Farklı Oranlarda Bizmut Tungstat veya Kalay İle Katkılanmış Polimer Kompozitlerin Radyasyon Zırhlama Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

ÖZET: Bu çalışmada; polimer kompozitlerde radyasyon zırhlama özelliklerini geliştirmek için kompozit içine inorganik bileşikler katkılanmıştır. Katkılanan inorganik bileşikler malzemenin etkin atom numarasını ve yoğunluğunu artıracak doğrultuda hedeflendiğinden, üretilen kompozitlerin radyasyon zırhlama özelliğinde bir artış olmasına sebep olmuştur. Çalışmamızda bu artışın eğilimi farklı oranlarda inorganik bileşikler kompozitlere katkılanarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda doymamış polyester tabanlı ve inorganik bileşikler ile katkılanmış polimer kompozitler hazırlanmıştır ve bunların gama radyasyonu azaltma özelikleri incelenmiştir. Doymamış polyester reçine ile metil etil keton peroksit (MEKP) ve kobalt oktoat (%6) birleştirilerek bir polimer matriks hazırlanmış ve bu polimer matrikse dolgu malzemesi olarak Bi2(WO4)3 veya Sn malzemeleri belirli oranlarda katkılanmıştır. Elde edilen polimer kompozitlerin gama radyasyonu azaltma özelliklerini incelemek için kütle azaltma katsayıları, radyasyon koruma verimleri, radyasyon geçirme oranları, lineer azaltma katsayıları, yarı kalınlık değerleri, onda-bir kalınlık değerleri, serbest ortalama yol değerleri, atomik, moleküler ve elektronik tesir kesitleri, etkin atom numaraları, etkin elektron yoğunlukları ve etkin iletkenlik parametrelerinin deneysel ve teorik sonuçları elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar 59,5 keV ile 1408,0 keV foton enerjisi aralığında 22Na, 54Mn, 57Co, 60Co, 133Ba, 137Cs, 152Eu ve 241Am radyoaktif kaynaklarından yayımlanan yirmi iki farklı enerjide ve HPGe dedektörü yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen her bir deneysel sonuç, teorik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Bi2(WO4)3 veya Sn ile güçlendirilmiş polimer kompozitlerin radyasyon koruma verimi, radyasyon geçirme oranı, kütle ve lineer azaltma katsayıları, yarı kalınlık ve onda-bir kalınlık değerleri, serbest ortalama yol parametresi, moleküler, atomik ve elektronik tesir kesitleri, etkin atom numarası, elektron yoğunluğu ve iletkenlik gibi 13 farklı radyasyon zırhlama parametresi düşük, orta ve yüksek enerji bölgelerinde incelendiğinde, Bi2(WO4)3 ile güçlendirilmiş polimer kompozitlerin Sn ile güçlendirilmiş olanlara göre daha iyi bir radyasyon zırh malzemesi olduğu ve özellikle düşük enerji bölgesinde radyasyonu daha iyi azalttığı yapılan çalışmalar sonucunda bulunmuştur.

ABSTRACT: In this study, inorganic compounds were added into the composite to improve the radiation shielding properties of polymer composites. Since the doped inorganic compounds were targeted to increase the effective atomic number and density of the material, it caused an increase in the radiation shielding properties of the produced composites. In our study, the trend of this increase was investigated by adding different ratios of inorganic compounds to the composites. In experimental studies, polymer composites based on unsaturated polyester and doped with inorganic compounds were prepared and their gamma radiation reduction properties were investigated. A polymer matrix was prepared by combining unsaturated polyester resin with methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) and cobalt octoate (6%), and Bi2(WO4)3 or Sn materials were added to this polymer matrix at certain rates as filling material. In order to examine the gamma radiation reduction properties of the obtained polymer composites, mass attenuation coefficients, radiation shielding efficiencies, radiation transmission rates, linear attenuation coefficients, half thickness values layer, tenth thickness values layer, mean free path values, atomic, molecular and electronic cross sections, effective Experimental and theoretical results of atomic numbers, effective electron densities and effective conductivity parameters were obtained. Experimental studies were carried out with the help of HPGe detector at 22 different energies emitted from 22Na, 54Mn, 57Co, 60Co, 133Ba, 137Cs, 152Eu ve 241Am radioactive sources in the photon energy range of 59.5 to 1408.0 keV. Each experimental result obtained was compared with the theoretical results. When 13 different radiation shielding parameters are examined in low, medium and high energy regions, such as adiation shielding efficiency, radiation transmission rate, mass and linear attenuation coefficients, half thickness and one-tenth thickness values layer, mean free path parameter, molecular, atomic and electronic cross sections, effective atomic number, electron density and conductivity of polymer composites reinforced with Bi2(WO4)3 or Sn. We found as a result of studies, for this polymer composites reinforced with Bi2(WO4)3 are a better radiation shielding material than those reinforced with Sn, and they reduce radiation better, especially in the low energy region.