Gama ışınlamasında doz haritalama ve işlem kontrolü
Dose mapping and process control on gamma irradiation
Yazar: HAKAN BEHCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİMET ZAİM
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Gama radyasyonu = Gamma radiation ; Gama ışınlama = Gamma irridiation

Özet:
Günümüz radyasyon uygulamalarının en önemlilerinden bir tanesi de ışınlama işlemidir. Işınlama işleminin kullanımı daha çok radyasyonla sterilizasyon, gıda ışınlama ve polimerlerde çapraz bağlama alanlarında öne çıkmaktadır. Medikal ürünler sterilizasyon amacıyla, polimerler fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi için ve gıdalar hastalıklara neden olan organizmaların kontrolü ve raf ömrünü artırmak amacı ile ışınlanmaktadır.
Işınlama işlemi kimyasal kalıntı bırakmayan ve ürünlerde herhangi bir radyoaktiviteye neden olmayan fiziksel bir işlemdir. Endüstriyel ışınlama tesislerinde gama ışınları, X-ışını ve hızlandırılmış elektron demeti gibi farklı radyasyon türleri kullanılır.  Hızlandırılmış elektron demeti ve X-Işını tesislerinde, ürünler taşıyıcı bir sistem ile sabit bir hızda radyasyona maruz kalırlar. Gama Işınlama tesislerinde ise sabit duran radyasyon kaynağı ve onun etrafında eşit sürelerle hareket eden ışınlama kapları ve taşıyıcı konveyörden oluşmaktadır.  Sonuçta ürünler son ambalajında veya yığın olarak belirli bir süre ile kontrol edilebilir iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakılırlar.
Işınlama dozu, ürünlerin soğurduğu dozdur. Işınlanan üründe minimum ve maksimum dozlarla sınırlı doz dağılımı oluşur. Soğurulan dozun minimum değeri ışınlama amacını yerine getirmeli, maksimum değeri de üründe kalite, performans ve güvenlik açısından sorun oluşturmamalıdır. 
Özellikle ilaçlar ve ilaç hammaddeleri ile medikal cihazların sterilizasyonu tüketici sağlığı açısından çok önemlidir. Dozun düşük kalması ürünün sterilliğini, yüksek olması da ürünün performans ve güvenliğini tehlikeye atar. Steril olmayan veya ışınlama sonucu bozulan ürünler enfeksiyondan dolayı hasta kaybı veya ameliyat tekrarlarına kadar varan durumlara yol açabilir. Bu nedenle ürünün hem test aşamalarında hem de rutin ışınlanmasında ölçülen dozun doğruluğundan emin olunmalıdır.
Radyasyon uygulamalarında tesis parametreleri, hesaplamalar ve dozimetrik çalışmalar bir bütün olarak yürütülür. Dozimetreler, ölçülen dozun doğruluğundan emin olunmasını sağlar. Dozimetre ölçüm sisteminin kalibrasyonu işlemin başlangıç noktasıdır, ürün tarafından soğurulan doz ile ışınlama parametreleri arasındaki ilişkinin en doğru biçimde belirlenmesini sağlar. Işınlayıcının ürüne istenen dozu verebilme yeteneği, dozun ölçüleceği konum ve hesaplama parametreleri de doz haritalama çalışmaları ile elde edilir.
Ülkemizde radyasyonla sterilizasyon ve gıda ışınlamasına uygun iki adet gama ışınlama tesisi 90'lı yılların ilk yarısında kurulmuştur. Bu tesislerden birisi de bu tez çalışmasının gerçekleştirildiği Çerkezköy – Tekirdağ'da kurulu Gamma-Pak Sterilizasyon Sanayi ve Ticaret Anonim Şirketi'dir. 
Bu tez çalışmasında; gama radyasyonun kullanıldığı Gamma-Pak ışınlama tesisindeki uygulamalar ele alınmıştır. Kuramsal olarak radyasyon, gama ışınları, ışınlama tesisleri ve ölçüm belirsizliği konuları ele alınmıştır. Uygulama kısmında da ilgili standart ve yöntemler açıklanmış, doz okuma sistemi kalibrasyonu ile doz haritalaması işlemlerinden örnekler verilmiştir. Belirli bir dozimetre için kalibrasyon eğrisi oluşturulmuştur. Yoğunluk, süre ve doz arasında bir ilişki kurulmuştur.
