Cr2O3, NiO, LiF, LiBr, B4C, TiO2, TiB2, ZrO4 dolgulu poliüretan esaslı kompozitlerin geliştirilmesi ve nötron, gama radyasyonu zayıflatma özelliklerinin belirlenmesi
Development of polyurethane-based composites reinforced with Cr₂O₃, NiO, LiF, LiBr, B₄C, TiO₂, TiB₂, and ZrO₄, and zro₄ and determination of their neutron and gamma radiation attenuation properties
- Tez No: 1013104
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜNYAMİN AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nükleer Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, poliüretan temelli ve Cr₂O₃, NiO, LiF, LiBr, B₄C, TiO₂, TiB₂ ve ZrO₄ yeni kompozit malzemeler tasarlanmış, üretilmiş ve hızlı nötron radyasyonuna karşı zırhlama performansları deneysel ve yarı deneysel yöntemlerle araştırılmıştır. Bu amaçla kompozitlerin deneysel olarak 4,5 MeV ortalama enerjiye sahip hızlı nötron kaynağı kullanılarak radyasyon soğurma kapasiteleri belirlenmiştir. Kompozitlerin nötron zırhlama parametreleri; etkili uzaklaştırma tesir kesiti, ortalama serbest yol ve iletim oranı değerleri Monte Carlo simülasyon yöntemi kullanılarak Geant4 kodu ile hesaplanmış, elde edilen sonuçlar deneysel doz ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Simülasyon ve deneysel veriler arasında yüksek düzeyde uyum gözlenmiştir. Elde edilen bulgular, geliştirilen poliüretan matrisli kompozitlerin normal beton ve parafin gibi geleneksel nötron zırhlama malzemelerine kıyasla daha yüksek etkili tesir kesiti değerlerine ve daha düşük yarı kalınlık değerlerine sahip olduğunu göstermiştir. Özellikle LiF ve B₄C içeren kompozitlerin, hızlı nötronların yavaşlatılması ve soğurulması süreçlerinde daha etkin olduğu görülmüş ve tüm kompozit malzemeler içerisinde ise KM3 kodlu malzemenin nötron soğurma gücünün en yüksek olduğu belirlenmiştir. Gama ışını için temel zayıflatma parametreleri olan kütle zayıflama katsayıları, lineer zayıflama katsayıları, yarı değer katmanı, ortalama serbest yol ve etkin atom numarası teorik olarak WinXCom programı kullanılarak hesaplanmıştır. Gama radyasyonu içinde en iyi koruyucu malzemenin KM1 kodlu malzemenin olduğu belirlenmiştir. Tüm zırhlama parametreleri birlikte değerlendirildiğinde, poliüretan esaslı çok bileşenli kompozitlerin hafiflik, üretilebilirlik ve yüksek zırhlama verimliliği açısından radyasyon korunma uygulamaları için güçlü bir alternatif sunduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca kompozit malzemelerin kimyasal bileşimi ve yapısal özellikleri hakkında bilgi edinmek için X-ışını kırınımı analizleri yapıldı ve sonuçlar numunelerin optimum homojen özelliklere sahip olduğunu doğruladı.
Özet (Çeviri)
In this study, new polyurethane-based composite materials containing Cr₂O₃, NiO, LiF, LiBr, B₄C, TiO₂, TiB₂, and ZrO₄ were designed, fabricated, and their shielding performances against fast neutron radiation were investigated using experimental and semi-experimental methods. For this purpose, the radiation absorption capacities of the composites were experimentally determined using a fast neutron source with an average energy of 4.5 MeV. Neutron shielding parameters of the composites, including the effective removal cross section, mean free path, and transmission ratio, were calculated using the Monte Carlo simulation method with the Geant4 code, and the obtained results were compared with experimental dose measurements. A high level of agreement was observed between the simulation and experimental data. The findings revealed that the developed polyurethane matrix composites exhibit higher effective removal cross-section values and lower half-value layer thicknesses compared to conventional neutron shielding materials such as ordinary concrete and paraffin. In particular, composites containing LiF and B₄C were found to be more effective in the moderation and absorption processes of fast neutrons, and among all composite materials, the KM3-coded material exhibited the highest neutron absorption capability. For gamma radiation, fundamental attenuation parameters, including mass attenuation coefficients, linear attenuation coefficients, half-value layer, mean free path, and effective atomic number, were theoretically calculated using the WinXCom program. The KM1-coded material was identified as the most effective shielding material against gamma radiation. When all shielding parameters are evaluated collectively, it is concluded that polyurethane-based multicomponent composites offer a strong alternative for radiation protection applications in terms of light weight, manufacturability, and high shielding efficiency. In addition, X-ray diffraction analyses were performed to obtain information on the chemical composition and structural properties of the composite materials, and the results confirmed that the samples possessed optimal homogeneous properties.
Benzer Tezler
- Fenolik reçine tabanlı kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve radyasyon koruma karekteristiklerin incelenmesi
Development of phenolic resin-based composite materials and investigation of their radiation protection characteristics
NİHAT TAŞDEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiAğrı İbrahim Çeçen ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN AYGÜN
- Phase equilibria and thermodynamic studies in the MnO-NiO-Cr2O3 System at 1300°C
MnO-NiO-Cr2O3 sisteminin 1300°C'de katı hal thermodinamiği ve faz ilişkileri üzerinde çalışmalar
NURŞEN KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
1981
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHARREM TİMUÇİN
- Krom nikel içeren demirli alaşımların metalotermik yöntemle üretiminde tufal kullanımının etkisi
Production of fe-based alloys by metallothermic reduction of mill scales from continuous casting processes
MEHMET BUĞDAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile molibden içeren demir esaslı alaşımların üretilmesi
Production of molybdenum containing iron based alloys via self-propagating high temperature synthesis
KIRGÖZ DİLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Metaloksit takviyeli minarel ve sodyum silikat esaslı mastik matris kompozitlerinin geliştirilmesi ve radyasyon kalkanı özelliklerinin araştırılması
Development of metal oxide reinforced mineral and sodium silicate-based mastic matrix composites and investigation of radiation shielding properties
MUHAMMED ÇİMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA CİNAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYTAÇ LEVET