T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ TARLA TESİSİ RADYASYON GÜVENLİK SİSTEMİ

Kıyas KAYAALP

Danışman Doç. Dr. Abdullah KAPLAN

II. Danışman

Prof. Dr. Suat ÖZKORUCUKLU

DOKTORA TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI

ISPARTA - 2016

© 2016 [Kıyas KAYAALP]

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa İÇİNDEKİLER…………………………………………………………………………………….. i ÖZET…………………………………………………………………………………………………

….

iii ABSTRACT………………………………………………………………………………………… iv TEŞEKKÜR………………………………………………………………………………………… v ŞEKİLLER DİZİNİ………...……………………………………………………………………... vi ÇİZELGELER DİZİNİ…………………………………………………………………………… viii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ………………………………………………….. ix 1. GİRİŞ……………………………………………………………………………………………… 1

1.1. Radyasyon Nedir? ……………………………………………………………….…... 1 1.1.1. İyonlaştırıcı radyasyon ……………………………………………………... 2 1.1.2. İyonlaştırıcı olmayan radyasyon………………………………………… 5

1.2. Radyasyon Kaynakları………………………………………………………….….. 5 1.2.1. Doğal radyasyon kaynakları………………………………………………. 6 1.2.2. Yapay radyasyon kaynakları……………………………………………… 7

1.3. Radyasyon Birimleri ve Dönüşümleri…………………………………….…. 9 1.4. Radyasyonun Biyolojik Etkileri……………………………………………….... 10 1.5. Radyasyondan Korunma…………………………………………………………. 11 1.6. Türk Hızlandırıcı Merkezi TARLA Tesisi..........…………………………….. 12 1.7. Çalışmanın Amacı…………………………………………………………………….. 14

2. KAYNAK ÖZETLERİ………………………………………………………………………… 163. KURAMSAL TEMELLER…………………………………………………………………... 21

3.1. Personel Güvenlik Sistemi……………………………………………………....... 21 3.1.1. Bina güvenlik sistemi……………………………………………………….... 22 3.1.2. Personel yetkilendirilmesi……………………………………………….... 23 3.1.3. Dozimetri sistemi…………………………………………………………….... 24

3.1.3.1. Doğrudan okunabilen (aktif) dozimetreler……………….. 25 3.1.3.2. İşlemden geçirilerek okunabilen (pasif) dozimetreler.. 26

3.1.4. Havalandırma sistemi……………………………………………………...... 28 3.1.5. Uyarı, ikaz ve alarm işaretleri…………………………………………..... 29

3.2. Makine Güvenlik Sistemi………………………………………………………...... 30 3.2.1. Radyasyon dedektörleri…………………………………………………..... 31

3.2.1.1. Yüklü parçacıkların madde ile etkileşimi………………...... 31 3.2.1.2. Yüksüz parçacıkların madde ile etkileşimi………………… 36

3.2.2. Güvenlik Kilitleme Sistemi………………………………………………..... 42 3.2.2.1. Merkezi güvenlik kilitleme sistemi……………………………. 44

3.2.2.2. Acil durum güvenlik kilitleme sistemi……………………….. 45 3.2.2.3. Demet hattı güvenlik kilitleme sistemi………………………. 45

4. MATERYAL VE YÖNTEM…………………………………………………………………. 47 4.1. C# Programı………………………………………………………………………......... 47 4.2. FLUKA Bilgisayar Kodu………………………………………………………......... 48 4.3. Arduino………………………………………………………………………………....... 48

5. ARAŞTIRMA BULGULARI………………………………………………………………... 515.1. Personel Güvenlik Sistemi………………………………………………………... 51 5.1.1. Geçiş kontrolü………………………………………………………………...... 53 5.1.2. Kişisel dozimetri sistemi…………………………………………………... 57 5.1.3. Alan dedektörleri……………………………………………………………... 60

ii

5.1.4. Radyasyon güvenlik kapıları……………………………………………... 70 5.1.5. Havalandırma sistemi……………………………………………………..... 72 5.1.6. Yangın alarm sistemi……………………………………………………….... 75 5.1.7. Uyarı ve ikaz işaretleri…………………………………………………….... 78

5.2. Makine Koruma Sistemi………………………………………………………….... 80 5.2.1. Makine güvenlik kilitleme sistemi ve özellikleri………………..... 81

5.2.1.1. Hızlı durdurma……………………………………………………....... 87 5.2.1.2. Yavaş durdurma…………………………………………………........ 99 5.2.1.3. Uyarı sistemi……………………………………………………........... 105

6. TARTIŞMA VE SONUÇLAR................…………………………………………………… 108KAYNAKLAR……………………………………………………………………………………… 114 EKLER………………………………………………………………………………………………. 121 EK A. FLUKA Programı Bilgi Giriş Ekranı…………………………………………….. 122 EK B. C# Program Kodu……………………………………………………………………… 124 Ek C. Arduino Program Kodu……………………………………………………………… 129 ÖZGEÇMİŞ…………………………………………………………………………………………. 132

iii

ÖZET

Doktora Tezi

TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ TARLA TESİSİ RADYASYON GÜVENLİK SİSTEMİ

Kıyas KAYAALP

Süleyman Demirel Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı

Danışman: Doç. Dr. Abdullah KAPLAN

II. Danışman: Prof. Dr. Suat ÖZKORUCUKLU

Bu tez çalışmasında, hızlandırıcı fiziği ve ilişkili pek çok bilim dalındaki çalışmaların yapılabilmesine olanak sağlayacak olan, Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) kapsamında kurulmakta olan TARLA (Turkish Acceleration and Radiation Laboratory at Ankara) tesisi için Radyasyon Güvenlik Sistemi ile ilgili çalışmalar yapılmıştır. Hızlandırıcı test laboratuvarlarında, hızlandırıcı çalıştığı sürece demet hattı bileşenlerinde, test laboratuvarında, demet durdurma bölümünde, soğutma sisteminde radyasyon veya aktivasyon oluşmaktadır. Radyasyon Güvenlik sistemlerinin temel amacı, hızlandırıcı laboratuvarında çalışanların, ziyaretçilerin ve hatta kullanılan elektronik elemanların radyasyonun zararlı etkilerinden korumaktır.

