rate measurements in air by using a portable, flat window Geiger-Müller counter and different types of filters, (ii) atmospheric indoor and outdoor radon concentration measurements and also radon density measurements for the tap water of the facility by using a passive measurement set based on the electet technology, and (iii) radioactivity measurements for soil samples, taken around the facility by using gamma spectrometry. Within the limitations of this study, it has been revealed that, total dose rate value in air for TARLA is 0.134 ?Sv/h, atmospheric indoor radon level is 63 Bq/m3, radon concentration in water is 6 Bq/L, and activity concentrations of 40K, 238U and 232Th in soil are 284.3 Bq/kg, 28.8 Bq/kg and 34.2 Bq/kg respectively. It is also found that, the average annual effective dose taken in TARLA facility due to natural radiation is around 2.7 mSv/y.
Keywords: Ankara, TARLA facility, environmental radiation, dose rate, radon, radioactivity, effective dose.