..

..
..

17 Ekim 2018 Çarşamba

DENEYSEL REAKTÖR FİZİĞİNİN İNCELİKLERİ



Çekmece Nükleer Araştırma Merkezi’nin, Amerika’nın Brookhaven Milli Laboratuarı ile yaptığı protokole göre, 104 Kg’lık % 1.143 zenginleştirilmiş uranyumlu alt-kritik sistem ÇNAEM’e hibe edilmişti. Deneysel çalışmalar 1962’de başlayıp 1969’da sona ermişti. Deney son derecede zor bir deneydi. %1 hassasiyetle ölçme gerektiriyordu. Ben bu ölçmelerde, beş birbirinden bağımsız ayrı ölçme metodunu karşılaştırmalı olarak tatbik ettim. Solvent ekstraksiyon yapılarak varılan sonuçlar bize en doğru ölçüleri verdi. Zenginleştirilmiş uranyumlu alt-kritik sistem 63 cm boyunda, 1 cm çapında 72 uranyum çubuğundan ibaretti. Bu sistemin kritikliğini arıyorduk, deneysel sonuçlar transport teori hesapları ile karşılaştırılacaktı. Biz ölçü için neptunium’un (Np-239) gama ışınlarını ölçtük.  Meydana gelen Neptunium miktarı bir gramın milyonda birinin milyonda biri kadardı. Yani 10-12 gr. Biz bir oran ölçüyorduk. Kritik-altı sistemi gözönüne getiriniz, ortada biri çıplak uranyum pul, bir de kadmiumla kaplı uranyum pulun neptunium aktivitelerinin oranı. Buna reaktörün kadmium oranı denir, bu da kritikalite ile ilgili önemli bir parametredir. Np-239 atomları 2.35 gündelik yarı ömre sahiptir. Bütün Np’lar bu yarı ömürle Plutonyum-239’a dönüşürler. Yani biz Türkiye’de ilk defa, çok az da olsa Plutonyum-239 üretmiş olduk. Çubukların ortasında biri çıplak ötekisi Kadmium (Cd) yüksükle kaplı iki uranyum pul aynı anda ışınlanıyor.
    U238 + n 23 dakika > U239  ----à Np239 2.35 gün---à Pu239   oluyor.
Nötronların enerji dağılımı O eV’tan 10 MeV’a kadar. Buna nötron enerji spektrumu diyoruz. Çıplak uranyum pulu Cd’miumla kaplanırsa (Bu bir yüzük yapısındadır ve alttan ve üstten içine termik nötronlar girmesin diye yine Cd iki pulla kapatılmıştır.) Cd pul, termik nötronları hemen hemen tamamını yuttuğu için istediğimiz Cd oranını elde ederiz. Nötron enerji ayrımı için kullanılan Cd yüzük ve pullar mikroskopik reaktör fizik parametresini 5 yönden etkiler. İlk olarak, eğer çıplak foiller kadmium kutudan kafi derecede uzak değillerse, onların aktiviteleri kadmium kutunun akıyı azaltması sebebi ile azalır. (Burada akı ile nötron akısını kastediyoruz.) İkinci olarak, termal akının azalması, akıyı da azaltır, çünkü termal fisyondan çıkan hızlı nötronların sayısı azalır, bundan dolayı kadmium kaplı foillerde hızlı nötronlardan meydana gelen aktivite azalır. Üçüncü olarak termik akının azalması, resonans akıya da etki eder. Kadmium kutu yüzünden resonans akı da moderatör yer değiştirmesi yüzünden ve kadmiumun yüksek enerjideki resonanslarından ötürü azalır. Dördüncü olarak, kadmiumdan dolayı ortamda resonans saçılması olur ve son olarak kadmium kutudan dolayı moderatör miktarı değişir.
Ertek tarafından geniş bir çalışma yapılmıştır. Bunda standart metroloji tavsiye edilir, nükleer veriler, spektrum ayar metodları, spektrum unfolding, akı ve fluence tayinleri açıklanmıştır. Belirsizlikler, 203 referanslı bir çalışma ile ortaya konmuştur.
Proje Manageri olarak çalıştığım REAL-80 projesi, 1981’de Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı himayesinde ileri laboratuarlar arasında kısa zamanda tamamlanmıştır. IAEA specialistlerinin toplantısında REAL-84 eksersizi masaya yatırılmıştır. (Mayıs 1987, Jackson Hole, Wyoming, USA)
ASTM standartları, yani E262-E266; E523,526; E343, E-393, E481 ve E482 reaksiyon sürati ölçmelerinde; E693 atom başına ferritik çeliklerde yer değiştirme (DPA); E704, E705, E706 (Master Matriks for Pressure Vessel Surveillance Standards), E706 (IG), Guide 900, E944 ve Metod E646 ve diğerleri çok foyalıdır ve devamlı inkişaf etmektedir. Korrele edilmiş lineer en küçük kareler metodunun (CLLS) yeni bilgileri içine alması çok faydalıdır. Bu metod, eski ve yeni ölçülerin büyük kovarians matrislerinin inversiyonlarının alınmasına gerek duymaz. REAL-80, REAL-84 ve REAL-88 projelerinin menejerliğini Ertek yapmıştır.

