Nükleer uygulamalarda radyasyon güvenliği amacıyla yeni kalkan 
malzemelerin deneysel ve Monte Carlo simülasyon kodları (CERN-FLUKA ve GEANT4)ile belirlenmesi ve fabrikasyonu
Determination and fabrication of new shield materials for nuclear reactor safety by experiments and CERN-FLUKA Monte Carlo simulation code,GEANT4
Yazar: BÜNYAMİN AYGÜN
Danışman: PROF. DR. ABDULHALİK KARABULUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Gelişen teknolojiyle birlikte radyasyon kullanımı artış eğilimi göstermektedir. Günümüzde radyasyon güvenliğinin önemi tartışılamayacak seviyeye gelmiştir. Ülkemizde son zamanlarda kurulma aşamasında olan nükleer santraller konusunda güvenlik odaklı tartışmalar hala devam etmektedir. Bu tez çalışmasının amacı reaktörün bulunduğu ortama yayacağı radyasyonun önlenebilmesi için performansı faal durumda bulunan reaktörlerde kullanılan malzemelerden daha yüksek radyasyon tutucu ve daha kullanışlı yeni zırh malzemelerinin üretimi ve dizaynıdır. Kullanılan katkı malzemelerinin bir kısmı Renyum (Re), Lityum (Li), Bor (B), Tantal (Ta), Krom (Cr), Nikel (Ni), Demir (Fe),  Bor Karbür (B4C), Tungsten (W), Bakır (Cu) ve Alüminyum (Al) için yapılan deneme simülasyonları sonucu iyi birer nötron zırhı oldukları belirlenmiştir. Üretim aşamasında bir alaşım oluşturma tekniği olan toz metalürjisi metodu kullanılmıştır. Çalışmada öncelikle üretilecek yüksek ısıya dayanıklı hızlı nötron soğurma kapasitesi yüksek zırh malzemelerinin bileşenleri ve bileşenlerin katılma yüzde oranlarının belirlenmesi için CERN-FLUKA ve GEANT4 Monte Carlo simülasyon kodları kullanılmıştır. Bu simülasyon sonuçlarına göre Re-B, Re-Li, Re-Li-Ta, Re-Li-B, Re-Li-Fe, Re-Li-Ni, Re-Li-Cr, Ni-Cr-Fe-B4C-W-Re, Ni-Cr-Re, Ni-Cr-B4C, Ta-Ni-W, Ta-Cr-W, W-Cu-Fe, W-Cu-Ni ve W-Cu-Ni-Fe alaşımları üretilerek sinterleme işleminden sonra, deneysel olarak yeni zırh materyallerin hızlı nötron eşdeğer doz ölçüm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca yeni numunelerin performanslarının bir göstergesi olarak, malzemeler ile nötronların etkileşmesi sonucu oluşacak ikincil radyasyonlar da tespit edilmiştir. Üretilen yüksek performanslı yeni zırh malzemelerinin reaktörlerde kullanılabilirliği göz önüne alınarak ısı iletimlerine ait bir değerlendirme daha yapılmıştır. Buna ek olarak üretilen numunelerin korozyona dayanımları ve ayrıca mekanik dayanımları açısından bir takım testler gerçekleştirilmiştir. Üretilen ürünler sadece reaktörlerde değil nükleer tıpta tedavi odalarında, nükleer atıkların depolanmasında, nükleer araştırma laboratuvarlarında, kozmik radyasyona karşı uzay araçlarında ve sığınaklarda da güvenle kullanılabilecek niteliklere sahiptir.

Abstract:
With the developing technology the use of radiation tends to increase. Today the importance of radiation safety has not discussed. Recently the security-focused debate about planned nuclear power plants still continues. The objective of this thesis will spread radiation into the environment of the reactor in order to prevent the performance of the materials used in reactors in operation which is higher radiation and more convenient holder is the design and production of new shielding materials. Additives to be used materials some of Rhenium (Re) , lithium (Li), boron (B), tantalum (Ta), chromium (Cr), nickel (Ni), iron (Fe), boron carbide (B4C), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) as a result of experiments carried out simulations have been recognized as a good shields against neutrons. Powder metallurgy technique was used to produce new shielding materials. CERN - FLUKA and Geant4 Monte Carlo simulation code were used for determination of the percentages of high temperature resistant and high-level fast neutron shielding materials participated components. According to the the simulation results Re - W, Re - Li, Re - Li- Ta, Re - Li- B, Re - Li- Fe, Re - Li- Ni, Re - Li- Cr, Ni- Cr -Fe- B4C - W- Re, Ni- Cr- Re, Ni- Cr- B4C, Ta- Ni- W, Ta- Cr- W, W-Cu - Fe, W-Cu - Ni, W-Cu - Ni- Fe alloys were produced  and then the experimental fast neutron dose equivalent measurements of the new shielding materials were carried out. Also, as an indicator of the performance of the new samples, formed by interaction of neutrons with the materials of the secondary radiation is also estimated. The new high-performance shielding materials produced in the reactor taking into account the availability than an evaluation was made on the heat conduction. In addition to corrosion resistance of the produced samples, and also in terms of mechanical strength tests were performed. The produced products to be used safely reactors not only in nuclear medicine in the treatment room, for the storage of nuclear waste, nuclear research laboratories, against cosmic radiation in space vehicles and has the qualities.