Bu tezde, THM TARLA tesisi için personel güvenlik sistemini oluşturan geçiş kontrolü, kişisel dozimetri sistemi, alan dedektörleri, radyasyon güvenlik kapıları, havalandırma sistemi, uyarı ve ikaz işaretleri ile yangın alarm sistemlerinin ön tasarımları yapılarak kullanılacak ekipmanlar belirlenmiştir. Ayrıca, makine güvenlik kilitleme sisteminin tasarımında bulunan hızlı durdurma, yavaş durdurma ve uyarı güvenlik sistemlerinin ön tasarımları da gerçekleştirilmiştir. Sistemin çalışma yapısı, izinler, güvenlik durumları ayrıntıları ile aktarılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Türk Hızlandırıcı Merkezi, TARLA Tesisi, parçacık hızlandırıcıları, radyasyon güvenliği, personel güvenlik sistemi, makine koruma sistemi. 2016, 133 sayfa

iv

ABSTRACT

Ph.D. Thesis

TURKISH ACCELERATOR CENTER TARLA FACILITY RADIATION SAFETY SYSTEM

Kıyas KAYAALP

Süleyman Demirel University

Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Physics

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Abdullah KAPLAN

Co-Supervisor: Prof. Dr. Suat ÖZKORUCUKLU

In this thesis, studies have been done for Radiation Safety System of TARLA (Turkish Acceleration and Radiation Laboratory at Ankara) facility that is under establishment for Turkish Accelerator Center (TAC) which ensure to do studies about accelerator physics and many related scientific areas. Radiation or activation occurs in the components of beam line, at the test laboratories, on the stop section of the beam and at cooling systems as long as the accelerator works. The aim of the Radiation Safety System is to prevent the staff, visitors even the electronic components at the accelerator facility from the hazardous effects of radiation. In this thesis, predesigns have been done and components have been determined for access control system, personal dosimeter system, area detectors, radiation safety doors, ventilation systems, alert and warning lights and fire alarm systems which forms the personal security system of TAC TARLA facility. Also, designs of fast stopping, slow stopping and alert security systems that exists in the predesign of machine secure lock down system have been performed. The working structure of the system, permissions and security situations have been given detailed. Key Words: Turkish Accelerator Center, TARLA facility, particle accelerator, radiation safety, personnel safety system, machine protection system. 2016, 133 pages

v

TEŞEKKÜR

Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübeleri ile aşmamda yardımcı olan, sabırla bana katlanarak doğru yolu gösteren, hatalarımı ve yanlışlarımı öğreterek düzelten değerli danışman hocalarım Doç. Dr. Abdullah KAPLAN’a ve Prof. Dr. Suat ÖZKORUCUKLU’ya teşekkür ederim. Tez İzleme Komitesindeki, destek, öneri ve görüşlerinden dolayı değerli hocam Prof. Dr. İlhan TAPAN’a teşekkür ederim. Doktora öğrenimim ve tez çalışmalarım boyunca yardımlarını ve desteklerini esirgemeyen çalışma arkadaşlarım Öğr. Gör. Ahmet Gürol KALAYCI’ya, Arş. Gör. Mert ŞEKERCİ’ye ve Serkan CEYLAN’a teşekkür ederim. Bu tez çalışmasında ismi geçen ve ülkemizde ilk, bölgemizde ise en gelişmiş özelliklere sahip olacak olan süperiletken elektron hızlandırıcılarına dayalı serbest elektron lazerinin inşa edildiği DPT2006K-120470 kodlu “Türk Hızlandırıcı Merkezi" konulu YUUP projesi ve TARLA alt projesi çalışanlarına, özellikle bilgi alışverişinde bulunduğum ve her türlü yardımı esirgemeyen Prof. Dr. Ömer YAVAŞ’a, Yrd. Doç. Dr. Avni AKSOY’a, Çağlar KAYA’ya ve Vahap KARAKILIÇ’a teşekkürlerimi sunuyorum. Aynı zamanda yoğun çalışma tempom yüzünden yeteri kadar zaman ayıramama rağmen büyük bir sabır ve dua ile her daim yanımda olan değerli eşim Funda KAYAALP’e ve kendilerine derin bir sevgi ile bağlı olduğum ama tez aşamasında kendileriyle yeteri kadar ilgilenememe rağmen, hep beni sevdiklerini söyleyen kızım Beyza’ya ve oğlum Kaan’a sabırlarından dolayı teşekkür ederim.

Kıyas KAYAALP ISPARTA, 2016

vi

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa Şekil 1.1. Elektromanyetik radyasyonun enerji spektrumu ……………………. 1 Şekil 1.2. Radyasyonun madde ile etkileşimine göre sınıflandırılması.……. 2 Şekil 1.3. X ışınlarının oluşumu……………………………………................................... 4 Şekil 1.4. İyonlaştırıcı radyasyonun giricilikleri……………………………….……. 5 Şekil 1.5. Radyasyon kaynakları…………………………………………………………… 6 Şekil 3.1. Kalem dozimetreleri…………………………………....................................... 26 Şekil 3.2. Film dozimetreleri……………………………………...………………………… 26 Şekil 3.3. (a)Kart ve (b) Yüzük tipi Termolüminesans dozimetreler..……… 28 Şekil 3.4. Ağır yüklü parçacığın elektron ile etkileşmesi…………………………. 32 Şekil 3.5. Ağır yüklü parçacığın belli bir yoğunlukta elektron ile etkileşimi 33 Şekil 3.6. Kinetik enerjiye göre durdurma gücünün değişimi…………………. 34 Şekil 3.7. Bir alfa parçacığı için menzilin sonuna doğru enerji kaybı............. 35 Şekil 3.8. βγ’nın fonksiyonu olarak bakır içinde pozitif müyonların ortalama enerji kaybı……………………………………………………………..

36

Şekil 3.9. Fotonların madde ile üç temel etkileşimlerine ait bölgelerin foton enerjisi ve atom numarasına bağlı gösterimi…………………..

37

Şekil 3.10. SPRING-8 Radyasyon güvenlik kilitleme sistemi şeması……….. 43 Şekil 3.11. MeGKS konfigürasyon şeması……………………………………............... 44 Şekil 3.12. ADGKS konfigürasyon şeması……………………………………............... 45 Şekil 3.13. DHGKS konfigürasyon şeması…………………………………….............. 46 Şekil 4.1. Arduino Mega 2560 Mikrodenetleyici kartı……………………………. 50 Şekil 5.1. TARLA personel güvenlik sistemi tasarımı ve bulunması öngörülen ekipmanlar…………………………………….................................

53

Şekil 5.2. Güvenlik odasında bulunan güvenlik kameraları ekran görüntüsü…………………………………….........................................................

54

Şekil 5.3. (a) TARLA kartlı geçiş sistemi şeması, (b) laboratuvar kapılarında bulunan kart okuyucular………………………………………

55

Şekil 5.4. TARLA PGS kartlı geçiş sistemi yazılımı gerçek-zamanlı olay ekranı……………………………………...……………………………………..........

56

Şekil 5.5. TARLA kişisel dozimetri sistemi giriş…………………………………….. 58 Şekil 5.6. Kişisel dozimetri sisteminin PGS’ye bağlantı şekli…………………… 59 Şekil 5.7. Pasif OSL dozimetrelerinin görünümü………….………………………… 60 Şekil 5.8. TARLA Radyasyon İzleme Sistemi için kurulması düşünülen RİS yapısının giriş/çıkış ön tasarımı….....…………………………...........

61

Şekil 5.9. TARLA radyasyon dedektörleri yerleşim planı………………………... 62 Şekil 5.10. TARLA için FLUKA benzetiminin radyasyon doz değerleri……. 63 Şekil 5.11. İyonizasyon odasının genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim……………………………………..............................................

64

Şekil 5.12. FLUKA benzetim programına göre sabit iyonizasyon odalarının yerleşimi……………………………………...……………………..

65

Şekil 5.13. (a) Berthold firmasının LB 6701L-H10 tipi İyonizasyon odası ve (b) yüksek gerilim modülü …………………………………….............

65

Şekil 5.14. Geiger-Müller dedektörünün genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim……………………………………...……………………………..

67

vii

Şekil 5.15. FLUKA benzetim programına göre Geiger-Müller dedektörlerinin yerleşimi…………………………...……………………….