Kaynaklar
1.       W.l. ZIJP, E.M. ZSOLNAY, H.J. Nolthemus, E.J. Szondi, G.C.H.MM Verhaag, D.E. Culler and Ç. Ertek “Final Report on the REAL-80 Exercise”; ECN-128, Netherlands Energy Research Foundation (1983).
2.       E.M. Zsolnay and H.J. Nolthenius “Proc. Of the IAEA Consultants” Meeting on the Assessment of the Results of the REAL-84 Exercise Edited by V. Piksaikin, March 197, IAEA INDC (NDS) 190 / G+F+R
3.       C. Ertek, “On the penetration of mono-energetic neutrons inside the detector foils”, International Atomic Energy Agency, IAEA/RL/44, Feb. 1977.
4.       C. Ertek,  “Neutron Activation Foil Cover Effects. Neutron flux density depression and self shielding correction factors” International Atomic Energy Agency, IAEA/RL/57 Feb. 1979.
5.       C. Ertek, Compilation of neutron flux  density spectra and reaction rates in different neutron fields, Vol.I, IAEA/RL/61, June 1979, 319 pages.
6.       C. Ertek, ibid. Vol II, IAEA/RL/63 July 1979, 251 pages.
7.       C. Ertek, ibid.Vol III, IAEA/RL&68, April 1980, 381 pages.
8.       C. Ertek “Reaction Rate Measurements, Neutron Spectrum Unfolding, Fluence, Radiation Damage, Embrittlement and Safety for Fission and Fusion Reactors, Their short comings and Uncertainities” IAEA/RL/72 Oct. 1980.
9.       C. Ertek, A. Yalçın and Y. İnsel, Nucl. Sci. Eng., 36, 209-221, 1969.
10.   C. Ertek and N. Haselberger “Measurement of Density and Water Content of Soil Using Photon Multiple Scattering” Nucl. Inst. And Methods 227 (1984) 182-185.
11.    C. Ertek “The REAL-80 Project Related Preliminary Results Argonne Seibersdorf Intercomparison Proc. 4th Sym. On Neutron Dosimetry p.251 Commission of the European Communities, Radiation Protection Munich-Neuherberg 1-5 June 1981. EUR 7448 EN Vol. II.
12.   C. Ertek, “Seibersdorf-Helsinki Intercomparison of Neutron Flux Density Spectra by Using the SAND-II and LOUHI Unfolding Programmes p.261.
13.   C. Ertek, M.F. Vlosov, B. Cross, P.M. Smith “Influence of Cross Section, Structure on Unfolded Neutron Spectra” p.p 654, Proc. Int. Conf. Nuclear Data for Science and Technology. Antwerp, Belgium, Sept. 6-10, 1982. CONF-820906.

