Bir nötron jeneratörünün çoklu folyo analizi ile nötronik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Nötron parçacığı 1932 yılında James Chadwick tarafından bulunmuştur. Daha sonrasında 1934 yılında ise Frédéric Joliot ve Iréne Curie tarafından, alüminyumun alfa parçacıklarıyla ışınlanması ile yapay radyoaktivite bulunmuştur. 1935 yılında nötron parçacığı ilk kez Enrico Fermi tarafından radyonüklit üretebilmek için kullanılmıştır. Aynı yıl içerisinde George de Hevesy ve Hilder Levy nadir toprak elementleri üzerinde nötronlar ile çalışmalar yapmış ve nötron aktivasyon analizinin temellerini oluşturmuştur. Bu gelişmelerle beraber nötronlar uzun yıllardır birçok alanda ve yöntemlerde kullanılmaktadır. Bu alanlardan başlıcaları tıp, jeoloji, tarım, endüstriyel uygulamalardır. Nötron uygulamalarında ki en önemli kısıt, ölçüm düzeneği, spektrum analizi veya numune hazırlanmasından ziyade doğru nötron kaynağına ulaşımdır. Günümüzde nötronlar, nükleer reaktörler, nötron jeneratörleri, yüksek enerjili fotonlar veya radyoizotoplar kullanılarak elde edilebilmektedir. ThermoFisher MP320 nötron jeneratörü cihazı da hızlı nötron kaynakları arasında önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmada İTÜ TRIGA Mark II reaktörü sınırlandırılmış sahasında kurulan deney düzeneğinde ThermoFisher marka MP320 model nötron jeneratörü cihazının ortalama nötron enerjisi ve nötron akısı deneysel olarak çoklu folyo analiz yöntemi ile belirlenmiş ve literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Nötron aktivasyon analizi, maddelerin içindeki elementleri tayin etmekte kullanılan analitik bir yöntemdir. Element çekirdeklerinin nötronu absorbe etmesi sonucu karakteristik gama ışını yayınlamasını kullanarak element analizi yapılır. Nötron bombardımanına maruz bırakılan numune içindeki elementlerin çekirdekleri, nötron parçacığı ile reaksiyona girerek radyoaktif hale gelir ve yarılanma süreleri boyunca gama ışını radyasyonu yayınlar. Bu yöntemin avantajları olarak; aynı anda birçok folyoya uygulanabilmesi, analiz edilen madde de tahribat meydana getirmemesi, teorik olarak basitliği, güvenilir sonuçlar vermesi, hızlı bir yöntem olması sayılabilir. Folyo tercihi yaparken dikkat edilmesi gereken bazı hususlar mevcuttur. Bunlar, oluşacak nötron reaksiyonunu belirlemek, ürün elementin yarılanma ömrü, nötron reaksiyonu tesir kesiti değerinin yüksek hassasiyetle bilinmesi ve buna uygun deney düzeneğinin hazırlanması ve kullanılacak dedeksiyon sistemini belirlemektir. Ek olarak, çoklu folyo analizinde öncelikle folyolar nötronla ışınlanıp sonrasında gama ışını sayımı için dedektöre koyulup ölçüm alındığı için dolaylı bir metoddur. Yapılan deneyde 3 adet folyo seti kullanılmıştır. Bu folyolar; Alüminyum, Neobyum ve Zirkonyum folyolarıdır. Folyolar 0,5" çaplı disk formundadır.