Farklı camların radyasyon karşısındaki davranışlarının incelenmesi, dozimetrik amaçlı kullanımlarının değerlendirilmesi ve yeni bir korelasyon

Abstract

Cam, farklı amaçlar için yaygın kullanılan bir mühendislik malzemesidir. Günümüzde farklı cam türleri arasında en yaygın kullanılanlar soda-kireç-silika camlarıdır. Ayrıca, kurşun-alkali-silika ve borosilikat camlar ile baryum ve bor taşıyan özel optik camlar da nispeten geniş kullanıma sahiptir. Farklı cam türlerinin radyasyon karşısındaki davranışı genel olarak bir benzerlik göstermekle birlikte, kullanılan radyasyonun tipi ve enerjisi ile cam yapısında bulunan asal ve tali elementler bu davranışı önemli ölçüde etkileyen unsurlardır. Bu çalışmada farklı radyasyon tipleri karşısındaki davranışlarını incelemek amacıyla Topkapı Şişecam Fabrikası 'ndan temin edilen ve kimyasal bileşimleri X-Işım Floresans Tekniği (XRF) ile belirlenen, soda-kireç-silika, kurşun-alkali-silika, ve borosilikat camlar ile baryumlu camlar kullanılmıştır. Söz konusu farklı radyasyon tipleri, camlara nüfuziyeti oldukça önemli olan gama ve beta ışınlan ile, nötronlar ve karışık radyasyon dozlarıdır. Gama ve Beta ışını kaynağı olarak sırasıyla, Co-60 radyoizotopu ve Sr-90 radyoizotopu kullanılmıştır. Nötron kaynağı olarak İ.T.Ü. TRIGA Mark-II Eğitim ve Araştırma Reaktörü'nün Teğetsel Işınlama Tüpü, Merkezi Işınlama Kanalı ise karışık radyasyon kaynağı olarak kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarla camların radyasyon karşısında renk değiştirdiği ve bu renk değiştirmenin alınan radyasyon dozu miktarı ile ilişkili olduğu belirlenmiştir. Bu ilişki spektrofotometrik olarak incelenmiş ve farklı camlar için karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen deneysel veriler ışığında, camların dozimetrik amaçlı kullanılabileceğine ilişkin çalışmalar yapılmış ve ışınlanmış camlardaki renk değişimini ifade eden spektrofotometrik veriler ile camın soğurduğu doz arasında matematiksel bir korelasyon kurulmuştur.

Glass is an engineering material commonly used for different purposes. Today, soda- lime-silicate glass is the most widely used one among different types of glasses. In addition, lead-alkali-silicate, borosilicate, barium, and boron containing special optical glasses have also relatively wide use. Although, the behaviours of different types of glasses against radiation are generally similar, this is significantly affected by major and minor elements present in the glass structure as well as the type and the energy of the radiation source. In this study, soda-lime-silica, lead-alkali silica, borosilicate and barium glasses, which were supplied from Topkapi Sisecam Co. and whose chemical compositions were analysed with X-Ray Fluorescence Technique (XRF), were used in order to investigate the behaviours of them against different types of radiation. To do this, gama rays, beta rays, neutrons and mixed radiation were selected to use because of their important penetration characteristics into the glasses. Co-60 radioisotope and Sr-90 radioisotope were used as the gama and the beta source, respectively. Tangential Beam Tube of ITU TRIGA Mark-II Training and Research Reactor was used as the neutron source and Central Thimble of the Reactor was used as the mixed radiation source. It was determined from the experimental studies the irradiated glasses changed their colours and this colour change was connected with the absorbed dose. This behaviour was investigated spectrophotometrically and evaluated for different glasses comparatively. Based on experimental data, further evaluations were performed about the usage of the glasses for dosimetric purposes and established a new mathematical correlation expressing the relation between spectrophotometric data, which states the colour change and the absorbed dose.