Doç.Dr.Çetin ERTEK
13.10.2018

9 Ekim 2018 Salı

EMBALSE’DE İKİ PATLAMA



Sene 1992, Birleşmiş Milletler’de, Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nda, Arjantin’in Cordoba civarındaki 630 Mwe’lik EMBALSE reaktörünü teftişe gidiyorum. EMBALSE Kanada’nın CANDU tipi reaktörlerindendir. Problemsiz çalışmaktadır. Arjantin’in Cordoba eyaletinden kiraladığım araba ile EMBALSE Atom Reaktörü’ne doğru yol aldım. 1,5-2 saat mesafededir. Yolda büyük bir askeri konvoya rastladım. İçimden burada istenmeyen birşeyler olmuş dedim. Hakikaten bir gün önce civardaki silah fabrikasında büyük bir patlama olduğunu tespit ettim. Çok değerli Arjantin’li Milli Müfettiş arkadaşlar (Luis ve Marco) teftişe yarın gelemeyeceklerini bana bildirdiler. Çocukları silah fabrikası yakınlarındaki ilkokulda okuyormuş. Yol yorgunluğundan bir günlük tatil bana fena gelmedi. Daha ertesi günü hepimiz vazife başında idik. Bu sefer, o sabah büyük bir patlama gürültüsü de EMBALSE’den gelmişti. Kaldığım mütevazi pansiyonun sahibi bana “EMLBALSE’de ne oluyor?” diye sormaz mı. “Kaza olmamıştır, akşam dönüşü size izah ederim” dedim. Ben de ne olduğunu doğrusu bilmiyordum.
EMBALSE’ye gittiğimde patlamanın bir rutin çalışmadan ileri geldiğini, birikmiş gaz radyoaktif sıkışmanın ani dışarıya (filtrelenmiş sistemden (eksoz) geçirilerek) atılmasından ileri geldiğini öğrendim. EMBALSE’de çalışanlar, onların aileleri, silah fabrikasında çalışanların aileleri, bu iki patlama ile epey sarsıldılar.
EMBALSE Reaktöründe çalışanların ailelerini de hesaba katarak EMBALSE atom-kasabasını göz önüne getirebiliriz. Yakında güzel bir gölü vardır. LAS BRASAS et lokantası muhteşemdir. Akşamları beni açlıktan kurtaran, çok lezzetli etleri olan bir grill lokantasıdır. Servis mükemmeldir. Yiyeceğiniz eti mangalla yanınıza getiriverirler. Ben “Sopa de Verdura” ile başlardım. (Sebze çorbası) Sonra gelsin, “Kasador de Tira” ızgara nefis et. Çok ender olarak bir patlıcan ezmesi yemeği bulurdum, o da nefisti. Embalse’de manav diye birşey pek bulamazsınız. Nedendir bilinmez, Las Brasas et lokantasında arada sırada pirzola (çimuçiri) da yerdim. Arkasından TV’de gelsin nefis Arjantin ve Latin Amerika futbol ziyafetleri (Copa Latin-Amerika).
Arjantin’e teftişe gitmeden önce bana İspanyolca kursunu şart koştular. Haftanın belli saatlerinde üç ayrı kurs gördüm. Talebe arkadaşlarım (her milletten) bizde olduğu gibi yaşlı talebelere yardım etmiyordu. Hocamız Edward her an ortaya birşey atar ve masa etrafında sıra ile herkese tek tek sorular sorardı, ateş gibi ve çok iyi bir hocaydı. Birgün Edward derse gelmemişti. Sorduk, soruşturduk. Sen birgün, güvenlik polislerinin birinden tabancasını al ve kendini vur. Niçinini bilmiyoruz, değerli hocamızı kaybetmiştik, 14 Latin Amerikan lehçesinin hepsini bilirdi.
Arjantin’in Buenos Aires şehrinde gittiğim Cumartesi, Pazar konserleri anlatılmayacak derecede güzeldi. Hiçbir konserde ara vermek yoktu. Müziğin akışını kesmiyorlardı, müzikle birlikte tiyatro içinde gönüllü dans edenler çoktu. Arada sırada Brezilya’dan meşhur gruplar gelirdi. Et lokantalarının vitrinleri olağanüstü bir dekora sahiptir. Ortada bir şömine (3600 lik), her tarafta ateşi çok uzaktan gören nefis kemikli etler çok yavaş pişiyor. Yanlız kulağımıza şöyle şeyler geliyor. Sebzesiz çok bol et yemek, insanda “endişe” yaratıyormuş. İngilizler Arjantin’de büyük geniş araziler alıyorlarmış, ekip biçiyorlarmış, hadi hayırlısı. Cumartesi Pazar günleri Buenos Aires’in Boca sanat bölgesinde çok güzel müzik, dans festivalleri yapılır, meydanlarda güzel hanımlar size Arjantin dansını öğretir, ama çok zordur.
Arjantin ikinci bir EMBALSE reaktörünü kurmaya çok yakın. Bizim Ergimiş Toryum reaktöründe EKSOZ amalyesine gerek yoktur.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
 06.10.2018