68

Şekil 5.16. Berthold firmasının ürettiği LB 112 mikro gama doz dedektörü ve LB 6500 probe……………………………………................

68

Şekil 5.17. 3He gazlı nötron dedektörünün genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim…………………………………….............................

69

Şekil 5.18. Berthold firmasının ürettiği LB 6411 nötron dedektörü……….. 70 Şekil 5.19. TARLA’da kullanılacak radyasyon gu venlik kapısının o rnek çizimi……………………………………...…………………………………….........

71

Şekil 5.20. Radyasyon kapılarının Personel Güvenlik Sistemine bağlantı tasarımı……………………………………...……………………………………...

72

Şekil 5.21. TARLA havalandırma sistemi tasarımı………………………………… 74 Şekil 5.22. TARLA yangın alarm sistemi tasarımı………………………………….. 76 Şekil 5.23. TARLA laboratuvarı denetimli ve gözetimli radyasyon alanları……………………………………...……………………………………......

78

Şekil 5.24. (a) Radyasyon alanı olduğunu gösteren temel radyasyon simgesi, (b) Hamilelerin ve hamilelik şüphesi olanların denetimli alanlara giremeyeceğini gösteren işaret……………….

79

Şekil 5.25. (a) Kişisel Dozimetrelerin kullanılmasının zorunlu olduğunu gösteren işaret, (b) Radyoaktif Atık Bekletme Deposu işareti...

79

Şekil 5.26. TARLA makine güvenlik kilitleme sistemi tasarımı………………. 80 Şekil 5.27. TARLA MGKS Arama ve Acil Durum Butonları Kontrol benzetimi…..…………………………………….................................................

82

Şekil 5.28. TARLA MGKS Arama ve Acil Durum Butonları Kontrolü prototipi……………………………………...……………………………………...

83

Şekil 5.29. TARLA hızlandırıcı ilk çalıştırma akış diyagramı tasarımı……... 85 Şekil 5.30. TARLA hızlandırıcı ilk çalıştırma işlemi şematik gösterimi…… 86 Şekil 5.31. TARLA demet kayıp monitörleri yerleşim planı……………………. 89 Şekil 5.32. İyonizasyon tüpü……………………………………........................................ 90 Şekil 5.33. Demet akım ve konum monitörü……………………………………......... 90 Şekil 5.34. TARLA Akım fark monitörleri yerleşim planı……………………….. 92 Şekil 5.35. Çift oyuklu RF hızlandırıcı modül……………………………………....... 94 Şekil 5.36. TARLA RF sistemi blok diyagramı……………………………………...... 95 Şekil 5.37. TARLA acil durum butonlarının yerleşimi……………………………. 96 Şekil 5.38. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonu kontrolü ekranı……………………………………...…………………………………….......

96

Şekil 5.39. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonuna basıldıktan sonraki durumu gösteren ekran görüntüsü………...

97

Şekil 5.40. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonuna basıldıktan sonraki durum…………………………………….............................................

98

Şekil 5.41. Kontrol odasında bulunan acil durum butonunun basıldığını gösteren ekran görüntüsü……………………………………......................

99

Şekil 5.42. TARLA Vakum sistemi pompa yerleşim planı……………………….. 101 Şekil 5.43. TARLA sıcaklık ve nem kontrolü ekran görüntüsü………………... 107

viii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa Çizelge 1.1. Radyasyon birimleri ve dönüşümleri………………………………… 9 Çizelge 1.2. İyonlaştırıcı radyasyonla çalışan tesisler için yıllık etkin doz ve eşdeğer doz limitleri…………………………………………………….

12

Çizelge 5.1. DMC 2000S dozimetrenin karakteristiği……………………………. 58

ix

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

A Kütle numarası

ADGKS Acil Durum Güvenlik Kilitleme Sistemi

ALARA Müsaade Edilebilir Maksimum Doz

ALICE Ağır İyon Çarpıştırıcı Deneyi

ATLAS Toroidik Bir Büyük Hadron Çarpıştırma Cihazı

c Işık hızı

CAN Kontrol Alan Ağı

CCD Yük-çiftlenimli cihaz

CERN Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi

CMS Yoğun Müon Selenoidi

dBA Ağırlıklı desibel

DESY Alman Elektron Sinkrotronu

DHGKS Demet Hattı Güvenlik Kilitleme Sistemi

DH1 Demet Hattı 1

DH2 Demet Hattı 2

DKM Demet kayıp monitörü

DNA Deoksiribonükleik asit

e Elektron yükü

Eçek Etkileşme ile çekirdeğe aktarılan enerji

En Hedef çekirdeğe çarpan nötronun enerjisi

EEPROM Elektrikle silinebilir sadece okunabilir bellek

ELBE Electron Linac for beams with high Brilliance and low Emittence

EPICS Deneysel Fizik ve Endüstriyel Kontrol Sistemi

FLUKA FLUktuierende KAskade

FPGA Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri

GKS Güvenlik Kilitleme Sistemi

HEPA Yüksek Verimli Partikül Hava Filtreleri

HVAC Isıtma, Havalandırma, İklimlendirme

hν Gelen fotonun enerjisi

hν’ Saçılan foton enerjisi

HZDR Helmholt - Zentrum Dresden Rossendorf

I Absorblayıcı ortamın ortalama iyonizasyon potansiyeli

x

I/O Giriş/Çıkış

ICRP Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu

ICRU Uluslararası Radyasyon Birimleri Komisyonu

IP İyon Pompası

IR-FEL Kızılötesi Serbest Elektron Lazeri

Ke Yayınlanan elektronun enerjisi

LHC Büyük Hadron Çarpıştırıcısı

LHC-B Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - B

LINAC Lineer Hızlandırıcı

LLRF Düşük Seviye Radyo Frekansı

M Parçacık kütlesi

me Elektron kütlesi

MeGKS Merkezi Güvenlik Kilitleme Sistemi

MGKS Makine Güvenlik Kilitleme Sistemi

Na Avagadro sayısı

NCW İletken olmayan su

NCRP Ulusal Radyasyondan Korunma ve Ölçüm Konseyi

NSRRC Ulusal Sinkrotron Radyasyonu Araştırma Merkezi

OSHA Mesleki Güvenlik ve Sağlık Ajansı

OSLD Optik Uyarmalı Luminesans Dozimetreler

PC Bilgisayar

PGS Personel Güvenlik Sistemi

PLC Programlanabilir Mantıksal Denetleyici

PPM Milyonda bir birim

PTB Physikalisch-Technische Bundesanstal

PWM Sinyal genişlik modülasyonu

re Elektron klasik yarıçapı

RF Radyo Frekansı

RIO Uzak giriş/çıkış

RİS Radyasyon İzleme Sistemi

SACLA Spring-8 Angstrom Compact free electron LAser

SANAEM Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi

SASE Kendiliğinden genlik atımlı eşzamanlı yayım

xi

SDK Yazılım Geliştirme Kiti

SEL Serbest Elektron Lazeri

SI Uluslararası Birim sistemi

SRAM Statik Rastgele Erişimli Bellek

TAEK Türkiye Atom Enerjisi Kurumu

TARLA Turkish Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara

THM Türk Hızlandırıcı Merkezi

TMP Turbo Moleküler Pompa

TLD Termoluminesans Dozimetreler

TÜRKAK TÜRK Akreditasyon Kurumu

UNSCEAR Birleşmiş Milletler Atomik Radyasyonun Etkileri Bilimsel Komitesi

USB Evrensel Seri Veriyolu

VME Sanal makine ortamı

Wmax Çarpışmada transfer edilecek maksimum enerji

XFEL X ışınımlı Serbest Elektron Lazeri

YUUP Yaygınlaştırılmış Ulusal ve Uluslararası Proje

z Gelen parçacığın yükü

Z Atom numarası

ze Parçacık yükü

α Alfa

β Beta

δ Yoğunluk düzeltmesi

γ Gama

ρ Çekirdeğin madde yoğunluğu

σ Tesir kesiti

θ Saçılma açısı

1

1. GİRİŞ

1.1. Radyasyon Nedir?

Radyasyon ortamda yol alan enerjinin, ya elektromagnetik dalgalarla ya da yüklü

veya yüksüz parçacıklarla bir yerden başka bir yere taşınmasıdır.

