Nötron radyasyona karşı zırhlama amacıyla karma lifli ağır beton üretilmesi
The production of hybrid fiber heavyweightaggregate concrete for neutron radiation shileding
Yazar: RASOUL MEHRNEJAD
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:
Bu çalışmada elde edilen karma lifli ağır betonlar, nükleer santrallerde meydana gelen radyasyondan korunmada, nükleer savaş olasılığına karşı yapılan sığınaklarda ve tıp alanında radyoloji ve onkoloji servis odalarının duvarlarında zırh malzamesi olarak kullanılabilir. X ve γ-ışınlarını geçirmemesi için yoğunluğu yüksek olan barit ve galena maddeleri, nötron parçacıklarını durdurmak için ise bor, bor karbid, galena ve lifler kullanılımıştır. Çalışma öncelikle betonların Geant4 kodu ile teorik olarak elde edilmesi şeklinde düşünülmüştür. Beton karışım kuralları dikkate alınarak beton içerisindeki agrega, çimento ve suyu kimyasal bileşiklerinin konsantrasyon miktarları her bir beton türü için Geant4 Monte Carlo programı kullanılarak belli enerjilerde tesir kesiti, yoğunluk ve nötron tutucu kabiliyetleri belirlenmiştir. Teorik sonuçlara göre soğurganlık açısından iyi olan beton türleri için deney aşamasına geçilmiştir. Hesaplamalarda önemli olan maddeler barit, galena, datolite'dir. Bu maddelere belli oranlarda eklenen bor karbid, bor ve lifler'dir. Çimento olarak CEM I'in kimyasal analiz sonuçları kullanılmıştır. Sonra agrega deneyleri kısımına geçilmiş ve bu aşamada elde edilen sonuçlara göre barit cevheri ve galena cevherinin kullanıldığı toplam beş çeşit beton hazırlandı. Su çimento oranı, akışkanlaştırıcı ve çimento dozajının optimum değerleri karma lifli ağır beton açısından ayrıca göz önünde bulundurulmuştur.  Bu betonlar dayanıma ulaşmaları için yirmi sekiz gün boyunca kur havuz suyunda bekletilmiştir. Sonra betonlar 5,5cm kalınlıklarda kesilmiştir. Daha sonra malzemelerin içerisinde bulunan bor, bor karbit ve galena miktarlarının, malzemelerin hızlı nötronları zırhlama kabiliyetini nasıl etkilediği araştırılmış ve bu malzemelerin nötron zırhlama özelliğini artırdığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
High performance hybrid fiber heavyweight aggregate concretes obtained in this study can be used as a shielding in order to avoid radiation in nuclear plants, in the shelters build against nuclear war possibility and in the walls of radiology and oncology department in medical field. Barit and galena have high density not to pass through X and γ- rays, Boron, boron carbide, galena and fibers not to pass through neutron particles were used. Previously, study was thought obtain of concretes as a theoretic. As take into consideration concrete mixture rules, concentration quantities of chemical compounds of aggregate, cement and water in concrete was determined using Geant4 Monte Carlo code program at certain energies cross sections, densities and neutron captures for each one concrete types. According to theoretic results, for concretes have good absorption was passed to experimental step. Ore kindes taken into consideration at calculation were barite, galena and Datolite. Chemical compounds additive to this matter at certain proportions were boron carbide, boron and fiber. As cement, chemical analysis results of CEM I were used. Then, it was passed aggregate experiments and, at this step according to results obtained five kindes concretes used barit matter, galena matter and fibers. Optimum values of water cement propotion, plasticizer and cement quantity were separately taken into consideration as to hybrid fiber heavyweight aggregate concretes. These concretes for attain to resistance have been waited with water along the twenty eghit days. Then concretes wrer cut 5cm thicknesses. Then, it is investigated effects of sample's boron, boron carbide and galena contents on fast neutron shielding capabilities of samples. As a conclusion, fast neutron shielding capacity of samples increases with increasing boron, boron carbide and galena contents.