Nükleer teknikler kullanan bir mayın algılama sisteminin tasarımı ve sayısal değerlendirilmesi

Abstract

Son zamanlarda, plastik kara-mayınlarının nükleer teknikler kullanılarak tespit edilmesi ile ilgili pek çok çalışma yapılmaktadır. Bu tekniklerden birisi, nötronlarla indüklenen gama ışınlarının sayılmasına dayanır. Yani, belirli oranlarda karbon, hidrojen, oksijen ve azottan oluşan tüm plastik patlayıcılar, bu elementlerin ısıl nötron yakalama veya nötron inelastik saçılma sonucu yayınladıkları özel gama ışınları ölçülerek tespit edilebilir. Bir diğer teknik ise, ışınlanan hacim içerisindeki hidrojen konsantrasyonuna bağlı olarak geri saçılan düşük enerjili nötronların sayılmasıdır.Mevcut çalışmada, bu iki tekniğin birlikte kullanıldığı bir mayın tespit sistemi tasarlanmış ve Monte Carlo hesaplama yöntemiyle sistemin verimliliği test edilmiştir. Geliştirilen modelde, ışınlamada kullanmak üzere, taşınabilir bir izotropik nötron kaynağı (252Cf, 10 ? g), patlayıcılardan gelen karakteristik gama ışınlarının sayımı için üç adet NaI detektörü (3x3 inç) ve geri saçılan nötronların sayımı için de sekiz adet BF3 detektör kullanılmıştır. Bunlar, nötronlar için moderatör ve zırhlama görevi gören bir blok üstüne tespit edilmişlerdir. Blok malzemesi ve geometrisi, değişik boyutlarda farklı malzemeler (bor katlılı parafin, bor katkılı polietilen, bor ve kurşun katkılı polietilen ve borik asit) denenerek belirlenmiştir. Hesaplamalar bor katkılı parafinin en uygun malzeme olacağını göstermiştir. Tasarlanan sistemin mayın tespit ve tanımlamada etkinliği değişik toprak ortamları için nem oranı göz önüne alınarak test edilmiş, mayının cinsi, boyutu ve gömülme derinliği gibi parametrelerin sisteme getirdiği sınırlamalar belirlenmiştir.Tasarlanan sistem için uygulanan Monte Carlo hesaplamaları, 5 cm derinlikteki `topuk mayınlarının', nötron geri saçılma yöntemiyle, yaklaşık 1,5 km uzunluğundaki bir yol boyunca 1 saat içinde, daha derinlerdeki büyük kütleli patlayıcıların ise, nötronların indüklediği gama ışınlarını ölçerek daha uzun sürede tespit edilebileceğini göstermiştir.