Radyasyonu temel olarak iki şekilde sınıflandırabiliriz. Bunlar, “parçacık” ve

“dalga” tipi radyasyonlardır. Parçacık radyasyonu; belli bir kütle ve enerjiye sahip

çok hızlı hareket eden parçacıkları ifade eder. Dalga tipi radyasyon; belli bir

enerjiye sahip ancak kütlesiz radyasyon çeşididir. Görünür ışık dalga tipi

radyasyonun bir çeşididir (Şekil 1.1). Bütün dalga tipi radyasyonlar ışık hızıyla

(3x108 m/s) hareket ederler (TAEK, 2013).

Şekil 1.1. Elektromanyetik radyasyonun enerji spektrumu (LBNL, 2012)

Etkileri bakımından parçacık ve dalga tipli radyasyonları da iki gruba ayırmak

mümkündür. Bunlar “iyonlaştırıcı” ve “iyonlaştırıcı olmayan” radyasyonlardır.

Şekil 1.2’de radyasyonun madde ile etkileşimine göre, iyonlaştırıcı (X ışınları,

gama ışınları, alfa parçacıkları, beta parçacıkları, nötronlar) ve iyonlaştırıcı

olmayan (radyo dalgaları, mikrodalgalar, vb.) radyasyon şeklinde iki sınıfa

ayrıldığı görülmektedir.

2

Şekil 1.2. Radyasyonun madde ile etkileşimine göre sınıflandırılması

1.1.1. İyonlaştırıcı radyasyon

Herhangi bir nedenden dolayı atomdan bir elektron kopartılması veya atoma bir

elektron bağlanması sonucunda atomun yük dengesinin bozulmasına

iyonizasyon denir. Radyasyon ile maddenin etkileşmesiyle gözlenen iyonizasyon

olayı, doğrudan iyonlaştırıcı veya dolaylı yoldan iyonlaştırıcı mekanizmalar

sonucunda ortaya çıkabilir. İyonlaştırıcı radyasyon;

Alfa Işınları (α)

Beta Işınları (β)

Nötronlar (n)

X ve Gama Işınları (γ)’dır.

Bu radyasyonlar, X ışınları hariç, atom çekirdeğinden çıkmakta ve bundan dolayı

bunlara nükleer radyasyonlar denilmektedir (Öktem, 2009).

Alfa Parçacıkları (α)

Alfa parçacığı iki proton ve iki nötrondan oluşmuş bir helyum ( He24 ) çekirdeğidir

ve pozitif yüklüdür. Çekirdeğin, alfa çıkararak parçalanması olayı atom numarası

büyük izotoplarda görülür ve genellikle doğal radyoaktif atomlarda rastlanır. Alfa

3

parçacıklarını çok küçük kalınlıklardaki materyallerle (ince bir kağıt tabaka ile)

durdurmak mümkündür. Bunun sebebi, diğer radyasyon çeşitlerine göre sahip

oldukları nispeten büyük elektrik yükleridir. Sahip oldukları bu elektrik yükü,

alfa parçacıklarının herhangi bir madde içerisinden geçerken yolları üzerinde

yoğun bir iyonlaşma meydana getirmelerine ve bu yüzden de enerjilerini çabucak

kaybetmelerine yol açar. Enerjilerini bu şekilde çabucak kaybeden alfa

parçacıklarının erişme uzaklıkları da dolayısıyla çok kısadır. Bu yüzden de

normal olarak dış radyasyon tehlikesi yaratmazlar. Ancak; mide, solunum ve

yaralar vasıtasıyla vücuda girdiklerinde tehlikeli olabilirler (Togay, 2002).

Beta Parçacıkları (β)

Beta parçacıkları; pozitif veya negatif yüklü elektronlardır. Beta parçacıkları da

alfa parçacıkları gibi bir yük ve kütleye sahip olduklarından, madde içerisinden

geçerken yolları üzerinde iyonlaşmaya sebep olurlar. Ancak; bu iyonlaşma, alfa

parçacıklarının oluşturduğu iyonlaşmadan daha azdır. Çünkü, beta parçacıkları

alfa parçacıklarına göre daha hafif ve yüz kere daha giricidirler. Bununla beraber,

beta parçacıkları 1 cm kalınlığındaki bir alüminyum tabaka ile durdurulabilirler.

(Kılıçkaya, 1996). Beta bozunumuna bir örnek, Sezyum elementi beta ışınımı

yaparak Baryum elementine dönüşür ve böylece beta parçacığı ortaya çıkar.

Nötronlar

Nötronlar yüksüz parçacıklardır. Bu özelliklerinden dolayı herhangi bir madde

içerisine kolaylıkla nüfuz edebilirler. Doğrudan bir iyonlaşmaya sebep olmazlar.

Ancak atomlarla etkileşmeleri, iyonlaşmaya neden olan alfa, beta, gama veya X

ışınlarının ortaya çıkmasına neden olabilir. Nötronlar sadece yeterince kalın

beton, su veya parafin kullanılarak durdurulabilirler (Çakır, 2013).

X Işınları

Röntgen ışınları da denilen X ışınları, görünür ışık dalgaları ve mor ötesi ışınları

gibi dalga şeklindedir. Uyarılan bir atomda yüksek enerji seviyelerinden bir

4

elektron düşük enerji seviyesine geçişi sırasında ortaya çıkan enerji fazlalığı

X ışını şeklinde dışarı salınır. Ayrıca, X ışını yapay olarak, röntgen tüpleri

kullanılarak da elde edilir. Havası boşaltılmış cam tüpün bir ucunda, içinden

elektrik akımı geçirilerek ısıtılmış iletken bir telden oluşan katot (flament), diğer

ucunda ise ısıya dayanıklı bir madde olan tungstenden yapılmış ve ucu eğik

kesilmiş hedef levha olan anot bulunmaktadır (Şekil 1.3). Katotla anot arasına

uygulanan yüksek voltaj katottan yayılan elektronları hızlandırır. İvmeli hareket

yapan elektronlar, ışık hızına yakın hıza ulaşarak birkaç keV’luk enerjiye sahip

olur ve anoda çarparak bir miktar ilerler. Kısa bir süre içerisinde durur ve bu

esnada X ışınları üretilir. Bu olaya Bremsstrahlung (Frenleme ışınımı) olayı, çıkan

X ışınlarının oluşturduğu sürekli spektruma da Bremsstrahlung adı verilir.

