Proje Konusu : Nükleer Bilimler Enstitüsü Laboratuvarlarındaki Düşük Seviye Radyoaktivite Ölçüm Kapasitesinin Geliştirilmesi

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOORDİNASYON BİRİMİ KOORDİNATÖRLÜĞÜNE Proje Türü Proje No Proje Yöneticisi : Altyapı : 11A : Prof.Dr.Doğan BOR Proje Konusu : Nükleer Bilimler Enstitüsü Laboratuvarlarındaki Düşük Seviye Radyoaktivite Ölçüm Kapasitesinin Geliştirilmesi Yukarıda bilgileri yazılı olan projemin sonuç raporunun e-kütüphanede yayınlanmasını; İSTİYORUM İSTEMİYORUM / /20.. Proje Yöneticisi İmza

2 ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ SONUÇ RAPORU Proje Başlığı Nükleer Bilimler Enstitüsü Laboratuvarlarındaki Düşük Seviye Radyoaktivite Ölçüm Kapasitesinin Geliştirilmesi Proje Yürütücüsünün İsmi Prof.Dr.Doğan BOR Yardımcı Araştırmacıların İsmi Prof. Dr. Haluk YÜCEL, Kimyager Rufiyet KURT, Uzman Şule KAYA Proje Numarası 11A Başlama Tarihi 28/07/2011 Bitiş Tarihi 28/07/2012 Rapor Tarihi 16/08/2013 Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara

3 I. Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri Türkçe Adı: Nükleer Bilimler Enstitüsü Laboratuvarlarındaki Düşük Seviye Radyoaktivite Ölçüm Kapasitesinin Geliştirilmesi İngilizce Adı: Enhancement of laboratory infrastructure for the development of low level radiaoactivity measurement capabilities in AU Institute of Nuclear Sciences Özet: A.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü nde (NBE) Medikal Fizik Anabilim Dalı nda verilen eğitimin yanı sıra uygulamalı radyasyon fiziğindeki araştırma ve eğitim faaliyetlerine de aynı ölçüde ağırlık verilmektedir. Bu kapsamda, Enstitü de radyasyon dedeksiyonu ve ölçümü ile ilgili ileri düzey eğitim ve araştırma amaçlı laboratuvarların bütçesinin büyük bir bölümü DPT tarafından 2005K kodlu Radyasyon Uygulamaları ve Teknolojileri Geliştirme projesi ile kurulmuştur. Halihazırda, gama spektroskopi tekniğini kullanarak çevresel, gıda ve endüstriyel örneklerde radyoaktivite ölçümünü uygulayacak düzeyde modern donanımlara sahiptir. Ancak Mart 2011 de meydana gelen ve kısmi reaktör kor erimesiyle sonuçlanan Fukushima Daiichi nükleer reaktör kazası sonrasında radyoaktif yağışla tüm Dünya nın etkilenmesi söz konusu olmuştur. Bu sebeple, NBE de şimdiye kadar yapılan radyoaktivite ölçümleri ve değerlendirmeler, olası nükleer ve radyolojik hadiselere hazırlıklı bulunmanın gerektiğini göstermektedir. Bu nedenle her türlü örneğin uygun yöntemlerle radyasyon açısından izlenmesi için de mevcut donanımları tamamlayıcı nükleer ölçüm cihazlarına gereksinim duyulmaktadır. Bu bağlamda, hava, su ve gıda örneklerindeki olası radyoaktif kontaminasyonların ölçülmesi ve kantitatif radyoaktivite değerlerinin belirlenmesi önemlidir. Günümüzde, EPA kriterlerine göre uygun şekilde filtrelenerek toplanan hava örneklerindeki, eser miktarda bile olsa içme suyu dahil tüm su ve gıda örneklerindeki ve hatta insandaki radyoaktif kontaminasyonun belirlenmesi için nükleer analiz yöntemleri uygulanmaktadır. Hava, gıda ve sıvıda 241 Am, 226 Ra, 228 Th ve 226 Po gibi alfa yayınlayıcılar için mbq/l veya MBq/kg düzeyinde düşük seviyedeki aktivite ölçüm kapasitesine sahip alfa spektroskopisi kullanılır. Gama spektroskopisine eşlenik kullanılan enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi yöntemleri de elementel derişim belirlemelerinde yaygınca kullanılır. Sözü edilen