NÖTRON RADYASYONU ZIRHLAMA MALZEMESİ OLARAK POLYESTER MATRİSLİ VERMİKÜLİT TAKVİYELİ NUMUNE HAZIRLANMASI VE ZIRHLAMA KABİLİYETİNİN ARAŞTIRILMASI

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "NÖTRON RADYASYONU ZIRHLAMA MALZEMESİ OLARAK POLYESTER MATRİSLİ VERMİKÜLİT TAKVİYELİ NUMUNE HAZIRLANMASI VE ZIRHLAMA KABİLİYETİNİN ARAŞTIRILMASI"

Nilüfer Şamdereli
5 yıl önce
İzleme sayısı:

1 NÖTRON RADYASYONU ZIRHLAMA MALZEMESİ OLARAK POLYESTER MATRİSLİ VERMİKÜLİT TAKVİYELİ NUMUNE HAZIRLANMASI VE ZIRHLAMA KABİLİYETİNİN ARAŞTIRILMASI Selim AYDIN-Tuncay TUNA TAEK SANAEM-ÇNAEM 2017

zırhlama kabiliyetinin araştırılması amaçlanmıştır.

2 ÇALIŞMANIN AMACI Nötron radyasyonu zırhlamasında kullanılabilmesi öngörülen, kompozit malzemeden nötron zırhlama malzemesi geliştirilmesi ve elde edilen bu malzemenin nötron zırhlama kabiliyetinin araştırılması amaçlanmıştır. Böylece elde edilen kompozit malzeme ile nötron zırhlama oranı yüksek, kolay hazırlanabilir bir zırhlama malzemesi geliştirilmesi hedeflenmiştir. 2

3 Radyasyon Nedir? Radyasyon enerji taşınımıdır. İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyon Görünür Işık, Mikrodalga, UV, Radyo Dalgaları vb. İyonlaştırıcı Radyasyon Dalga Karakterli Gama Radyasyonu X-Işını Radyasyonu Parçacık Karakterli Alfa Radyasyonu Beta Radyasyonu Nötron Radyasyonu İyonlaştırıcı radyasyonun bazı kullanım alanları Tıbbi tanı ve tedavi Nükleer güç Endüstriyel radyografi Tıbbi malzemelerin sterilizasyonu Gıda ışınlama Bilimsel ve tıbbi araştırmalar Doğal ve doğal olmayan kaynaklardan 3

4 İyonlaştırıcı Radyasyon Çeşitlerinin Giricilikleri 4

5 NÖTRONLARIN MADDEYLE ETKİLEŞMESİ Elastik saçılma İnelastik saçılma Nötron Yutulması 5

6 NÖTRON RADYASYONU Nötronlar Enerji Aralığı Dalgaboyu (Å) Hız(m/s) Ultra Soğuk 300 nev Soğuk 0.12 mev-12 mev Termal 12 mev-100 mev Epitermal 100 mev-1 ev e 3 Orta 1eV 0.8 MeV Hızlı > 0.8 MeV (α, n) Kaynakları (Pu, Po, Am, Cm, Ac ve Ra- Be) (γ, n) Kaynakları (Foton-Nötron Kaynakları) ( 9 Be ve 2 H + γ ) Fisyon yapan Nötron Kaynakları (Cf-252) Hızlandırıcı ve Reaktör Tabanlı Nötron Kaynakları 6

7 Zırhlama Malzemesi Seçimi, Geliştirilmesi ve Karakterizasyonuyla İlgili Literatür Çalışmaları 1) Epoksi Matris+Bor Karbür+Karbon Fiber Film 2) EPDM + B 2 O 3 ( Hızlı Nötronlar) 3) Al + %15B 4 C + %1Gd 4) Akıllı Polimerler (Dimetilsülfoksitin, Polietilenimin, Dimetilsülfoksit, N-vinilkaprolaktam,Poliakrilikasit, Polimetilmetakrilat, Polien izopropilakrilamid, Poliakrilonitril) 5) Epoksi Matris + Bor Karbür 6) Sm 2 O 3 + Polyamid vb.

8 MALZEME SEÇİMİ Malzeme Seçim Kriterleri 1. Yavaşlatma Hafif elementlerce zengin 2. Yutuculuk Nötron tesir kesiti yüksek elementlerce zengin 3. Ekonomik 4. Bulunabilirliği yüksek 5. Kolay hazırlanabilir Polyester+Vermikülit 8

9 Polyester Reçine Özellikleri Döküm ve el yatırmasına uygun, genel amaçlı Uygulaması kolay Düşük hacimsel çekme Ekonomik Kolay temin edilebilir 9

10 Vermikülit Takviye Malzemesi Özellikleri Yüksek çekme dayanımı ( MPa) 1150 C ye kadar kullanılabilirliği Yüksek Sertlik (38-44 Gpa-Vickers, 9,5 Mohs) Yüksek Termal Stabilite, Ateşe Dayanıklı Düşük Reaktivite Yüksek Aşınma Dayanımı Yüksek Basma Dayanımı ( MPa) Düşük Yoğunluk (2,51 g/cm 3 ) Yüksek Nötron Tesir Kesiti (755 barn) Yerli üreticiden tedarik edilme 10

11 11

DENEYSEL ÇALIŞMALAR NÖTRON ZIRHLAMA TESTLERİ Am-Be nötron kaynağı ve BF 3 nötron detektörüne sahip nötron ölçüm sistemi ile sayımlar alınmıştır.