Şekil 1.3. X ışınlarının oluşumu (Arpansa, 2013)

Gama Işınları (γ)

Gama ışınlarının kaynağı atomun çekirdeğidir. Bu ışınlar atom çekirdeğinin

enerji seviyelerindeki farklılıklardan meydana gelir. Çekirdek bir alfa veya bir

beta parçacığı çıkarttıktan sonra genellikle kararlı bir durumda olmaz. Fazla

kalan çekirdek enerjisi bir elektromanyetik radyasyon halinde yayınlanır. Gama

ışınları, beta ışınlarından daha yüksek enerjili ve dolayısıyla daha girici (nüfuz

edici) ışınlardır.

Gama ve X ışınlarının, alfa ve beta parçacıklarına göre madde içine nüfuz etme

kabiliyetleri çok daha fazla, iyonlaşmaya sebep olma etkileri ise çok daha azdır.

5

Ancak, birkaç santimetre kalınlığındaki kurşun malzemelerle ve sadece belli bir

kısmı durdurulabilir. Madde içerisinden geçerken üstel bir fonksiyon şeklinde bir

şiddet azalmasına uğrarlar. Yüksüz olduklarından elektrik ve manyetik alanda

sapma göstermezler (Togay, 2002).

Her bir iyonlaştırıcı radyasyonun madde içerisindeki giricilikleri farklıdır.

Şekil 1.4 ’de iyonlaştırıcı radyasyonun giricilikleri gösterilmiştir.

Şekil 1.4. İyonlaştırıcı radyasyonun giricilikleri

1.1.2. İyonlaştırıcı olmayan radyasyon

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon, madde ile etkileştiğinde herhangi bir

iyonizasyona neden olmaz. Ultraviyole ışınları, mikro dalgalar, kızılötesi, görünür

ışık, radyo dalgaları vb. bu tür radyasyonlara örnek olarak verilebilirler.

İyonlaştırıcı olmayan tipteki radyasyonların giriciliği çok zayıftır ve kolaylıkla

soğurulabilirler. İyonlaştırıcı olmayan radyasyondan günlük yaşantımızda çok

geniş bir yelpazede yararlanılmaktadır (Epa, 2012).

1.2. Radyasyon Kaynakları

Dünyanın oluşumuyla birlikte tabiatta yerini alan çok uzun ömürlü (milyarlarca

yıl) radyoaktif elementler yaşadığımız çevrede normal ve kaçınılmaz olarak kabul

edilen doğal bir radyasyon düzeyi oluşturmuşlardır. Geçtiğimiz yüzyılda bu doğal

6

düzey, nükleer bomba denemeleri ve bazı teknolojik ürünlerin kullanımı ile bir

hayli artış göstermiştir. Dünya genelinde maruz kalınan radyasyonun %18’i

yapay radyasyon kaynakları (hızlandırıcılar, nükleer santraller, tıp, endüstri ve

araştırma amaçlı uygulamalar vb.) nedeniyle, %82’lik kısmı ise (Şekil 1.5) doğal

radyasyon kaynakları (dış uzay ve güneşten gelen kozmik radyasyon, doğal

radyoizotoplar vb.) nedeniyle alınmaktadır.

Şekil 1.5. Radyasyon kaynakları (NCRP, 1987)

1.2.1. Doğal radyasyon kaynakları

Doğal radyasyon iki ana kaynaktan gelmektedir. Bunlardan ilki uzay kaynaklı

kozmik radyasyon ve ikincisi yer kabuğundaki radyoaktif izotoplardan gelen

karasal radyasyondur (UNSCEAR, 2000).

Bir dağın tepesinde veya havada yol alan bir uçakta bulunan bir kişi, deniz

seviyesinde bulunan bir kişiden çok daha fazla kozmik ışına maruz kalır. Bu

yüzden bir pilot, uçuş süresi boyunca, deniz seviyesinde çalışan bir kişinin maruz

kaldığı doğal radyasyon düzeyinden yaklaşık 20 kat daha fazla bir radyasyon

dozuna maruz kalır.

7

Kozmik radyasyon çoğunlukla kaynağını Güneş ve diğer yıldızlardan alan yüklü

iyonlardan oluşmaktadır. Elektronlar, protonlar, helyum çekirdekleri ve daha az

oranda olmak üzere yüksek enerjili fotonlar kozmik radyasyon

kaynaklarındandır. Bu radyasyon türleri enerjilerine bağlı olarak atmosfer

bileşenleriyle etkileşerek X ışını, muon, proton, elektron, alfa tanecikleri ve

nötronlar gibi ikincil radyasyonlar meydana getirirler (Appleby, 1993). UNSCEAR

(Birleşmiş Milletler Atomik Radyasyonun Etkileri Bilimsel Komitesi), kozmik

ışınlar nedeniyle yer seviyesindeki etkin doz miktarının değişim göstermekle

birlikte, 0,4 mSv/yıl civarında olduğunu bildirmektedir (TAEK, 2012).

Doğal radyasyon düzeyini arttıran en önemli sebeplerden biri de, yer kabuğunda

yaygın bir şekilde bulunan radyoaktif radyum elementinin (226Ra) bozunması

sırasında salınan “radon gazı” dır. Bu bozunma sırasında oluşan diğer radyoaktif

maddeler toprak içerisinde kalırken maalesef radon toprak yüzeyine doğru

yükselir. Eğer bu gaz, yayılmalar sonucu seyrelirse herhangi bir sorun

oluşturmaz. Doğada mevcut kısa ömürlü radyoaktif elementlerin yaydığı gama

ışınlarının da katkısıyla topraktan maruz kaldığımız radyasyon dozunun dünya

ortalaması 0,46 mSv/yıldır (Togay, 2002).

1.2.2. Yapay radyasyon kaynakları

Dışarıdan, insan müdahalesiyle ortaya çıkan radyasyon türüne yapay radyasyon

denir. Yapay radyasyon kaynakları da tıpkı doğal radyasyon kaynakları gibi belli

miktarlarda radyasyon dozuna maruz kalınmasına neden olurlar. Ancak; bu doz

miktarı, talebe bağlı olarak artsa da, doğal kaynaklardan alınan doza göre çok

daha düşüktür. Doğal radyasyon kaynaklarının aksine tamamen kontrol altında

olmaları da maruz kalınacak doz miktarı açısından önemli bir özelliktir.

Nükleer reaktörlerde enerji üretiminde ve radyoizotop üretiminde, tıpta teşhiste

ve tedavide, endüstride kalite denetleme tespitinde, gıda sahasında

sterilizasyonda kullanılan X ışınları ve yapay radyoaktif maddeler ile bazı tüketici

ürünlerinde kullanılan radyoaktif maddeler bilinen başlıca yapay radyasyon

kaynaklarıdır (UNSCEAR, 2000).

8

Yapay radyasyon kaynaklarından biri olan Nükleer santraller atom çekirdeğinin

parçalanması (fisyon) veya iki atom çekirdeğinin kaynaşması (füzyon)

neticesinde açığa çıkan enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir.