bu yöntemlerin, Enstitümüzde uygulanabilmesi için yeterli bilgi ve deneyim olmakla birlikte, ilave nükleer ölçüm cihazlarının temini gerekmektedir. Bu donanımların sağlanması durumunda, gelecek 5-10 yıl içinde daha da güncel hale gelecek nükleer alandaki çalışmalar ile 2013 yılından itibaren de nükleer güç programı uygulayan ülkeler arasında yer alacak Türkiye için Üniversitemiz bünyesindeki Enstitümüzün tamamlanmış altyapısı ve bu konudaki yetkinliği önemlidir. Böylelikle, hem Yüksek Lisans ve Doktora programlarımızda yetişecek öğrencilerimizin nükleer analitik tekniklerin uygulamasında laboaratuvar deneyimi kazanarak mezun olmaları, hem de bu tekniklerin araştırma düzeyinde uygulanması topluma çeşitli faydalar sağlayacaktır. Örneğin, kamu ve özel sektörden halen gelen nükleer analiz talepleri tam olarak karşılanabilecektir. Ayrıca, Enstitümüzün nükleer bilimlerdeki birçok konuda hakem-şahit laboratuvar olma saygınlığı, Enstitümüz ün nükleer analitik tekniklerdeki ölçüm kapasitesinin artmasıyla daha da artacaktır.

4 II. Amaç ve Kapsam Kısmi reaktör kor erimesiyle sonuçlanan Japonya daki Fukushima Daiichi nükleer reaktör kazası sonrasında radyoaktif yağışın Türkiye dahil tüm Dünya nın etkilenmesi nedeniyle -radyasyonla ilgili konulara toplumsal duyarlılıklar ve farkındalık artmıştır. Bu sebeple A.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü nde şimdiye kadar yapılan radyoaktivite ölçümleri ve yapılan değerlendirmeler, olası nükleer ve radyolojik hadiselere hazırlıklı bulunmanın gereğini göstermektedir. Bu çerçevede her türlü örneğin uygun yöntemlerle radyasyon açısından izlenmesi için NBE deki mevcut donanımları tamamlayıcı nükleer ölçüm cihazlarının temin edilerek düşük seviye radyoaktivite ölçüm kapasitesinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. III. Materyal ve Yöntem Bu proje A.Ü. NBE de düşük seviye radyoaktivite ölçüm kapasitesinin geliştirilmesi için mevcut nükleer ölçüm cihazlarındaki eksiklikleri tamamlamayı amaçladığından, proje kapsamında; 1) Enerji dağılımlı X-ışını spektrometresi alınması, 2) Alfa spektrometresi ve numune hazırlamada kullanılacak bir elektroliz ünitesinin ve kalibrasyon kaynaklarının temini, ve 3) Yüksek hacimde hava toplayıcı (high volume air sampler) sisteminin kurulması, planlanmıştır. XRF Kit; Radyasyon Dedeksiyon ve Spektroskopi Laboratuarı'nda kullanılmaktadır. Sistem geldiğinde, gerekli zırhlama kurşun ve kurşun katkılı cam kullanılarak yaptırılmıştır. Sistem üzerinde kalibrasyonlar ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Alfa Spektroskopisi; Toplam Alfa-Beta Laboratuvarı'nda kullanılmaktadır. Yine proje kapsamında temin edilen kalibrasyon kaynağı kullanılarak gerekli kalibrasyon ve testleri yapılmıştır. Numune hazırlama aşamasında var olan eksiklikler giderilmeye çalışılmakta ve araştırma çalışmaları yapılmaktadır. Proje bütçesinde kalan miktar öngörüde bulunan iki cihazın (Hava örnekleyici (Air Sampling System), ve Elektrolizle Çöktürme Ünitesi) alınmasına yetmemiştir. Bu sistemler için proje başladıktan sonra firma tarafından verilen teklifte, proje bütçelendirme aşamasında verilen tahmini bedelin çok üzerinde bir fiyat istenmiştir. Bu nedenle, bu cihazların başka kaynaklar ile temin edilmesi düşünülmüş ve proje bütçesinde kalan miktar koordinatörlüğün onayı, ek bütçe ile desteklenerek Radyoloji Laboratuvarı'nda acil ihtiyaç duyulan