LABR3(CE) sintilasyon dedektörü ile ölçülen radyoaktif kaynaklarının karakterizasyonu için bulanıkmantık (FL) esaslı izotop tanımlama algoritması geliştirilmesi
Development of a Fuzzy Logic based isotope identification algorithm for characterization of radioactive sources measured with a LABR3(CE) scintillation detector
- Tez No: 788618
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Nükleer Mühendislik, Radyoloji ve Nükleer Tıp, Physics and Physics Engineering, Nuclear Engineering, Radiology and Nuclear Medicine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Nükleer Bilimler Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Sağlık Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Son yıllarda kirli bomba, sahipsiz kaynakların ve düzenleyici kuruluş kontrolü dışında kalan radyoaktif malzemelerin (MORC) kötü niyetli kullanımlarının insan sağlığını ve emniyetini ne ölçüde etkileyebileceği konusunda toplumların bilinçlenmesi artmaktadır. Bu nedenle radyoaktif ve nükleer maddelerin kontrolsüz hareketini, yasadışı ticaretini engellemek ve önlemek, saklanan veya gizlenen maddelerin tespiti ve tanımlanması amacıyla yeni dedeksiyon ve radyoizotop tanımlama cihazları (RIIDs) geliştirilip kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu cihazların hızlı ve doğru bir şekilde radyoizotop tanımlayabilen algoritmalara sahip olması gerekmektedir. Bu tezde, orta düzey enerji ayırma güçlü (%2,9 @661,66 keV, 137Cs) ve 38,1 mm x 38,1 mm LaBr3(Ce) kristal boyutlu sintilatör dedektörü ile radyometrik benç üzerine kurulan ölçüm sisteminde, belirli bir mesafede, ancak farklı ölçüm sürelerinde yapılan ölçümlerde nokta kaynaklardan (241Am, 133Ba, 57Co, 137Cs, 60Co ve 54Mn) elde edilen gama spektrumlarında, izotop kütüphanesiyle eşleşen (LM) gama enerjilerine, ilk defa uygulanan Bulanık Mantık (Fuzzy Logic, FL) izotop tanımlama algoritmasının geçerli kılınması sağlanmıştır. Algoritmada, tek ve birden fazla gama enerjisi yayınlayan radyonüklitlerden elde edilen spektrumlarda izotop karakterizasyonu %80-100 FL olasılık ile hesaplanmıştır. Daha sonra standart referans uranyum malzemelerden (tüketilmiş uranyum (DU) (%0,32 235U), doğal uranyum (NU) (%0,72 235U) ve düşük zenginlikteki uranyum (LEU) (%1,96, %2,98 ve %4,51 235U)) elde edilen spektrumlarda 235U izotop karakterizasyonu, 5 cm dedektör-kaynak mesafesinde ve 60-300 saniyelik ölçüm sürelerinde %80-100 FL olasılık ile hesaplanmıştır. Aynı ölçüm koşullarında sertifikalı referans cevher malzemelerden (BL-2, BL-3, BL-5 ve OKA-2) elde edilen spektrumlarda ise 226Ra ve 232Th izotoplarının karakterizasyonunu %92-98 FL olasılık ile hesaplanmıştır. Geliştirilen FL esaslı algoritma performansı InterSpec Gama Radyasyonu Analiz Yazılımının sonuçları ile karşılaştırılarak belirli bir uyum sergilenmiştir. Tezde nükleer malzeme karakterizasyonu için ilk defa izotop kütüphanesi temelli FL algoritmasının LaBr3(Ce) detektöründen elde edilen gama spektrumlarında uygulanabilirliği test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, public awareness has increased about the extent to malicious use of which dirty bombs, orphan sources, and radioactive materials out of regulatory control (MORC) which can affect human health and safety. For this reason, new detectors and radioisotope identification devices (RIIDs) have been developed to prevent the uncontrolled movement and illicit trafficking of radioactive and nuclear materials to detect and identify hidden or concealed materials. These devices must have algorithms that can identify radioisotopes quickly and accurately. In this thesis, a radiation detection and measurement system were installed on a radiometric bench using a 38.1 mm x 38.1 mm LaBr3(Ce) scintillation detector which has a medium