BİR YAZIDA ÜÇ BÜYÜK PROJE



Herşeyimiz var. Bu üç projeyi niçin hayata geçiremiyoruz?
1) 60 milyon dolar değerinde TRIGA-MARK-II atom reaktörü var. Teknik Üniversite Ayazağa yerleşkesinde. Pırıl pırıl çalışıyor. Bir insanın geçebileceği oyukla hastanın başındaki kanser tümörleri termal nötronlarla ışınlanabilir. 15-20 seansta sadece tümörler öldürülebilir. (Kafatasını yarıp dışarı çıkan tümörlerden bahsediyoruz) Hastaya Bor iğnesi yapılır. Bor gider, beyindeki sadece kanserli tümörlere yerleşir. Reaktörden gelen nötronlar borun içine girer. 2.4 MeV gücünde alfa parçacıkları çıkar. Bunların enerjisi tümörleri perişan eder, çürütür ve yakar. 15 seanstan sonra kanser tümörleri ölür, ışınlama 1 saat sürer. Kafatası dikilir, hasta iyileşmiştir, taburcu olur. Birleşmiş Milletler’de çalışırken, çalışma arkadaşlarım bu projeleri memleketlerinde hemen tatbik ettiler. Alman arkadaşlarım Münih havaalanı yakınlarındaki hastanede emekli olduktan sonra çalışmaya koyuldular. Hastahane şimdiye kadar 550 kişiyi zaten iyileştirmişti. Japonya’da benzer atom reaktöründe 1997 yılı itibari ile 135 kişinin hayatı kurtarıldı. Metod, beyin cerrahlarının ulaşamadığı iltihaplı noktalarda da tatbik edilebilir. Benim şefim Tony Ramalho Portekiz’deki aynı tip reaktörde bu deneylere başlamıştı. Amerika ve diğer ülkelerde metodu tatbik eden merkezler var. Ben teklifimi 1997’de Teknik Üniversite’ye bildirdim. Şeker, un hazır, ama helvayı yapmayı kabul ettiremedik. Bir insan hayatını bu şekilde kurtarmaktan daha ulvi birşey olabilir mi?
2) Beyindeki alüminyum atomları normalin üzerinde olduğu zaman bunun Alzheimer hastalığına sebep olduğu hakkında ilmi makaleler var. Olay tam ispatlanmış değil. Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi’nde iki adet hızlandırıcı var. Beyinden biopsi şeklinde alınan örnekler, hızlandırıcıda uygun ışıklara maruz bırakıldığında alüminyum atomların sayısı deneysel olarak tespit edilir. Çekmece’de müdüriyet Marmara Üniversitesi ile bir protokolün imzalanması gerektiğini bildirdi. Dikkat edilirse deney, nükleer teknoloji ile çözülebilen bir deneydir. Beyinde sade alüminyum değil, kadmium, kurşun, kobalt gibi ağır metaller de beyin hastalıkları için çok kritiktir. Bu araştırmaların çok geniş bir şekilde ele alınması, sanayi merkezlerindeki büyük ve çocuk ölümleri ile yapılacak korelasyon çok faydalı olacaktır. Neyi bekliyoruz?
3) Y.Mühendis Önder Yolaç Bey’in çok büyük başarı ile yürüttüğü elektrikle işleyen yerli otomobil için akümülatörlerin ömrünü nükleer fizikle uzatmak mümkündür. Otomobilin bir köşesinde sudan hidrojen elde etmek çok kolaydır. Bu hidrojen atomları veya protonlar “Bor ile çarpıştıklarında 3 alfa parçacığı akümülatör içine bırakırlar.” Herbir alfa çekirdeği 6 MeV enerjiye sahiptir. 3x6=18 MeV akümülatörde büyük bir güç yoğunluğuna sebep olur, bu da akümülatör ömrünü uzatır. Niçin yapmıyoruz?
Doç.Dr.Çetin ERTEK
06.10.2018