Kablosuz Flat Panel Dedektör alımında değerlendirilmiştir. Alınan Kablosuz Flat Panel Dedektör; Radyoloji Laboratuvarında eğitim ve araştırma çalışmalarında kullanılmaktadır. Kablosuz Flat Panel Dedektör kullanılarak, uluslararası protokoller kullanılarak kalite kontrol ve kabul testleri yapılmış, düşük kontrast ve yüksek kontrast uzaysal ayırma gücü sınırları saptanmaştır. Yine bu dedektör sayesinde, yeni nesil dedektörlerde modülasyon transfer fonksiyonu (MTF), gürültü güç dağılımı (noise power spectrum, NPS) ve etkin kuantum verimliliği (detective quantum efficiency, DQE) karaktestiklerinin farklı parametrelere göre değişmesi ve iyileştirmeleri çalışmaları yapılmış ve yapılmaktadır.

5 IV. Analiz ve Bulgular Proje süresince yapılan ölçümlerden ve analizlerden elde edilen bulgular, tez, makale veya bildiri olarak yayımlanmış ve bunların bir listesi VIII. Bölümde sunulmuştur. V. Sonuç ve Öneriler Bu proje sonucunda; çevresel radyoaktivite ölçümü ve radyoloji laboratuarlarında eksikliği tespit edilen Enerji Dağılımlı XRF sistemi (Yüksek enerji ayırma gücü olan Silikon Drift Diyot (SDD) dedektörlü), PIPS Silikon dedektörlü çift vakum odalı alfa spektroskopik ölçüm sitemi ile görüntüleme nicelikleri (düşük-yüksek kontrast) gibi kalite kontrol sistemleri için bir kablosuz veri aktarabilen Dijital Flat Panel (DRX-amorf Si +CsI sintilatör) radyoloji laboratuarına kazandırılmıştır. Bu ölçüm sistemlerine yardımcı ekipman olacak hava örnekleme sistemi için ise sonradan aşırı yüksek fiyatla tek ürün sağlayıcı firma geldiği için bundan vazgeçilmiştir. Bu yardımcı ekipmanın temin edilmeme gerekçesi BAP Koordinatörlüğüne daha önceden bildirilmiştir. Satın alınan cihazlar halihazırda Sağlık Fiziği Yüksek Lisans/Medikal Fizik Doktora tez çalışmalarında fiilen kullanılmaktadır. A.Ü. NBE Enstitüsü cihazlarının çoğunluğu DPT projesiyle alınmıştır. Ancak zaman içinde bakım-onarım ihtiyacı ve eşlenik olarak kurulması gereken Radyokimya Laboratuvarı gibi eksikleri ise devam etmektedir. Bu nedenle Enstitü nün bu türden BAP projeleri ile desteklenerek mevcut eğitim-araştırma misyonu sürdürülebilir olmalıdır. VI. Geleceğe İlişkin Öngörülen Katkılar Proje kapsamında alınan cihazlar gerek eğitim gerekse araştırma amacıyla kullanılmakta ve ileride de kullanılmaya devam edilecektir. VII. Sağlanan Altyapı Olanakları ile Varsa Gerçekleştirilen Projeler Bu projeden satın alınan Flat Panel Dedektörün kullanıldığı bir TÜBİTAK 1001 Projesi hazırlandı ve kabul edildi. Proje çalışmalarına 15 Mayıs 2013 tarihinde başlandı. VIII. Sağlanan Altyapı Olanaklarının Varsa Bilim/Hizmet ve Eğitim Alanlarındaki Katkıları Proje kapsamında alınan cihazlar kullanılarak aşağıdaki yayınlar ve tez çalışmaları yapılmış/yapılmakta olup sistem uygulamalı derslerde eğitim amaçlı kullanılmaktadır. Yayınlar Bor D, Çubukcu Ş, Yalçın A, Birgül Ö, Marshall N, Investigation of Effective DQE (edqe) parameters for a flat panel detector, European Congress of Radiology, March 7-11, Vienna, Austria, DOI: /ecr2013/C-1892, Yücel H, Çakal G Ö, Yüksel A Ö, Kurt R, Uyar E, Güven S, Hancı H, "Nükleer Adli Bilim ve İnceleme Konuları," Adli Bilimler Dergisi 12(1)37-48 MART;2013 Yüksel Ş, Kurt A, Bor D, "Yeni Nesil Dedektörlerde Referans Doz Seviyelerinin Çıkarılması ve Dedektör Performanslarının Karşılaştırılması, XIII. Ulusal Medikal Fizik Kongresi, Kasım 17-19, İzmir, Türkiye, 2011.

