102510 İleri Radyasyon Dedeksiyon ve Ölçüm Laboratuvarı (0.4.2)

Dersin Amacı :

Nükleer Bilimlerde Doktora programında,  nükleer spektroskopik yöntemlerde ölçme bilgisini kazanma ve uranyum zenginleştirme derecesi tayini ve k0-NAA yöntemiyle  miktar analizi gibi spesifik konularda uygulama yaparak   nükleer enstrümantasyonu kullanma becerisi kazandırmaktır.

Öğrencinin Kazanımları:

Bu laboratuvar uygulamalarından kazanılan deneyim, enerji yayılımlı X-ışını spektroskopisi, gama spektroskopisi,  nötron aktivasyon deneylerini kapsamaktadır.   Kazanılan deneyim ile öğrenci, nükleer analitik yöntemlerin temellerini kavrayarak, nükleer teknolojinin en önemli  uygulamaları arasında yer alan radyasyon uygulamaları konusunda, radyasyon dedeksiyonu ve ölçümü ile örneklerde kantitatif analizlerde nasıl kullanılacağını öğrenmiş olacaktır. Uranyum zenginlik ölçme prensiplerini uygulayacaktır.

İşlenen Konular :

Deney 1 : Yüksek çözme güçlü bir planar/koaksiyel Ge dedektörlü X-ışını spektroskopisi  sisteminin kurulması ve çalıştırılması

a) Spektroskopi Sistem kurulumu,(Direnç geri beslemeli ve yüke duyarlı ön yükselteç, Işık etkilemeli yüke duyarlı ön yükselteç ve transistör resetli önyükselteç sistem kurulumu,(HVPS) polarite ayarı, ve spektroskopi yükseltecinde önleyici(inhibit) sinyal kullanımı ve  puls şekillenim zamanı, sistem sıfır ayarı, dijitalleme biriminde(ADC) LLD ve ULD ve  P/Z ayarları yapılarak  optimum bir spektrum boyutunda sayım sisteminin hazır edilmesi)

b) 1-100 keV ve 1-300 keV enerji bölgelerindei pulser kullanarak ve bilinen standartlar yardımıyla enerji ve YYTG kalibrasyonlarının yapılması,

c) Sistemin X-şını spektroskopisindeki doğrudan radyonüklitlerden(241Am, 137Cs, 65Zn ve 57Co) yayınlanan  X-ışınlarının tanımlanması,

d) Düşük enerjili X-ışınları için ince plastik, alüminyum ve kurşun levha için kütle soğurma katsayılarının ölçülmesi.

Deney 2 : Be pencereli Planar Ge/koaksiyel Ge dedektörlü spektroskopi sisteminde puls yığılma etkisinin gözlenmesi ve elektronik devreyle düzeltilmesi

a) PUR/LTC elektronik devresi ve Zamanlayıcı/Sayıc(Timer/Scaler) kurulması,

b) Enerji ve YYTG kalibrasyonlarının mevcut olan sayım siteminde Timer/Scaler ve PUR/LTC bağlantıları yapılarak, tek kaynak(57Co)  ve (57Co;152Eu gibi) çift kaynak yöntemiyle ölü zaman ve yğılma(pile-up) etkilerinin gözlenmesi,

c) Puls yığılma etkisinin ölçülmesi için pulser metodunun uygulanması,

Deney 3 : Uranyum örneklerinde tahribatsız olarak gama spektroskopisi ile 235U izotop zenginleşme derecesinin belirlenmesi

a) Spektroskopi sisteminin kurulması ve kalibrasyonun yapılması,

b) Uygun bir Ge dedektör ile ölçülecek uranyum numunelerinde gama spektrumlarının düşük enerji (300 keV)  bölgesinden  235U izotop zenginleşme derecesinin belirlenmesi,

c) Sadece 185,7 keV pik kullanılarak “Uranyum zenginlik ölçer” prensibine göre uranyum standartla kalibrasyon sabiti bulma ve 235U zenginleştirme derecesi tayini,

d) 80-130 keV enerji uranyum spektrumundan UKX bölgesindeki 94.6 ve 98.4 X-ışınları için kalibrasyonlar yapılarak 235U zenginleştirme derecesi tayini,

e) U-235View/MGAU programıyla  standartsız enerji/verim kalibrasyonu ile uranyumizotop bolluk derecelerinin belirlenmesi.

Deney 4 : Uranyum örneklerinde CdZnTe eş-düzlem(co-planar) grid elektrotlu dedektörlü sayım sistemi  ile ölçülerek 235U izotop zenginleştirme derecesinin belirlenmesi

a) Spektroskopi sisteminin kurulması ve kalibrasyonun yapılması,

b) Uranyum spketrumlarından  düşük enerji (300 keV)  bölgesi 185,7 keV pik kullanılarak “Uranyum zenginlik ölçer” prensibine göre uranyum standartla kalibrasyon sabiti bulma ve izotopik bolluk tayini,

c) Düşük zenginlikli SRM uranyum malzeme kullanarak kalibrasyon eğrisinin elde edilmesi ile izotop bolluk tayini.

Deney 5 : Uranyum örneklerinde LaBr3(Ce) ve/veya NaI(Tl) dedektörlü sayım sistemi  ile ölçülerek 235U izotop zenginleştirme derecesinin belirlenmesi

a) Spektroskopi sisteminin kurulması ve kalibrasyonun yapılması,

b) Uranyum spketrumlarından  düşük enerji (300 keV)  bölgesi 185,7 keV pik kullanılarak “Uranyum zenginlik ölçer” prensibine göre uranyum standartla kalibrasyon sabiti bulma ve izotopik bolluk tayini,

c) Düşük zenginlikli SRM uranyum malzeme kullanarak kalibrasyon eğrisinin elde edilmesi ile izotop bolluk tayini.

Deney 6 : Enstrümental Nötron Aktivasyon Analizi(INAA) Deneyi.

a) He-3 nötron probu+NaI sintilasyon dedektörlü sayım sisteminin kalibrasyon ve işletilmesi nötron kaynağı ışınlama ünitesinde çalışma bölgesi doz hızı ölçümü,

b) 197Au monitor foil aktivasyon kullanarak termal akı, kadmiyum oranı ve termal/epitermal akı oranının belirlenmesi,

c) 115In(n,g) tepkimesiyle indiyum foil ve toz örneklerinde termal nötron tesir kesiti ölçülmesi,  nötron öz soğurma faktörü hesabı,

d) 51V(n,g)52V ve/veya 55Mn(n,g)56Mn tepkimeleri için yarı ömür tayini yapılması,

e) k0-NAA yöntemi ile element derişimi belirlenmesi,

f) Adı belirtilmeyen bir izotopun,  foil veya oksit formu ışınlanarak  NAA k0-metodu ile kullanılarak nicel element analizi yapılması.

Not: Bu deneyde, A.Ü. NBE’de su ve parafin kullanılarak nötron moderasyonu yapılmış, bor ve kurşunlu malzemelerle nötron ve gama dozuna karşı uygun biçimde zırhanlanmış 1 Ci (37 GBq) 241Am-Be izotopik nötron kaynağı ışınlama amaçlı kullanılacaktır.