4 Ekim 2018 Perşembe

ELMAS YAKARAK YERKABUĞUNUN OLUŞUMUNU İNCELEYEN MÜSTESNA JAPON BİLİM ADAMI



Sene 1986-87, Japonya’yı atom bombası yapmaması için Birleşmiş Milletler adına teftiş ediyorum, Tokyo’dayım.
Bir Cumartesi günü otelimin yakınındaki Tokyo Üniversitesi’ni ziyaret edeyim dedim. Japonlar ilmi bakımdan çok cömerttirler. Birşey sorarsanız bildikleri herşeyi size anlatmak, aktarmak isterler. Fiziko-kimya laboratuarlarındayım. Bir profesör, adını maalesef unuttum, gas-kromotografi cihazında konsantre olmuş, harıl harıl çalışıyor. Profesörün Cumartesi, Pazar bile çalıştığına dikkatinizi çekerim. Üniversiteye girişte bana kimse mani olmadı. Bu da ayrı bir husus.
 Tanıştık, anlatmaya başladı. “Dünyanın yerkabuğu ne zaman ve nasıl meydana gelmiş? O zaman dünyamızın dinamiği nasıl gelişmiş? ” Bana diyor profesör, “dünyanın her köşesinden tabii elmas gönderiyorlar, işlenmemiş elmas, bazıları oldukça büyük, ben onları gas kromotografi cihazında yakıyorum, çıkan gazların cinsini ve miktarını çok büyük bir hassasiyetle ölçüyorum” diye ilave ediyor. Yerkabuğu oluşumunda neler oluyor? Kendi teorisini dünyada mevcut diğer teorilerle karşılaştırarak çalışmalar yapıyor. 30-35 sayfalık ingilizce çalışmasını da bana hediye etti. Bildiğiniz gibi elmas yanınca hiçbir şey bırakmaz.
Dünyanın her köşesinden profesöre elmas yollanması da çok takdir edilmesi gereken ayrı bir konu.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
29.09.2018

HİROŞİMA’DAKİ GÖRÜLMEYE DEĞER ATOM BOMBASI MÜZESİ



Gene 1987-88 tarihlerinde Birleşmiş Milletler adına Japonya’yı atom bombası yapmaması için teftiş ediyorum, Hiroşima’dayım. Toprağı belli bir kalınlıkta değiştirmişler, radyasyondan eser kalmamış. Parkın içinde ileri teknoloji binasının kırık dökük iskeleti kalmış, onu bırakmışlar.
Heryer renkli çiçeklerle bezenmiş. Ağaçlar ve parklar. Müzede bomba atıldıktan 8 dakika sonra Amerikan pilotlarının çektiği 600-800 metre yüksekliktan çekilmiş fotoğraf, büyütülmüş, büyük müzenin tavanına ve yan duvarlarına yerleştirilmiş. Tek elinizin parmaklarını biraz aralayın, parmaklarınıza dik olarak yüzlerce park etmiş ticaret gemilerini düşünün. Bir anda kül olmuş bir Hiroşima, liman şehri, yüzbinlerce ölü, yaralı. Pilotlar derin depresyonda. İki uçak. Arkadaki uçak fotoğrafı çeken uçak. Hiroşima devlet hastanesinde herşey perişan. Raflardaki cam ilaç şişeleri bombanın ısısından birbirleri ile yapışmışlar. Köprüler yerle bir olmuş. Bombanın patladığı noktadan 900-1000 metre uzaklıkta, arkasını duvara dayamış bir adamcağızın, bomba patladığı andaki gölgesi (müthiş ışık ve ısı dalgası) duvara çakılmış. Japonlar bu insan gölgesini müzeye olduğu gibi duvarı ile birlikte taşımışlar.
Biz fizikte bir cisim ısındığı zaman, ısı o kadar yüksek olursa, adamcağız süblümleşmiş deriz. Faz değişiminin ikisinin aynı anda oluşu. Adamcağızın erimeden önce buharlaşması. Mekanı cennet olsun. İlkbaharda Hiroşima’da çiçeklerin ve ağaçların çiçeklerini açması (sakura) görülmeye değer müthiş bir olaydır. Gece fenerlerinin ihtişamı bambaşkadır. Tokyo Veno parkında “karaoke” yaptığıma sizi inandıramam. Tokyo’daki müzenin teybini almıştım. Giderseniz CD’sini muhakkak alın.
Amerikalılar toryumu bıraktılar, uranyum ve uranyum plutonyum bombasını yaptılar, Hiroşima’dan sonra Nagasaki’ye de attılar, Japonlar masaya oturdular. Japonlar yılmadılar, kendi reaktörlerini inşaa ediyorlar. Barış anlaşmasının ertesi günü, koca bir Amerikan tugayı Japonya’nın bütün atom tesislerini yerle bir etti. Buna ait filmi Dr. Necmi Dayday, Prof.Dr. Yüksel Atakan’ın konferansında, Marmara Üniversitesi’nde bize gösterdi, çok etkilendim.