Henüz bir nükleer güç santrali bulunmayan ülkemizde ise Mersin Akkuyu ve

Sinop’ta kurulması planlanan reaktörlerin yapılması yönündeki çalışmalar ivme

kazanmış durumdadır.

Diğer bir yapay radyasyon kaynağı ise, atom altı parçacıkları yüksek hızlarda

kararlı demetler halinde ivmelendiren hızlandırıcı sistemleridir. İlk başlarda

araştırma cihazı olarak tasarlanan, 1930’lardan itibaren çekirdek

reaksiyonlarıyla ilgili deneyleri gerçekleştirmek için çok sayıda üretilen ve kısa

sürede büyük yol alan hızlandırıcılar, 21. yüzyılın en önemli teknolojik

gelişmelerine kaynak oluşturmuştur.

İhtiyaçlar doğrultusunda farklı tasarımlara sahip olan ve pek çok disiplini bir

arada bünyesinde barındıran hızlandırıcılar ve çarpıştırıcılar, kozmoloji, nükleer

fizik, parçacık fiziği, tıp (teşhis, terapi, radyoaktif ilaç üretimi), madde bilimi ve

katıhal fiziği, plastiklerin polimere dönüştürülmesi, zehirli biyolojik atıkların

steril hale getirilmesi ve gıda muhafazası gibi çok geniş bir alanda uygulamalara

sahiptir. Özellikle gelişmiş ülkelerde hızlandırıcıların, birden fazla bilim dalına

hizmet eden yeni teknolojilerin ve teknolojik ürünlerin ortaya çıkmasına büyük

katkısı olmaktadır. 2000 yılına ait verilere göre, dünya genelindeki hızlandırıcı

sayısı 17000 civarında olup bunlardan 115’i büyük çaplı ve parçacık fiziği ile ilgili

laboratuvarlardır. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN)’nde yer alan LHC

(Büyük Hadron Çarpıştırıcısı), dört büyük deneysel istasyonuyla (ATLAS

(Toroidik Bir Büyük Hadron Çarpıştırma Cihazı), CMS (Yoğun Müon Selenoidi),

LHC-B (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - B) ve ALICE (Ağır İyon Çarpıştırıcı Deneyi))

dünyadaki en büyük ve kapsamlı hızlandırıcıdır (Yavaş, 2009).

Ülkemizde özelikle medikal amaçlı lineer hızlandırıcılar (LINAC) (2009 yılı

verilerine göre 60 civarında lineer hızlandırıcı mevcuttur (THMP, 2013))

çoğunlukta olmakla birlikte araştırma ve geliştirme bakımından öne çıkan iki

proje söz konusudur. Bunlar, TAEK (Türkiye Atom enerjisi Kurumu)’in Ankara

9

Sarayköy’de bulunan SANAEM’de (Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim

Merkezi’nde) 2012’de kurulan siklotron tipi proton hızlandırıcı tesisi ve Ankara

Üniversitesi tarafından yönetilen Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesinde

yer alan TARLA’dır.

1.3. Radyasyon Birimleri ve Dönüşümleri

İyonlaştırıcı radyasyonlarla yapılan çalışmalarda sonuca ulaşabilmek ve zararlı

biyolojik etkileri belirleyebilmek için radyasyon miktarının bilinmesi gerekir. Bu

amaçla geliştirilecek ölçüm yöntemleri için her şeyden önce radyasyon

miktarının ölçümünde kullanılan birimlerin tanımlarının yapılması zorunludur.

Radyasyon birimlerinin başlıcaları aktivite, ışınlama, absorblanan doz ve eşdeğer

doz’dur. Uluslararası Radyasyon Birimleri Komisyonu (ICRU) yaptığı çalışmalar

sonucunda, aktivite için Curie, ışınlama için Röntgen, soğrulan doz için Rad ve

eşdeğer doz için Rem’i radyasyon birimi olarak tanımlamıştır. Uluslararası

Birimler Sistemi (SI)’nın kabul edilmesiyle birlikte ICRU 1971 yılında SI

birimlerini tanımlamıştır. Bu kabule, göre eski birimlerin yerine yenilerinin

kullanılması önerilmiştir. Çizelge 1.1’de dönüşüm birimleri ve dönüşüm

faktörleri verilmiştir.

Çizelge 1.1. Radyasyon birimleri ve dönüşümleri

İlgili Nicelik Eski Sisteme göre Kullanılan Birim

SI Sistemine göre Kullanılan Birim

Dönüştürme Bağıntısı

Aktivite Curie (Ci) Becquerel (Bq) 1 Ci = 3,7x1010 Bq Işınlanma Röntgen (R) Coulomb/kilogram (C/kg) 1 R = 2,58x10-4 C/kg

Soğrulmuş Doz Rad (rad) Gray (Gy) 1 rad = 10-4 Gy Eşdeğer Doz Rem (rem) Sievert (Sv) 1 rem = 10-2 Sv

Çizelge 1.1’deki radyasyon birimleri, aktivite birimleri ve doz birimleri şeklinde

iki kategoride incelenebilir. Aktivite birimi olarak Becquerel, saniyede bir

parçalanmayı gösteren radyoaktif madde miktarının ölçüsüdür. Işınlanma, C/kg

cinsinden normal hava şartlarında havanın 1 kg’ında 1 Coulomb’luk elektrik yükü

değerinde pozitif ve negatif iyonlar oluşturan X ışını veya gama radyasyonu

miktarıdır. Soğrulmuş doz için kullanılan Gray, ışınlanan maddenin 1 kilogramına

10

1 Joule değerinde enerji veren radyasyon miktarıdır. Eşdeğer doz birimi olan

Sievert ise, 1 Gy’lik X ışını (veya gama) ile aynı düzeyde biyolojik etki meydana

getirebilen radyasyon miktarı olarak tanımlanmaktadır.

1.4. Radyasyonun Biyolojik Etkileri

İyonize radyasyon, canlılarda moleküler ve hücresel düzeylerde fiziksel, kimyasal

ve biyolojik bazı değişikliklere yol açar. Bu değişiklikler maruz kalınan

radyasyonun cinsine, miktarına ve süresine göre geçici (onarılabilen) veya kalıcı

(hasara yol açıcı) tipte olabilirler. X ve gama ışınları, alfa, beta parçacıkları,

nötronlar gibi iyonize radyasyonlar, içinden geçtikleri hücrelerde önce moleküler

düzeyde değişikliğe sebep olurlar. Hücre içerisindeki molekülleri ve atomları

iyonize ederek uyarırlar. Bu şekilde fazla enerjilerini bu moleküllere aktararak

temel seviyeye inmeye çalışırlar (Bulut, 2011).

İyonlaştırıcı radyasyonun biyolojik etkileri yüksek dozlardaki ve düşük

dozlardaki etkileri olmak üzere ikiye ayrılır. Yüksek dozlardaki etkiler;

radyasyona maruziyetten sonraki günler-aylar içinde ortaya çıkanlara erken

etkiler, aylar ya da yıllar sonra gözlemlenenlere de geç etkiler denir. Erken etkiler

olarak; ölüm, cilt yanıkları, katarakt, kısırlık olarak sıralanabilir. Geç etkiler ise;

beklenen yaşam süresinde kısalma, lokal doku etkileri, genetik etkilerdir

(Yazıcı, 2013). Düşük dozlardaki etkilerin sonucu, radyasyona maruz kalan

kromozomlarda yapısal ve sayısal değişiklikler oluşur, ya da DNA’yı oluşturan

kök ve şeker kısmında kırık veya eklenmeler meydana gelir (MEB, 2012).