6 IX. Yücel, H., Uyar, E. Esen, A.N., "Measurements on the spectroscopic performance of CdZnTe coplanar grid detectors" Applied Radiation and Isotopes, Vol. 70(8), pp , DOI: /j.apradiso Yücel H., Yüksel A. Ö., Uyar E., Kurt R., Correction Factors in Direct Gamma Spectrometric Measurement of Some Radionuclides in Lake and Stream Sediment Samples, Applied Radaition Isotopes, ICRM 2013, Antwerp Belgium, June 16-21, 2013 (in publish). Tezler Dijital Görüntülemede Farklı Tasarımdaki Gridlerin Görüntü Kalitesi ve Radyasyon Dozuna Etkisi (Ümran ÖNAL) Film-Ekran, Dijitize Film-Ekran ve Dijital Radyografi Sistemlerinde Hasta Dozu ile Görüntü Kalitesi Optimizasyonu (Elif ÜNAL) Diagnostik ve Mamografik X-Işın Demetlerine Karşı Koruyucu Malzemelerin, Plakaların ve Farklı İnsan Dokularını Temsil Eden Fantomların Farklı Demet Kalitelerindeki X-Işınları Soğurma Özelliklerinin Belirlenmesi (Emre GÜLLÜOĞLU) Kaynaklar 1. GILMORE, G. R. Practical Gamma-ray Spectrometry, second edn. (Chichester, England: John Wiley & Sons, (2008). 2. EURACEM/CTAC Guide CG 4. Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement, second edn (Geneva, Switzerland) (2000). ISBN Herranz, M., Idoeta, R., Legarda, F., Evaluation of uncertainty and detection limits in radioactivity measurements. Nucl. Instrum. Methods Res.A, 595 (2008) WHO Guidelines for drinking water quality: Incorporating first addendum, Vol. 1 recommendations (3 rd edn.), chapter 9: radiological aspects. Geneva, World Health Organization 5. Forte, M., Rusconi, R., Cazzaniga, M.T., Sgorbati, G., The measurement of radioactivity in Italian drinking water. Michrochemical Jouranal,85(2007) EPA, Environmental Protection Agency, Method Gross alpha and gross beta in drinking water, CD ROM Version, Rev.0, pp. 1-7 UNLV 2007, Department of Health Physics, Laboratory Operating Procedure, HPD-98-LAB-002. Determination of gross alpha and beta radioactivity in water 7. YÜCEL, H., SOLMAZ, A.N., KÖSE, E., BOR, D. True coincidence-summing corrections for the coincident -rays measured with coplanar grid CdZnTe detectors Applied Radiation and Isotopes Vol.68, No.6, (2010), Paper. DOI: /j.apradiso YÜCEL, H., SOLMAZ, A.N., KÖSE, E., BOR, D. Methods for spectral interference corrections for direct measurements of 234 U and 230 Th in materials by -ray spectrometry, Radiation Protection Dosimetry, Oxford Journals Vol.138, No.3, pp (2010), Paper. DOI: /rpd/ncp YÜCEL, H., SOLMAZ, A.N., KÖSE, E., BOR, D. A semi-empirical method for calculation of true coincidence corrections for the case of a close-in detection in -ray spectrometry, J. Radioanal Nucl. Chem., Vol.283, No.2, (2010), Paper. DOI: /s YÜCEL, H., SOLMAZ, A.N., KÖSE, E., BOR, D. Spectral interference corrections for the measurement of 238 U in materials rich in thorium by a high resolution -ray spectrometry, Applied Radiation and Isotopes, Vol.67, No.11, (2009), Paper. DOI: /j.apradiso