Doç.Dr.Çetin ERTEK
29.09.2018

28 Mayıs 2018 Pazartesi

NÖTRONLAR VE GAMA IŞINLARI MADDE İÇİNE GİRİP NELER YAPARLAR?



14 MeV enerjili nötronları alıp 20 cm kalınlıkta demirden geçirirsek bu tarafa geçen 131 nötronu, 20 cm kalınlıkta sudan geçirirsek 388 nötronu, 20 cm  betondan geçirirsek 302 nötronu, 20 cm alüminyumdan geçirirsek 519 nötronu, 20 cm karbondan geçirirsek 263 nötronu, 20 cm polietilenden geçirirsek 405 nötronu, 20 cm kalınlıktaki tungstenden geçirirsek 103 nötronu, 20 cm kalınlıktaki kurşundan geçirirsek 324 nötronu karşı taraftan sayabiliriz.
Gama ışınları madde ile karşılaştıkları zaman (fotonlar) foto-elektrik, Compton saçılması ve çift teşkili olaylarını yaparlar. Foto-elektrik olay, Einstein’ın Nobel almasını mümkün kılan olaydır. Madde üzerine fotonlar çarpar, maddeden elektronların çıkmasına sebep olur. Compton saçılmasında ışının enerjisi tamamen yok olmaz. Çift teşkili olayında, foton tamamen yok olur, elektron ve pozitrona dönüşür. Gama ışınları madde ile etkileşirken iyonizasyon, fren ışınları (bremsstrahlung), annilasyon ve birbirleriyle ve madde ile çarpışarak mükerrer çarpışma yaparak yüklü parçacıkların meydana gelmesine sebep olur.
Nötronlar madde içine girdiği zaman, enerjilerini kaybederler, elastik ve inelastik saçılma yaparlar, maddenin içine girip yutulurlar (nötron capture). Fisyon oluyorsa fisyon olayına sebep olurlar, yeni izotoplar meydana getirirler, hızlı nötronlar enerjilerini çarpışmalarla kaybedip thermal nötron olurlar, enerjileri 0.025 eV ye düşer, çekirdek tarafından yutulurlar. Örneğin, Çin kömürünün analizinde kütle spektrometresi analizleri çok güvenilir sonuçlar vermektedir. Literatürde çok sayıda kaynak mevcuttur. (Chun-Yan You, et.al., Molecular Charachteristics, Fuel 155 (2015) 122-127)
Nötronlardan korunmak için kullanılan malzemelerin bazıları demir, su, H, C, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Al, 12C, C, H, W, polietilen ve kurşundur. Betonun içine bor katarsanız çok kuvvetli bir nötron koruyucu yapmış olursunuz.
Mineral endüstrisinde bilhassa kömür ve çimento endüstrisinde on-line nükleer analiz teknikleri kullanılır. Endüstrideki bu büyük parçaların analizi nötronları kullanarak yapılmaktadır. Sırtınızı siz nükleere dönmüşseniz, bu analizleri saniyenin 10’da biri zamanda yapmaya hiçbir zaman muktedir olamazsınız. Nükleer enerji onun için lokomotiftir, sadece elektrik elde edilmesinde değil. Kömür endüstrisinde, çimento endüstrisinde ve mineral endüstrisinde ölçme teknikleri nötronlara dayanmaktadır. Genel olarak, örneklerdeki maddelerin konsantrasyonlarını ölçmek (kömürdeki, kayadaki, topraktaki, çimentodaki) kimyasal metodlarla son derece zor, zaman alıcı (herbiri için en az 