Hacimsel malzemelerin hızlı nötron radyografisi ile tahribatsız analizi
Non-destructive analysis of volumetric materials with fast neutron radiography
Yazar: EROL KAM
Danışman: DOÇ. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN ; YRD. DOÇ. DR. CUMALİ TAV
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nötron = Neutron ; Radyografi = Radiography ; Tahribatsız muayene = Nondestructive inspection

Özet:
Nükleer tekniklerle tahribatsız test tekniğinin başta endüstriyel uygulamalar olmak üzere birçok alandaki etkinliği gün geçtikçe artmaktadır. Tahribatsız muayene tekniği makine teknolojisinde büyük çapta uygulanan seri üretimin vazgeçilmez bir aşamasıdır. Bu teknik kullanıldığında üretim harcamaları azalmakta ve emniyet faktörleri artmaktadır. Üretimin bugünkü modern standardına ulaşması tahribatsız test tekniği yöntemi ile mümkün olmuş ve bu yöntem neredeyse zorunlu bir uygulama haline gelmiştir. Tahribatsız test tekniklerinde kullanılan ve hiçbir elektriksel yük ile etkileşmeyen hızlı nötronlar büyük giricilik özelliğine sahiptirler. Bu özelliğinden dolayı örnek malzemenin derinliğine nüfuz edebilirler. Hızlı nötronların bu özelliği hızlı nötron radyografi uygulamalarını değerli kılmakta ve konvansiyel test teknikleri ile karşılaştırıldığında çok daha verimli, hızlı, daha net görüntü alma ve çok çeşitli kompozit malzemeleri test edebilme gibi birçok üstün özellikleri bulunmaktadır. Bu çalışmada Malzemelerin tahribatsız analizleri için hızlı nötron radyografi sistemi ile örnek malzemelerin makroskopik iç yapıları görselleştirildi.Geliştirilen Hızlı Nötron Radyografi Sisteminin temel deneysel düzeneği nötron kaynağı, görüntüleme ekranı, optik kutu, düz ayna ve CCD kameradan oluşmaktadır. Hızlı nötron radyografisi çalışmaları D-T reaksiyonu sonucu elde edilen 14 MeV'lik nötronlar ile SAMES T?400 ve MP320 Thermo nötron jeneratörleri kullanılarak yapılmıştır. Nötron jeneratörünün akısı, nötron aktivasyon yöntemi kullanılarak 27Al(n,p)27Mg reaksiyonu ile belirlenmiştir. Hızlı nötron radyografi sisteminde kullanılmak üzere hızlı nötronlara duyarlı ÇNAEM Ar-Ge Bölümünde sintilatör ekran geliştirilmiştir. Bunun yanı sıra hızlı nötronlara karşı duyarlı olmayan, yaygın olarak tıbbi görüntülemede kullanılan X ışınlarına duyarlı ticari sintilatör ekran da modifiye edilerek hızlı nötronlara karşı duyarlı hale getirilmiştir. Örnek malzemeler nötron kaynağı ile sintilatör ekran arasına konularak görüntüler dijital olarak alınmıştır. Hızlı nötron radyografi sistemi ile elde edilen dijital görüntüler üzerinde yazılan görüntü filtreleme programı ile gürültü giderme, parlaklık ve kontrast geliştirme çalışmaları yapılmıştır.

Abstract:
The usage non-destructive tests with nuclear techniques have increased usage day by day, especially in industrial applications. NDT is an important at the mass production machine technology. While the cost of this technique drops, its safety increases. Today NDT has a big contribution to modern production standards. Among NDTs, neutrons have an important part. They are electrically neutral; therefore their penetration range in materials is very high. This characteristic of neutrons makes fast neutron radiography application very valuable. Compared with conventional test techniques, fast neutron radiography has many advantages including efficiency, speed, better image quality and ability to test many different composite materials.In this project, a fast neutron radiography system has been developed. This system mainly consists of a neutron source, a scintillation screen, an optical box, a flat mirror and a CCD camera. For the fast neutron radiography studies, SAMES T?400 and Thermo Fischer MP320 (100 kV) Neutron Generators were used and 14 MeV neutron produced by D-T reactions. The flux of the generator is found by using neutron activation method and 27Al(n,p)27Mg reaction. A scintillation screen sensitive to fast neutrons was developed in Research and Development Department in ÇNAEM to be used in this project. Moreover, a commercial scintillation screen that is used in medical X-ray applications and is not sensitive to fast neutrons was modified so that it became sensitive to fast neutrons.Images were taken digitally by putting samples between the neutron source and the scintillation screen. These digital images were improved with the help of the written computer program by way of noise reduction, brightness and contrast improvement techniques.