Kaba bir genellemeyle, iyonlaştırıcı radyasyon nedeniyle maruz kaldığımız doz

miktarının 0,1 Sv’den fazla olması halinde, somatik ve genetik etkilerin ortaya

çıkabileceği, alınan 1 Sv ila 10 Sv arasındaki doz değerlerinin ani-şiddetli etkilere

yol açabileceği ve 10 Sv’den daha yüksek dozlara maruz kalınmasının ölümle

sonuçlanabileceği söylenebilir. 0,1 Sv ile 1 Sv arası değerlerde alınan dozlarda

bile yeterince uzun bir süre sonra, gecikmiş etkilerin ortaya çıkabilme ihtimalinin

düşük fakat mevcut olduğu bildirilmektedir (Dursun, 2010).

11

1.5. Radyasyondan Korunma

Radyasyona karşı korunmada ana fikir, tahammül edilebilen (tolere edilebilen)

dozları bilmek ve radyasyonla çalışanlar ile çevre halkının bunun üstünde doz

almasını önlemektir. Radyasyon korunmasının hedefi ise; doku hasarına sebep

olan etkileri önlemek ya da bu etkilerin meydana gelme olasılıklarını kabul

edilebilir düzeyde sınırlamaktır. Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu

(ICRP) tarafından Müsaade Edilebilir Maksimum Doz (ALARA), bir insanda ömür

boyunca hiçbir önemli vücut arazı ve bir genetik etki meydana getirmesi

beklenmeyen iyonlaştırıcı radyasyon dozu olarak tarif edilir.

Dünya genelinde otorite olarak kabul edilen ICRP ve UNSCEAR’ın yayınlarında

radyasyondan korunmaya yönelik yaklaşım ve felsefe açık ve kesin bir dille ifade

edilmektedir. Buna göre, radyasyondan korunmanın temel prensipleri şu üç

kavram üzerinde yükselmektedir:

Haklılık-Gereklilik; radyasyon kaynaklarıyla yapılacak olan

çalışmalarında, her türlü avantaj ve dezavantaj göz önüne alınarak, net bir

kar sağlayacağından emin olunan uygulamalara izin verilmesidir. Bu

uygulamalarda mümkün olan en düşük radyasyon dozu, ALARA prensibi

gözetilmelidir.

Alternatiflerin en iyi duruma getirilmesi; radyasyon kaynağıyla

yapılacak çalışmalarda, ekonomik ve sosyal faktörler göz önüne alınarak,

mümkün olan en küçük dozun alınmasını sağlayacak her türlü tedbirin

yerine getirilmesi gerektiğini ifade eder.

Doz ve risk sınırlandırılması; iyonlaştırıcı radyasyonlarla çalışılan

tesislerde, görevi gereği radyasyona maruz kalanlar için, bu tesislere

yakın yerlerde yaşayanlar için ve genel toplum üyeleri için maksimum

müsaade edilen yıllık doz eşdeğer sınırlarına bağlı kalınmalıdır.

Radyasyon ışınlamalarını kontrol etmek ve olabilecek riski en az seviyede tutmak

için, uygun teknoloji, teknik ve cihazlara sahip olmak önemlidir (TAEK, 2012).

12

ICRP’nin kriterlerine göre, radyasyon çalışanları için müsaade edilen maksimum

doz sınırı, birbirini takip eden beş yılın ortalaması 20 mSv’i geçemezken (bir yılda

en fazla 50 mSv’e maruz kalınabilir), toplum üyesi diğer kişiler için bu sınır 1 mSv

olarak belirlenmiştir (ICRP, 1993). Ülkemizde TAEK, iyonlaştırıcı radyasyonla

çalışan yerlerin lisanslanması, bu birimlerde çalışanların alacakları kişisel

dozların ölçümü ve kaydının tutulmasıyla iyonlaştırıcı radyasyon üreten

tesislerdeki radyasyon seviyelerinin incelenmesi ve kontrolü ile ilgilenen ve

yasayla yetkilendirilmiş otoritedir. TAEK’in radyasyon güvenliği

yönetmeliğindeki yıllık sınırlamalar da ICRP ile uyumlu olup Çizelge 1.2’de

özetlenmektedir. Bununla birlikte; tıbbi uygulamalarda vücuda toplam olarak bir

seferde verilecek doz oranı, verilecek organın hassasiyetine göre değişmektedir.

Yıllık toplam doz iç ve dış ışınlamalardan alınan dozlar toplamıdır, buna medikal

ışınlamalar ve doğal radyasyon nedeniyle maruz kalınan dozlar dahil edilmez.

Radyasyon görevlisi, çalıştıkları bölümlerin giriş ve çıkışlarının özel denetime,

çalışmalarının radyasyon korunması bakımından özel kurallara bağlı olduğu ve

görevi gereği radyasyon ile çalışan kişilerdir.

Çizelge 1.2. İyonlaştırıcı radyasyonla çalışan tesisler için yıllık etkin doz ve eşdeğer doz limitleri (TAEK, 2012)

Radyasyon Görevlileri Halk

Etkin doz Yıllık Ortalama 20 mSv/yıl 1mSv/yıl

Tek Yıl 50 mSv/yıl 5 mSv/yıl

Eşdeğer Doz Göz 150 mSv/yıl 15 mSv/yıl Cilt 500 mSv/yıl 50 mSv/yıl

El-Ayak 500 mSv/yıl 50 mSv/yıl

1.6. Türk Hızlandırıcı Merkezi TARLA Tesisi

Türk Hızlandırıcı Merkezi projesi; doğrusal elektron hızlandırıcısına dayalı SASE

(Kendiliğinden genlik atımlı eşzamanlı yayım) Serbest Elektron Lazer (SEL)

laboratuvarı, pozitron sinkrotronuna dayalı 3. nesil sinkrotron ışınımı

laboratuvarı, elektron-pozitron çarpıştırıcısı (parçacık fabrikası) ve proton

hızlandırıcısı gibi büyük ölçekli tesislerin tamamlanmasını ve hayata

geçirilmesini hedeflemektedir. THM projesi 2006 yılından bu yana Ankara

Üniversitesi koordinatörlüğünde 14 üniversitenin (Ankara Üniversitesi, Gazi

13

Üniversitesi, Boğaziçi Üniversitesi, Doğuş Üniversitesi, İstanbul Üniversitesi,

Dumlupınar Üniversitesi, Uludağ Üniversitesi, Erciyes Üniversitesi, Niğde

Üniversitesi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Osmangazi Üniversitesi, Gebze

Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Adıyaman Üniversitesi ve Gazi Osman Paşa

Üniversitesi) katılımlarıyla yürütülen ve Devlet Planlama Teşkilatı tarafından

desteklenen bir YUUP (Yaygınlaştırılmış Ulusal ve Uluslararası Proje) projesidir.