8 saat) bir çabadır. Acele cevap almak imkansızdır. Laboratuardaki birkaç gramlık örnekler maden bölgesindeki durumu aksettirmeyebilir. Bu tip ölçmelerde en büyük hatalar bundan doğmaktadır. Bundan dolayı, nükleer olarak, ani gama ışınlarının aktivasyon analizi (PGNAA) bilinmeyen maddelerin derhal ölçülmesini sağlar. Ölçü on-line’dır. Derhal sonuç verir. Biz onun için nükleer teknoloji diyoruz. Saniyenin kesirlerinde sonuçlar elde edilir. Metod kaynak zenginliğini anında ortaya koyar. Maden çıkarılmasında optimizasyonu sağlar. PGNAA ölçme metodu (1), gravimetrik(2), kalorimetrik(3) ve spektroskopik(4,5) metodlarla karşılaştırmak mümkündür. Ölçü hassasiyeti en iyi PGNAA metodundadır. X-ray fluorescence analysis küçük örnekler için çok faydalıdır(6).
1.      İskender Atilla Reyhancan, Alborz Ebrahimi, U.Üner Çolak, M. Nizamettin Erduran, A Monte-Carlo Library Least Square Approach...Nuclear Inst. Methods in Physics Research A 843 (2017) 29-33
2.      D. Kyun Seo, S.Shin Park, Y.Tack Kim, T.Yu, Study of Coal Pyrolysis by Termo Gravimetric Analysis J.Anal.Appl.Pyrolysis 92 (2011) 209-216.
3.      M.S.Kızıl, J.Peterson, W.English, The Effect of Coal Particle Size on Calorimetric Analysis of Roadway Dust, J.Loss Prev.Process Ind. 14 (2001) 387-394.
4.      E.S. Peck, Spectrographic Determination of Mercury in Rocks and Coal. Anal.Chim.Acta 80 (1975) 75-83.
5.      Chun-Yan You, et.al. Molecular Characteristics of a Chinese Coal Analyzed Using Mass Spectrometry with various Ionization Modes, Fuel 155 (2015) 122-127.
6.      L.Throne, G.McCormick, B.Downing, B.Pr,ce, Some Aspects of the Analysis of Coal by X-ray Fluorescence Spectrocopy, Fuel 62 (1983) 1053-1057.
Bu multi-disipliner çalışmada, şu ilim disiplinlerini, birbirinin içinde karşılaştırmalı olarak inceledik.
1.      Nükleer teknoloji ve nükleer ölçü teknikleri
2.      Hızlı nötronlar ve gama ışınları
3.      Kristaolgrafi
4.      Mineral madenciliği
5.      Analitik kaya araştırmaları
6.      Toprak araştırmaları
7.      Çimento endüstrisi
8.      Kömür endüstrisi
9.      Matematiksel simülasyon metodları
10.  Kalorimetre teknolojisi, kalorimetre geometrisi ve simülasyonu
11.  İkinci elektron ölçme teknolojisi
12.  Monte-Carlo tekniği
13.  Nötron spektrometresi
14.  Gama ışınları spektrometresi
15.  Sıvı kristal dedektör teknikleri
16.  X ışınları fluoresans tekniği
17.  Kütle-spektrometresi teknikleri
18.  Yollardaki tozun büyüklüklerinin kalorimetrik analizlere etkisi
19.  Kayalardaki civanın ve kömürdeki civanın tayini
20.  Kömür pyrolysis’in termo-gravimetrik analizlerle tayini.
21.  Çimento sanayiinde kullanılan ölçüm teknikleri
22.  On-line nükleer analiz teknikleri
Doç.Dr.Çetin ERTEK
26.05.2018

