Elektron demeti durdurucusunun tasarımı ve zırhlama optimizasyonu
Design of the electron beam dump and optimisation of its shielding
Yazar: MEHMET YILDIZ
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ALTAŞ ; PROF. DR. ŞULE ERGÜN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı / Nükleer Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Elektromanyetik radyasyon = Electromagnetic radiation ; Elektron hızlandırıcısı = Electron accelerator ; Gama radyasyonu = Gamma radiation

Özet:
Demet durdurucuların temel işlevi, hızlandırıcılarda parçacık veya foton demetlerinin güvenli bir şekilde durdurulmasını sağlamaktır. Demetlerin gücünü, güvenli bir şekilde absorbe edebilmeli ve ısı transferi yoluyla bir soğutucuya aktarabilmelidir. 
Demet durdurucu sistemlerinin malzemesi ve geometrisi, hızlandırıcı tesislerinin yapısına, çalışma sürelerine ve demetlerin özelliklerine göre belirlenir. Malzeme seçiminde ve sistemin tasarımında, demetin türü, enerjisi ve gücünün yanısıra, termal, mekanik ve radyoaktif etkenler önemli rol oynar.
Bu çalışmada, kurulmakta olan TARLA (Turkish Accelerator and Radiation Laboratory) Elektron Hızlandırıcısı ve Serbest Elektron Lazeri Tesisi'nde kullanılabilecek kapasiteye sahip, alüminyum gövdeli bir elektron demet durdurucusu tasarımı yapılmıştır. Demet durdurucunun zırhlamasında, baritli beton ve bor katkılı beton kullanılarak, FLUKA programı ile simülasyonlar gerçekleştirilmiş, hızlandırıcı çalışır durumdayken, tesiste oluşacak radyasyon doz hızı haritaları elde edilmiştir.
Uzun dönem çalışma sonrası, demet durdurucuda oluşan radyonüklidlerin sebep olacağı artık radyasyon doz hızı, soğuma sürelerine göre hesaplanmıştır.
Demet durdurucunun, termal-akışkan analizleri, ANSYS-Fluent programı ile gerçekleştirilerek, alüminyum gövde ve soğutma suyundaki sıcaklar belirlenmiştir.

Abstract:
The main function of beam dumps is to ensure that beams of particles or photons are safely stopped in accelerators. The beam dump must be able to safely absorb the power of the beams and transfer it to a coolant by transfering heat.
The material and geometry of the beam dump systems are determined according to the structure of the accelerator facilities, their operating times and the related properties of the beams. In addition to the type, energy and power of the beam, thermal, mechanical and radioactive factors play an important role in material selection and design of the system.
In this study, an electron beam dump with an aluminum casing that can be used in Turkish Accelerator and Radiation Laboratory (TARLA) is designed.
Simulations were performed with the FLUKA program, using beam dump shielded with  barite concrete and boron dopped concrete and  the radiation dose rate maps that will be observed in the facility have been obtained while the accelerator is in operation.
After the long-term operation, the residual radiation dose rate caused by the radionuclides formed in the beam dump was calculated according to the cooling period.
The thermal-hydraulic analyzes of the beam dump were performed with the ANSYS-Fluent program, and the temperatures in the aluminum body and in the cooling water were determined.