energy resolution (2.9% @661.66 keV, 137Cs). The gamma-ray spectra were obtained for 241Am, 133Ba, 57Co, 137Cs, 60Co, and 54Mn point sources at a fixed source-to-detector distance; however, different measurement periods were chosen. They were evaluated with the help of isotope Library Matching (LM) to validate a Fuzzy Logic (FL) based radioisotope identification algorithm. The developed FL algorithm was successfully implemented for isotope characterization of mentioned above radionuclides having either both a single- and multi-gamma-ray emissions. The extraction feature was quantified as 80-100% FL probability at a 5 cm distance and 60-300 s measurement periods. Then, under the same measurement conditions, the spectra were obtained from standard reference uranium materials (depleted uranium (DU) (0.32% 235U), natural uranium (NU) (0.72% 235U), low-rich uranium (LEU) (1.96%, 2.95% and 4.51% 235U)) and the extraction feature for nuclear material characterization were quantified to be 80-100% FL probability for 235U isotope. Additionally, the more complex spectra measured from certified reference ore materials (BL-2, BL-3, BL-5, and OKA-2) were evaluated by the present FL based algorithm, and the degree of defuzzification was successfully achieved by 92-98% FL probability for 226Ra and 232Th isotopes. Finally, the performance of the present FL based algorithm was compared with the results of InterSpec Gamma Radiation Analysis Software by using the same experimental data. Thus, for the first time, the applicability of the developed FL based algorithm was tested and demonstrated for the characterization of radioactive sources and nuclear material by using a medium energy resolution LaBr3(Ce) detector.
Benzer Tezler
- LaBr3:Ce kristali kullanılarak inorganik sintilasyon dedektörü geliştirilmesi
Development of an inorganic scintillation detector using LaBr3:Ce crystal
SELÇUK OKTAY SOLAKCI
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BOZTOSUN
- GATE simülasyonunda dedektör modellemesi ve dedektör verimi
Detector modeling and detector efficiency in GATE simulation
MUHAMMET KAPLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiBitlis Eren ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY YAVUZKANAT
DOÇ. DR. MENEKŞE ŞENYİĞİT
- LABR3(CE) sintilasyon dedektörleri ile elde edilen gama spektrumlarından radyoizotop tanımlanması için bayesian yöntemi ile bir algoritma geliştirilmesi
Development an algorithm for isotope identification using bayesian statistical method and investion of the applicability of this algorithm on LABR3(CE) scintillation detectors
SELİN SAATCI TÜZÜNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK YÜCEL
- Naı(Tl), labr3(CE) sintilasyon ve cdznte yarıiletken dedektörler ile ortam doz eşdeğeri hızı belirlenmesi için gama-ışını spektrumundan G(E) fonksiyonu ile doza dönüşüm amaçlı optimizasyon algoritması geliştirilmesi
Development of an optimization algorithm for dose conversion from gamma-ray spectrum using g(e) function to estimate ambient dose equivalent rate with nai(Tl), labr3(CE) scintillation and cdznte semiconductor detectors
NESLİHAN CEREN KAPLAN ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK YÜCEL
DOÇ. DR. GAZİ ERKAN BOSTANCI
- Çizgisel ve disk biçimli praseodim-142 (142Pr) brakiterapi kaynakların LaBr3:Ce ve HPGE detektörleri ile aktivite karakterizasyonun yapılması ve organ spesifik fantomlar üzerinde gama/beta doz hızı oranlarının hesaplanması
Activity characterization of praseodym-142 (142Pr) brachytherapy line and disk shaped sources by using hpge and LaBr3:Ce detectors and estimation of their gamma/beta dose rate ratios for use in organ specific phantoms
MERVE AZE DİRİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK YÜCEL