7 X. Ekler a. Mali Bilanço ve Açıklamaları GELİRLER SIRA NO EKONOMİK SINIFLANDIRMA MİKT ARI ÖLÇÜ BİRİMİ TAHMİNİ BEDEL Makine Teçhizat Adı 1 XRF KIT 1 TL Air Sampling System 1 TL Alpha Duo System 1 TL Calibration Source 1 TL Elektrolizle çöktürme ünitesi 1 TL Sarf Malzemesi Adı Hizmet Alımı Adı Seyahat Personel Gideri ÖNERİLEN TOPLAM 5 TL EK BÜTÇE 1 Flat Panel Dedektör 1 TL TOPLAM TL GİDERLER SIRA NO EKONOMİK SINIFLANDIRMA MİKT ARI ÖLÇÜ BİRİMİ GERÇEKLEŞEN BEDEL (KDV DAHİL) Makine Teçhizat Adı 1 XRF KIT 1 TL Alpha Duo System 1 TL Calibration Source 1 TL Kablosuz Flat Panel Dedektör 1 TL Sarf Malzemesi Adı Hizmet Alımı Adı 5 İlan Bedeli 2 TL 2 360,00 Seyahat Personel Gideri TOPLAM 6 TL PROJE BÜTÇESİNDEN KALAN MİKTAR 614,00 b. Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar

8 Cihazın Adı Mevcut Konumu İlerideki kullanımı XRF Sistemi Alfa Spektrometresi Alfa Kalibrasyon Kaynağı Kablosuz Flat Panel Dedektör Spektroskopi Laboratuvarı Toplam Alfa- Beta Sayım Lab. Toplam Alfa- Beta Sayım Laboratuvarı Radyoloji Laboratuvarı Ayrıntılı kimyasal analizler gerektiren araştırma ve tez çalışmalarının yanı sıra uygulamalı derslerde eğitim amaçlı kullanılacaktır. Alfa yayınlayıcı radyonüklit analizlerinde kullanılacaktır. Kurulması planlanan radyokimya laboratuvarı çalışmaları kapsamında numune hazırlama süreçlerindeki eksikler giderildiğinde daha ayrıntılı analizlerin, buna bağlı olarak özgün tez çalışmaları ve yayınların yapılması mümkün olacaktır. Araştırma ve eğitim çalışmalarında kullanılmaktadır. Sistem kullanılarak yeni yüksek lisans ve doktora tez çalışmaları, buna bağlı olarak bilimsel yayınlar planlanmaktadır. c. Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar (varsa Kesim III'de yer almayan analiz ayrıntıları) d. Sunumlar (bildiriler ve teknik raporlar) (Altyapı Projeleri için uygulanmaz) e. Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler (Altyapı Projeleri için uygulanmaz) NOT: Verilen sonuç raporu bir (1) nüsha olarak ciltsiz şekilde verilecek, sonuç raporu Komisyon onayından sonra ciltlenerek bir kopyasının yer aldığı CD ile birlikte sunulacaktır. Sonuç raporunda proje sonuçlarını içeren, ISI nın SCI veya SSCI veya AHCI dizinleri kapsamında ve diğer uluslar arası dizinlerce taranan hakemli dergilerde yayınlanmış makaleler, III. Materyal ve Yöntem ve IV. Analiz ve Bulgular bölümleri yerine kabul edilir.