12 DENEYSEL ÇALIŞMALAR NÖTRON ZIRHLAMA TESTLERİ Am-Be nötron kaynağı ve BF 3 nötron detektörüne sahip nötron ölçüm sistemi ile sayımlar alınmıştır. Donanım Nötron Kaynağı Enerjisi Aktivitesi Detektör Osiloskop Niteliği/Markası 241 Am- 9 Be 4-5 MeV 2 Ci Boron Trifluoride (BF₃) Nötron Detektörü Hewlett Packard Sayıcı Ortec 875 Zaman Ayarlayıcı & SCA Preamplifikatör Ortec Model 420A Ortec Amplifikatör Ortec 571 Güç Kaynağı Canberra Model 3105 H.V. 0-5 kv Sayım Süresi 5x100 sn 12

13 DENEYSEL ÇALIŞMALAR NÖTRON ZIRHLAMA TESTLERİ Howitzer BF₃ Preamp. Amp. Osi./SCA Zamanlayıcı/Sayıcı Önce boş sayımlar alınarak arka plan sayım değerleri belirlenmiştir. Akabinde ise her numune için 100 er saniyeden 5 er kez sayım alınarak sayımların ortalaması alınmıştır. 13

14 DENEYSEL ÇALIŞMALAR NÖTRON ZIRHLAMA TESTLERİ Sayım sonuçları aşağıdaki gibidir. MALZEME KATKILAMA ORANI SAYIM AZALMA (%) Boş %10 polyster vermikülit 890 7,29 %20 polyster vermikülit 876 8,75 %30 polyster vermikülit ,63 %40 polyster vermikülit ,25 %50 polyster vermikülit ,33 %60 polyster vermikülit ,71 14

15 15

16 16

17 DENEYSEL ÇALIŞMALAR NÖTRON ZIRHLAMA TESTLERİ Nötron radyasyonu zırhlamasında kullanılmak üzere polyester matrisli, vermikülit takviyeli kompozit numuneler hazırlanmış ve elde edilen numunelerin nötron zırhlama kabiliyetleri araştırılmıştır. Ağırlık olarak %10- %60 arası vermikülit içeren 19 mm lik 6 adet numune ile çalışılmış ve yapılan bu çalışmalar sonucunda hazırlanmış olan kompozit malzemenin kalınlık oranı arttıkça zırhlama kabiliyetinin arttığı görülmüştür. Zırhlama çalışmaları sayım sonuçlarına göre, %10 vermikülit ilavesi ile alınan sayım değeri %7,29 düşerken, %60 vermikülit ilavesi ile bu değer % 37,71 e yükselmiştir.

SONUÇLAR Deneysel sonuçlara göre; En iyi zırhlama, % 60 polyster vermikülit takviyeli B 4 C numuneden elde edilmiştir; Zırhlama kabiliyeti, vermikülit malzeme takviyesi ile doğru orantılı şekilde

18 SONUÇLAR Deneysel sonuçlara göre; En iyi zırhlama, % 60 polyster vermikülit takviyeli B 4 C numuneden elde edilmiştir; Zırhlama kabiliyeti, vermikülit malzeme takviyesi ile doğru orantılı şekilde artmaktadır. Böylelikle radyasyonun canlı sağlığına verebileceği zararlar, kullanılan zırh kalınlığı arttıkça azalmaktadır. Kullanımı düşünülen uygulamalara göre, nötron enerji seviyelerine bağlı olarak zırh kalınlıkları belirlenmelidir. 18

19 DEĞERLENDİRME Diğer çalışmalarda araştırılan malzemelerle kıyaslamalar yapılmış olup, geliştirilen malzemenin, çabuk ve kolay hazırlanabildiği görülmüştür. Ölçüm değerleri, Monte-Carlo simülasyon sonuçları ile uyumludur. Deneylerden alınan sonuçlara göre, hazırlanan kompozit malzeme, termal nötron zırhlama malzemesi olarak kullanılabilecek özelliktedir. 19

20 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER 20

Benzer belgeler

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü ESM 309-Nükleer Mühendislik Prof. Dr. H. Mehmet ŞAHİN Bölüm 3: Çekirdek Reaksiyonları Nötron Madde Etkileşimi Nötron Çekirdek