Türk Hızlandırıcı Merkezi'nin ilk tesisi olarak planlanan elektron hızlandırıcısı ve

buna dayalı ışınım kaynakları tesisi olan TARLA’da; 15-40 MeV enerjili elektron

demeti ve 25 mm ile 90 mm periyot uzunluklu salındırıcı kullanarak 3-250 μm

dalgaboyu aralığında SEL üretmek ve yüksek güçlü (~ MW) SEL ile lazer

deneyleri yapılması, 10-40 MeV enerjili elektron demeti ve 3 farklı radyatör-

kolimatör düzeneği ile 1-30 MeV enerjili Bremsstrahlung radyasyonu üretilmesi

ve nükleer yapı çalışmaları yapılması, 1-40 MeV enerjili elektron demeti ile sabit

hedef deneylerinin yapılması planlanmaktadır (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011).

Bunun için, TARLA tesisinde SEL elde etmek amacıyla 77 pc paketçik yükü ve 13

MHz tekrarlama frekansına sahip 1 mA demet yüklü elektron demetleri üretmek

amacıyla 250 kV katot voltajı ile çalışan termiyonik elektron tabancası

kullanılacaktır. TARLA tesisinde amaçlanan 3–250 μm dalga boyu aralığında SEL

elde edilebilmesi için 15–38.5 MeV aralığında hızlandırılmış elektron demetine

ihtiyaç duyulmaktadır. Belirlenen parametrelere göre 38.5 MeV enerjili elektron

demeti elde edebilmek için 9 hücreli TESLA tipi kavitelerden dört adet

kullanılması gerekecektir. Bu yüzden TARLA tesisinde, ELBE tesisi için

tasarlanmış niyobyum malzemeden üretilen süper iletken, 9 hücreli iki kavite

içeren hızlandırıcı modülden iki adet kullanılması planlanmıştır. TARLA tesisinde

kurulması planlanan SEL sisteminin yükselteç modda çalışan bir sistem

olmasından dolayı, iki aynalı, simetrik ve ortak merkezli bir optik kavite sistemi

kurulması planlanmaktadır. U25 ve U90 salındırıcıları için kurulacak olan optik

kavitelerin her ikisinde de, altın ya da bakır ile kaplı yansıtıcı yüzeyler

kullanılacaktır. Oluşan ışınım ise; optik kavite dışına, aynalardan ışınımın çıkış

tarafında olanına açılan 0.5 ile 2 mm arasında delikler ile alınacaktır

(Özkorucuklu ve Aksoy, 2011). TARLA tesisi için düşük nötron üretimi nedeniyle

14

karbon malzemeden imal edilecek silindirik bir demet durdurucu tasarlanmıştır.

Bu demet durdurucu, 5 cm yarıçapa ve demetin ilerleme yönünde 20 cm uzunluğa

sahiptir. Demet durdurucunun tam ortasında ise demetin çarpacağı 2,5 cm

yarıçaplı ve 2,5 cm uzunluklu konik bir açıklık bulunacaktır. Bu sayede, oluşması

muhtemel ikincil parçacıklar da demet durdurucunun içerisinde kalacak ve

soğurulacaklardır. Bu tasarımın kurşun ile zırhlanması ile de zararlı tüm etkiler

ortadan kaldırılacaktır (Biçer, 2012).

1.7. Çalışmanın Amacı

Bu çalışmanın amacı, ülkemizin ilk modern ve dünya çapındaki benzerleri ile

rekabet edebilecek düzeye sahip tesisi olan, THM projesi kapsamında TARLA

tesisinde inşa edilmesi planlanan serbest elektron lazeri için Radyasyon

Güvenliğinin gerçekleştirilmesidir. Çalışmanın amacı, ülkemizin ilk, bölgemizin

ise en gelişmiş serbest elektron lazeri ışınımı üretebilme amacını taşıyan SEL’in

çalışması sırasında üretilecek olan radyasyonun zararlarından personelin ve

makine güvenliğinin sağlanması amacıyla radyasyon güvenlik sistemi ön

tasarımını tanımlamaktır. Bu amaç doğrultusunda, personel ve makine güvenlik

sistemlerinin alt bölümlerinin belirlenmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır.

Yapılan çalışmada, parçacık hızlandırıcılarının çalışması sırasında üretilen

radyasyonun insanlara ve tesislerde kullanılan makine ekipmanlarına vereceği

zararların nasıl önlenebileceği konusunda yapılan çalışmalar anlatılarak,

literatür bilgileri aktarılmıştır. Ayrıca; hızlandırıcı laboratuvarlarında radyasyon

güvenlik sistemini oluşturan personel güvenlik sistemi (personel

yetkilendirilmesi, dozimetri sistemleri, radyasyon alanları), ve makine güvenlik

sistemi (radyasyon dedektörleri, güvenlik kilitleme sistemleri) açıklanmıştır.

Çalışmanın en önemli kısmında ise TARLA tesisinde kullanılacak olan personel

güvenlik sisteminin ön tasarımı yapılmış ve sistemde bulunması öngörülen

ekipmanların listesi verilmiştir. TARLA’da kullanılacak olan personel

yetkilendirilmesinin nasıl yapılacağı, kullanılan dozimetrelerin özellikleri ve

kullanım amaçları, alan dedektörü olarak kullanılması planlanan cihazların

özellikleri ve tesisteki yerleşim planlaması, radyasyon izleme sisteminin yapısı ve

15

özellikleri anlatılmıştır. Ayrıca, TARLA için tasarlanan radyasyon güvenlik

kapılarının kullanım mekanizmaları, havalandırma sisteminde bulunması

gereken cihazlar ve özellikleri aktarılmıştır. Radyasyon güvenlik sisteminin

önemli bir bileşeni olan makine güvenlik kilitleme sisteminin ön tasarımı

yapılmıştır. Sistemin çalışma yapısı, izinler, güvenlik durumları ayrıntıları ile

aktarılmıştır. Çalışmanın sonuç kısmında ise, daha önceden TARLA için hiç

yapılmamış olan radyasyon güvenlik sisteminin ana omurgası oluşturulmuş ve

TARLA Radyasyon Güvenlik Sisteminde bulunacak olan ekipmanlar ve özellikleri

toplu bir şekilde sunulmuştur. Ayrıca, radyasyon kapılarının kontrolünü sağlayan

arama butonlarının ve acil durumlarda sistemin hızlı bir şekilde durdurulmasını

gerçekleştiren acil durum durdurma butonlarının çalışmasını gösteren bir

prototip gerçekleştirilmiştir.

16

2. KAYNAK ÖZETLERİ

Parçacık hızlandırıcılarının operasyonları nedeniyle oluşan anlık ve dolaylı

radyasyon çevresel zararlara neden olabileceğinden bu konu, belli bir seviyenin

üzerinde yapay radyasyon üreten tüm tesisler açısından güvenlik konseptinin en

önemli unsurlarından biri olarak ele alınmaktadır. Hızlandırılan parçacığın cinsi

ve enerjisine bağlı olarak, hızlandırıcının çalışması esnasında ortaya çıkan anlık

radyasyonun etkisi, operasyonun durdurulması sonucu kademeli olarak azalarak

kaybolur. Dolaylı radyasyon ise; anlık radyasyonun aksine, hızlandırıcı tesisin ya

da bileşenlerdeki materyallerin hızlandırılmış demetler tarafından

aktifleştirilmesi sonucu ortaya çıkan radyasyon türüdür. