A novel layered boron-based neutron shield design and results from neutron and gamma irradiation studies
Yenilikçi katmanlandırılmış bor katkılı nötron zırh malzemesi tasarımı ve nötron-gama ışınlama çalışmalarından elde edilen sonuçlar
- Tez No: 721130
- Danışmanlar: PROF. DR. MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ, DR. ÖĞR. ÜYESİ SELCEN UZUN DURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Nükleer Mühendislik, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Nötron radyasyonu; tıbbi radyoterapi, tahribatsız radyografi, malzeme yapısal çalışmaları ve daha pek çok alanda yaygın olarak kullanılan bir araçtır. Ancak nötronların elektromanyetik yüke sahip olmaması, malzemelere ve cilde kolayca nüfuz etmesine olanak sağlayarak radyoaktivasyon, iyonizasyon ve yer değiştirme hasarına neden olur. Yukarıda bahsedilen uygulamaların her biri için nötronlara karşı zırhlama son derece önemlidir. Tıbbi uygulamalarda nötron zırhlaması, yenilikçi bir katmanlandırılmış bor bazlı zırh tasarlandı ve test edildi. Tasarım; düşük enerjili nötronların saçılmasını sağlamak için yüksek yoğunluklu polietilen, termal nötronları yakalamak için boratlı mineraller (kolemanit, üleksit ve borik oksit) ve ikincil gama ışınlarını emmek için bizmut oksit katkılı polietilen barındırır. Farklı katman kombinasyonları ve ağırlıkça katkı yüzdeleri, FLUKA Monte Carlo simülasyon paket programı kullanılarak simüle edildi ve ticari amaçli kullanilar edilen bir nötron zırhı ile karşılaştırıldı. Radyasyon zayıflatma testleri, İstanbul Teknik Üniversitesi'ndeki bir PuBe kaynağından elde edilen 4 MeV'lik nötronlar ve anizotropik bir kaynak olan Orta Doğu Teknik Üniversitesi Saçılmalı Demet Hattı'ndan (ODTÜ-SDH) elde edilen 5 MeV'e kadar olan ikincil nötronlar kullanılarak gerçekleştirildi. Zırhı ODTÜ-SDH'de test etmek için bir nötron moderatörü ve bir kolimatör, 5 cm yarıçapında 10^6 nötron/cm^2/saniye akıya sahip bir nötron hüzmesi sağlayacak şekilde tasarlandı. Bir numune tutma mekanizması, bir ışınlama seansında altı numuneyi ışınlama alanına döndürerek numunelerin karşılaştırılmasını kolaylaştırır ve malzeme çalışmaları için diğer numune bulaşma önemli ölçüde azaltır.
Özet (Çeviri)
Neutron radiation is a widely used tool in medical radiotherapy, non-destructive radiography, material structural studies, and more. However, the absence of electromagnetic charge allows neutrons to easily penetrate materials and skin, causing radioactivation, ionization and displacement damage. For each of the aforementioned applications, shielding against neutrons is of utmost importance. A novel, layered boron-based shield has been designed and tested for shielding in medical applications. The design integrates high-density polyethylene to scatter low-energy neutrons, borated minerals (colemanite, ulexite and boron oxide) to capture thermal neutrons, and bismuth oxide doped polyethylene to absorb secondary gamma rays. Different layer combinations and doping percentages by weight were simulated using FLUKA Monte Carlo simulation software and compared with a commercial neutron shield. Radiation attenuation tests were carried out using 4 MeV neutrons from a PuBe source at Istanbul Technical University and up to 5 MeV secondary neutrons from Middle East Technical University Defocusing Beamline (METU-DBL), which is an anisotropic source. To test the shield at METU-DBL, a neutron moderator and a collimator was designed to provide a neutron beam with a flux of 10^6 neutrons/cm^2/s, in a radius of 5 cm. A sample holding mechanism rotates six samples to the irradiation area in one radiation session, making the comparison of samples easier and significantly reducing unwanted radiation for material studies.
Benzer Tezler
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Electronic, magnetic and mechanical properties of novel two dimensional monolayer materials
Yeni iki boyutlu tek katmanlı malzemelerin elektronik, manyetik ve mekanik özellikleri
MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER
DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Novel honeycomb nanostructures for energy storage and nanoscale device design
Enerji depolama ve nano ölçekte cihaz tasarımı için yeni bal peteği nano yapılar
VELİ ONGUN ÖZÇELİK
Doktora
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ÇIRACI
- Formation and functionalization of boron phosphide monolayers
Tek atomik katmanlı boron fosfor yapılarının oluşturulması ve işlevselleştirilmesi
LÜTFİYE HALLIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN DURGUN
- Theoretical investigation of structural, vibrational, electronic, and elastic properties of ultra-thin anisotropic materials
Ultra-ince anizotropik malzemelerin yapısal, titreşimsel, elektronik ve elastik özelliklerinin teorik incelenmesi
KADİR CAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ
DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