Bu tez çalışması ile tesiste doz haritalaması ve kalibrasyon uygulamalarına yönelik uluslararası standart ve yöntemlere uyum ile farkındalık artmıştır. Üreticiler, denetçiler ve ürünlerin ruhsatlandırılmasında görev alanlar ışınlama işlemi ilgili bilgi ve kaynağa ihtiyaç duyarlar. Literatürde ışınlamanın ürün üzerine etkileri ile ilgili pek çok araştırma olmasına karşın ışınlama tesislerindeki uygulamaları konu alan Türkçe bilgi ve kaynak yoktur. Bu tezin en önemli yanı gama ışınlama tesislerindeki uygulamalar konusunda Türkçe kaynak olabilecek nitelikte olmasıdır.

Abstract:
One of the most important radiation application today is the irradiation process. The use of irradiation is more prominent in radiation sterilization, food irradiation and cross-linking in polymers.  Irradiation is a common, safe and cost-effective method for sterilizing disposable medical products. Foods are irradiated to eliminate pathogenic micro-organisms, insects, molds and yeasts, extend shelf life and reduce spoilage. Radiation crosslinking is used to improve the thermal, mechanical and chemical properties of high-performance plastics such as polymeric pipes for water distribution and heat shrinkable tubing and tapes.
Irradiation is a physical process that does not leave any chemical residue and does not cause any radioactivity in the products. Gamma rays, X-rays and accelerated electron beams, are used in industrial irradiation plants. In accelerated electron beam and X-ray plants, products are exposed to radiation on a conveyor system calibrated to a conveyor speed necessary to achieve a desired dose. In gamma facilities, the  product  containers  stay  (dwell)  at  the  designated irradiation  positions  around  the  radiation  source  for  a  certain  'dwell  time', and then they all move to the next positions. As a result, the products are exposed to ionizing radiation which can be controlled for a certain time in the final package or in bulk.
The irradiation dose is the dose absorbed by the products. The irradiated product has a limited dose distribution with minimum and maximum doses. The minimum value of the absorbed dose must meet the aim of irradiation and its maximum value should not cause any problems in terms of quality, performance and safety.
In particular, sterilization of medicinal and pharmaceutical raw materials and medical devices is very important in terms of consumer health. A higher dose than specified compromises the performance and safety of the product. A lower dose may result in a non-sterile product. Non-sterile or defective products can lead to patient loss or to recurrence due to infection. Therefore, it should be ensured that the measured dose is correct at both the test stages and the routine irradiation of the product.
In radiation applications, plant parameters, calculations and dosimetric studies are carried out in relation to each other. The dosimeters help to ensure that the measured dose is correct. The ability of the irradiator to deliver the desired dose to the product, the location where the dose is to be measured, and the calculation parameters are also obtained by dose mapping studies.
Two gamma irradiation plants which are suitable for radiation sterilization and food irradiation in our country were established in the first half of 90s. One of these facilities is the Gamma-Pak Sterilization Industry and Trade Inc. which is located in Çerkezköy - Tekirdağ, where this thesis study is carried out.
In this thesis; Gamma-Pak irradiation systems using gamma radiation are discussed. In theory, radiation, gamma rays, irradiation facilities and measurement uncertainty are given. In the application part, the related standards and methods are explained, and the dose reading system calibration and dose mapping procedures are given. 
During this thesis study, awareness has been increased in compliance with international standards and methods for dose mapping and calibration applications. Manufacturers, supervisors and those involved in the licensing of products need information and resources on the irradiation process. Although there are many studies on the effects of irradiation on the product in the literature, The most important aspect of this thesis study is that it can be a source of Turkish literature about the applications in gamma irradiation facilities. There is no Turkish information and resources on the applications in the irradiation facilities.