Saf Ve Bor Katkılı Vermikülit'in Gama Radyasyon Geçirgenliğinin Belirlenmesi

Abstract

Genellikle değişik alanlarda radyasyon zırhlamasında farklı durumlar için kurşun, beton, tungsten, uranyum metali vs. gibi farklı malzemeler kullanılır. Bu çalışmada, volkanik aktivite sonucu oluşan düşük yoğunluklu saf vermikülit yeni bir gama radyasyonu zırh malzemesi olarak ilk kez incelenmektedir. Buna ek olarak vermikülitin gama radyasyonu zırhlama özellikleri, farklı oranlarda karıştırılmış bor katkılı vermikülit malzeme üzerinde ölçülerek zırhlama kapasitesindeki değişim incelendi. Bunun için toplam lineer ve kütle azaltma katsayıları 60Co, 152Eu ve 226Ra radyoaktif kaynaklarından yayınlanan 0.186, 0.244, 0.262, 0.342, 0.600, 0.778, 1.173, 1.332, 1.408 ve 1.728 MeV enerjili gama ışınları kullanılarak NaI(Tl) sintilasyon dedektörlü gama spektrometre sisteminde deneysel olarak belirlendi. Saf ve bor katkılı vermikülit için teorik veriler ise XCom adlı bilgisayar programıyla hesaplandı ve sonuçlar birbirleriyle karşılaştırıldı. Yapılan karşılaştırmada teorik ve deneysel veriler arasında iyi bir uyum olduğu görüldü. Bununla birlikte bor katkılı vermikülit için elde edilen kütle azaltma katsayısı değerlerinin arttığı tespit edildi. Bu çalışmaada, literatürde incelenen kurşun, beton, borsilikat ve granit için kütle azaltma katsayıları (µm) XCom programıyla elde edildi ve elde edilen sonuçlar saf ve bor katkılı vermikülit için elde edilenler ile karşılaştırıldı. Ayrıca bu malzemelerin radyasyon zırhlamada atomik ölçekteki fiziksel özelliklerini gösteren etkin atom sayısı (Zeff), etkin elektron sayısı (Neff), toplam atomik tesir kesiti (σ_t), toplam elektronik tesir kesiti (σ_e), değerleri XCom'daki veriler kullanılarak hesaplandı ve birbirleriyle karşılaştırıldı. Ek olarak radyasyon zırhlamada fizik, mühendislik ve teknoloji alanlarında kullanılan radyasyon şiddetini yarı değerine düşüren malzeme kalınlığı (HVL), onda bir değerine düşüren malzeme kalınlığı (TVL) ve radyasyonun malzeme içinde aldığı ortalama serbest yol (MFP) parametreleri vermikülit için hem deneysel hemde teorik olarak hesaplandı. Bu parametreler, vermikülit ile kıyaslama yapmak amacıyla kurşun, demir, borsilikat ve beton için de XCom verileri kullanılarak hesaplandı. Sonuç olarak, elde edilen sonuçlar vermikülitin gama radyasyonuna karşı yeni bir zırh malzemesi olarak tercih edilebileceğini gösterdi. Ayrıca vermikülite eşit oranda ilave edilen borax'ın vermikülitin zırhlama kapasitesini artırdığı görüldü. Anahtar Kelimeler: Vermikülit; Zırhlama; Gama Radyasyonu; Soğurma Katsayısı.Generally, different materials like lead, concrete, tungsten, uranium metal, etc. are used for the radiation shielding in different areas and for different situations. In this study, a new lightweight shielding material formed by the result of volcanic activity vermiculite has been investigated for the first time as shielding material for gamma radiation. In addition, gama radiation shielding properties and variation in the shielding capacity of vermiculite examined on vermiculite-borax mixture by measuring Therefore, the total linear attenuation coefficients (µ) and the total mass attenuation coefficients (µm) were experimentally determined at the gamma spectrometer system with the NaI(Tl) scintillation detector by using 0.186, 0.244, 0.262, 0.342, 0.600, 0.778, 1.173, 1.332, 1.408 and 1.728 MeV photon energies emitted from 60Co, 152Eu and 226Ra radioactive sources. The theoretical data for pure and vermiculite borax mixture were calculated with a computer program called XCom and the results were compared with each other. It was seen good agrement in the comparison between the theoretical and the experimental data. Furthermore, it was seen that the obtained mass attenuation coefficient values for vermiculite borax mixture have increased. In this study, the total mass attenuation coefficients for lead, concrete, borosilicate and granite which are investigated before in literature were calculated with the XCom code and the obtained results were compared with the obtained results of vermiculite and vermiculite borax mixture. The effective atomic number, Zeff, the effective electron number, Neff, the total atomic cross-section, σ_t, the total electronic cross-section, σ_e values showing the physical properties of these materials at shielding in the atomic scale were also calculated by using XCom data and compared with each other. In addition, the half value layer, HVL, the tenth value layer, TVL and the mean free path, MFP parameters of vermiculite which are used in the physics, engineering and technology areas in the radiation shielding were calculated both theoretically and experimentally. With the purpose of comparison with vermiculite, these parameters were also calculated for lead, iron, borosilicate and concrete by using XCom data. Consequently, the obtained results showed that vermiculite could be preferred as a new shielding material against gamma radiation. It was also seen that vermiculite borax mixture which is mixed with equal rate improved the radiation shielding capacity of vermiculite. Key Words: Vermiculite; Shielding; Gamma Radiation; Attenuation Coefficients.