Yeni nesil radyasyon zırhlayıcılar: epoksi temelli metal oksit mikro ve nano yapılı kompozitler
New generation radiation shielding: epoxy based metal oxide micro and nano structured composites
Yazar: YAŞAR KARABUL
Danışman: PROF. DR. ORHAN İÇELLİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖNDER EYECİOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Epoksi = Epoxy ; Gama spektroskopisi = Gamma spectroscopy ; Kompozitler = Composites

Özet:
Bu tez mikro ve nano Bi2O3 ve WO3 katkılı epoksi matrisinin radyasyon zırhlama kabiliyetini araştırmaya odaklanmıştır. Mikro kompozitler ticari mikro Bi2O3 ve WO3 parçacıkları ile hazırlanırken, nanokompozitler hem ticari olarak temin edilmiş hem de hidrotermal/solvotermal yöntemle sentezlenmiş nanoparçacıklar kullanılarak üretilmiştir. Öte yandan hazırlanan kompozitlerin radyasyon zırhlama parametreleri, mikro kompozitlerde deneysel ve MCNP6 simülasyonu kullanılarak elde edilirken, nano kompozitlerde ise sadece deneysel olarak belirlenmiştir. Tüm deneysel ölçümler NaI(Tl) sintilasyon dedektörü ve Ba-133, Cs-137 ve Co-60 radyoaktif nokta kaynakları kullanılarak yapılırken, mikro kompozitlerin zırhlama simülasyonları MCNP versiyon 6.2 kodu ile gerçekleştirilmiştir. Mikro kompozitler için elde edilen deneysel ve MCNP6 simülasyon sonuçları, hem farklı parçacık katkısı hem de farklı foton enerjileri bakımından iyi bir tutarlılık sergilemiştir. Ayrıca parçacık boyutunun gelen fotonların yoğunluğunu azaltmadaki etkisi incelendiğinde, aynı katkı ağırlık yüzdeleri için nano parçacık katkısının mikro parçacık katkısına göre daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Bunun da ötesinde, düşük enerjili gama ışınlarına karşı hidrotermal/solvotermal yöntemle sentezlenmiş nanoparçacıkların kullanıldığı epoksi kompozitlerin, ticari olaral temin edilen nanoparçacıkların kullanıldığı epoksi kompozitlere göre daha iyi radyasyon zırhlama kabiliyetine sahip olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, en yüksek Bi2O3 ve WO3 katkılara sahip mikro ve nano kompozitlerin, nükleer tıpta kullanılan bazı tanısal radyonüklidlerin yanı sıra röntgen, mamografi veya PET taramaları gibi görüntüleme cihazlarının tehlikeli etkilerinden korunmak için umut verici bir potansiyele sahip olduğu önerilebilir.

Abstract:
This thesis has focused on investigating the radiation shielding ability of the micro and nano Bi2O3 and WO3 doped epoxy matrix. While micro composites have been prepared with commercial micro Bi2O3 and WO3 particles, nanocomposites have been produced using both commercially supplied and hydrothermal/solvothermal synthesized nanoparticles. On the other hand, the radiation shielding parameters of the composites prepared have been obtained experimentally and by using MCNP6 simulation for the micro-composites, whereas they have been determined only experimentally for the nano-composites. While all experimental measurements have been carried out by using NaI(Tl) scintillation detector and the Ba-133, Cs-137, and Co-60 radioactive point sources, the shielding simulations of the micro composites have been realized by MCNP version 6.2 code. The experimental and MCNP6 simulation results for the micro composites have displayed a good consistency in the context of both different particle dopings and different photon energies. Additionally, when the effect of particle size on reducing the intensity of incident photons was examined, it has been determined that the nanoparticle additive is more effective than the microparticle additive for the same additive weight percentages. Moreover, it has been determined that the epoxy composites prepared using the nanoparticles synthesized by hydrothermal/solvothermal method against low energy gamma rays have better radiation shielding ability than the epoxy composites synthesized by using commercially supplied nanoparticles. In conclusion, it can be suggested that the micro and nanocomposites having the highest Bi2O3 and WO3 additives have a promising potential to protect against the dangerous effects of imaging devices such as roentgen, mammography, or PET scans as well as some diagnostic radionuclides used in nuclear medicine.