GAMA IŞINLARI VE NÖTRONLAR NASIL ÖLÇÜLÜR?



Batıda, Nuclear Instruments and Methods diye çok saygın ilmi ve teknik bir mecmua vardır. Hakemlerinden bir makalenin basılmasını sağlamak son derece zordur. Küçük radyo-aktif bir sezyum kaynağı ile 1984’te ben toprağın aynı anda hem nemini hem de yoğunluğunu bulmuştum. Merkezi Roma’da bulunan FAO uluslararası kuruluşu için yapılmış bir proje idi. Basılmaya layık görüldüğü için patentini almış bulundum. Projede, gama ışınlarını ölçen sintilasyon detektörü kullanılmıştı. Bu detektörler en genel şekilde gama ışınlarının şiddetini ve enerjilerini ölçmek için kullanılır. Gama ışınları gelir, aletin önündeki NaI(Tl), Sodyum İyodür (Talyumla aktive edilmiş) kristaline çarpar, foto-katod üzerinde bir ışık meydana getirir, bu ışık elektrik sinyaline dönüştürülür. Gama ışınlarının hangi çekirdeklerden geldiği bulunur. çok önemli bir dedektördür. Toryumun karakteristik gamaları da bu aletle ölçülür. Hava kirlenmesinde istenmeyen maddeler bununla bulunur. Deniz ve suların da kirlenmesini bu alet gösterir. Aletle nötronların da ölçülmesi mümkündür. Gama ile nötronlar bu aletle ayrıştırılarak ölçülebilirler. Sıvı sintilatörler hızlı nötronların ölçülmesinde ve çekirdeklerin en derin yapılarının araştırılmasında kullanılır. Sıvı sintilasyon sayıcılar gama ışınlarını ve hızlı nötronları birlikte sayar. Gamaları hızlı nötronlardan ayırmak için digital metodlar kullanılır. Elektronik olarak yük mukayesesi metodu (charge comparison method), integre risetime metod en çok kullanılan metodlardır. Time of flight (uçma zamanı metodu) da sık kullanılır.
Sadece bu iş için inşa edilen foto-multiplakatörler 5-10 değişik şekildedirler. Bütün bu ölçücü parçaların bir araya getirilip üzerlerinde en iyi kompozisyonu bulmak için araştırılması gerekir.
Alet hem maddenin ne olduğunu, hem de miktarını ölçer. Nuclear Instruments and Methods ilmi mecmuası 80 seneden fazla bir zamanda muntazam çıkmaktadır. Örnek olarak bu mecmua, 1993’te kalorimetreler üzerinde ikinci tip elektromanyetik ışımayı ele almıştır. Nucl. Inst. Meth. A-334 (1993) 399. G.S. Bitsadze et.al., Cern’deki Large Hadron Collider (LHC) deki, radyasyon tahribatında bakırın rolü, R.Flukiger ve T. Spina, foto muldöplikatörlerinde radyasyon sertleşmesinin ölçülmesi, V.I.Rykalin CERN-LHC b-96-012 (1996), J.Nucl.Mater. 191(1992) 401, füzyon reaktörlerinde bakır alaşımlarının radyasyona dayanıklılığının arttırılması I.V. Gorynin et.al. gibi yüzlerce ve yüzlerce makale yayınlanmıştır. A.Albayrak ve Yetkin et.al. hızlı ve radyasyona dayanıklı ikinci kalorimetrik çalışmaları arxiv: 1307.8051’de neşretmişlerdir. Bu yayınlarda görülüyor ki fiziği ölçmek için aletler, aletleri yapmak için de fizik üretilmektedir.
Değerli talebem Prof. Dr. Nizamettin Erduran bu sintilasyon dedektörlerinin sıvı kullanan cinslerinden imal edip onun da fiziğini ölçen bir ilim adamıdır. İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi’nde çalışmaktadır. Çalışmakta olduğu gruplardaki fizikçiler Çin’den, İsveç’ten İtalya’dan, İspanya’dan, Niğde Üniversitesi’nden, Fransa’dan, Polonya’dan, Almanya’dan, Japonya ve İngiltere’den seçkin ilim adamlarıdır. Başarılarının devamını diliyorum.
H. Abramowicz et.al.’in önemli makalesini ilave etmeden geçemeyeceğim. 10 GeV ila 140 GeV arasında hadron ve elektromanyetik duşların, demir sintilatör kalorimetrelerinde ölçülmelerine ait çalışma. Nucl.Instr. and Methods 180 (1981) 429. Bildiğiniz gibi 1 GeV, 1 milyar elektron volt demektir.
Cern’de Higgs parçacığını bulmak için çarpıştırılan protonlar 7 GeV enerjide idi. Sistemin toplam enerjisi 14 GeV idi. Ankara’daki bizim hızlandırıcıdaki enerji 1 GeV tun 1000’de biri yani 1 MeV’tur. Hızlandırıcı ile çalışan Toryum reaktörlerinde protonların en az 1 GeV enerjide olması gerekir. Bu protonlar kurşuna çarptırılır. Çıkan spallasyon nötronları Toryumla çarpıştırılır. Gereken enerji elde edilmiştir. Sistemde zincir reaksiyonu yoktur. Düğmeye basarsınız sistem çalışır. Tekrar basarsanız durur. Radyo-aktif atıkları yakıp maliyetleri aşağıya düşürebilirsiniz.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
26.05.2018