Polyester matrisli bor karbür takviyeli nötron radyasyonu zırhlama malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Geçtiğimiz yüzyılın başlarından bu yana, radyasyonla yapılan çalışmalar; tıp, sanayi, eğitim ve AR-GE alanları gibi pek çok alanda insanlığın faydasına olacak gelişmelere kapı aralamıştır. Bununla birlikte kontrolsüz bir şekilde maruz kalındığında radyasyon, canlı sağlığını tehdit edebilme özelliğine sahiptir. İyonlaştırıcı radyasyon; parçacık radyasyonu ve elektromanyetik radyasyon olarak ayrılmaktadır. Bunlar ise; alfa, beta, gama, nötron radyasyonu ve X-ışınları olarak çeşitli özelliklerde sıralanabilir. Çalışmada, radyasyon çeşitleri arasında giriciliği en yüksek ve canlı sağlığı için en tehlikeli radyasyon türü olan nötron radyasyonuna karşı zırhlama malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu sebeple öncelikle, nükleer reaktörlerin gelişimine ve radyasyonun çeşitlerine değinilmiştir. Radyasyondan korunma prensipleri anlatılmış, nötron radyasyonu üzerinde ise özellikle durulmuştur. Akabinde, deneysel olarak zırhlama özelliklerini inceleyeceğimiz kompozit malzemenin seçim kriterleri, malzeme özellikleri ve hazırlanması anlatılmıştır. Deneysel çalışmalarda; ağırlıkça %10-%50 arası B4C içeren 20, 40 ve 60 mm’lik numuneler hazırlanmış ve bu numunelerin karakterizasyonu yapılarak nötron zırhlama özellikleri çalışılmıştır. Safsızlık analizleri, mikro yapı incelemeleri ve nötron zırhlama kabiliyetleri araştırılan kompozit malzemenin kalınlık oranı arttıkça zırhlama kabiliyetinin arttığı görülmüştür ayrıca malzeme içeriğindeki B4C oranı %30’a kadar arttırıldıkça zırhlama oranı artmış %40 ve %50’ye çıkıldığında az miktarda düşme görülmüştür. Fluka Monte Carlo (MCNP-5) kodu ile, yapılan çalışmanın simülasyonu gerçekleştirilmiş ve deneysel verilerle simülasyon sonucu elde edilen veriler kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; 10B açısından zenginleştirilmemiş doğal bor içeren B4C-Polyester zırhlama malzemesiyle yüksek zırhlama oranlarına çıkılabildiği görülmektedir.