Cam bilyelerle oluşturulan gözenekli ortamın radyasyonu zayıflatma özellikleri

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, çeşitli çaptaki cam bilyeler ile düzenli, dağınık ve irili ufaklı gözenekli ortam modelleri oluşturularak gama geçirgenlik tekniği ile gözenekli ortamların gözeneklilik yapıları ve radyasyonu zayıflatma özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Gama geçirgenlik tekniği, geniş uygulama alanı bulunan tahribatsız bir yöntemdir. Ölçüm yapılacak malzeme kaynak ile dedektör arasına yerleştirilir, malzemeye gelen radyasyon şiddeti ile çıkan radyasyon şiddetinin sonuçları birarada değerlendirilir. Gama geçirgenlik tekniği, bilimsel çalışmalardan başka, sanayide, tıpta ve tarımda kullanılmaktadır. Sanayide demir, çelik gibi metallerin kalınlık ölçümlerinde, tıpta görüntüleme cihazlarının temelinde gama geçirgenlik yöntemi yer almaktadır. Tarımda ise toprağın suyu tutması ve gözenekliliği gibi araştırmalarda faydalanılmaktadır. Gözenekli ortamlar, akciğerlerimizden dokulara, ekmekten tahtaya kadar doğada birçok malzemede karşımıza çıkmaktadır. Gözenekli ortamların, yalıtım malzemeleri, filtreler, ses ve ısı emilimi, gemi, uzay, uçak ve otomotiv endüstrisi olmak üzere birçok alanda kullanımları vardır. Gözenekli malzemeler, hafif yapılar olmaları, enerji emiliminin yüksek olması ve yüksek performansı ucuza sağlamaları nedeniyle tercih edilirler. Öte yandan, küresel parçacıklarla oluşturulan gözenekli ortamlar en fazla çalışılan modellerdir. Özellikle kimya mühendisliğinde küresel parçacıklarla oluşturulan (paketlenen) gözenekli ortamların yapısal özelliklerinin ısı, kütle ve enerji transferi üzerindeki etkisi önem kazanmaktadır. Bu nedenle bu tip yapıların özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasının amacı, cam bilyelerle oluşturulacak gözenekli ortamların radyasyon zayıflatma özelliklerinin incelenmesi ve böylece zırh malzemesi olarak kullanılabilirliklerinin araştırılmasıdır. Ayrıca bilyelerle oluşturulan ortamların gözenek dağılımlarının belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada, gözenekli ortam olarak üç farklı çaptaki cam bilyeler, pleksiglas kaplar içerisine yerleştirilerek, oluşturulan yedi farklı gözenekli ortam modeli kullanılmıştır. İlk olarak kuru modeller için gamaışını geçirgenlik ölçümleri yapılmış, daha sonra modeller suya doyurularak aynı ölçüm işlemleri tekrarlanmıştır. Tüm modellerde, sayımlar iki seviye ve sekiz farklı nokta olmak üzere alınmıştır. Daha sonra iki farklı model kullanılarak kalınlık ölçümü yapılmış ve gözenekli modellerin radyasyon zayıflatma kalınlıkları incelenmiştir. Ölçümler, dar demet geometrisini sağlayan kolimatörler, NaI(Tl) sintilasyon algılayıcısı ve çok kanallı analizör kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her ölçümün başında kaynak kolimatöre yerleştirilen 60Co radyoizotopunun malzeme yokken üç kez ard arda sayım alınarak kaynak sayımı elde edilmiştir. Daha sonra sırasıyla M1-7 modelleri kolimatörler arasına yerleştirilerek ard arda sekiz farklı noktadan üçer kez olmak üzere sayımlar alınmıştır. Malzeme kalınlığı olarak kabın kalınlığı alınmış ve lineer zayıflatma katsayısı hesaplanmıştır. Gözeneklilikleri bulunmak istenilen modeller, su ile doyurularak aynı ölçüm işlemleri tekrarlanarak sayımlar alınmıştır. Literatürde bulunan denklemler kullanılarak her bir nokta için yerel gözeneklilik hesabı yapılmış ve tablolarla verilmiştir. Bunun yanı sıra en iyi zayıflatmaya sahip olan iki model seçilerek, kalınlık ölçümü iki seviyeden yapılmış, kalınlığa bağlı radyasyonun zayıflaması grafiklerle verilmiştir.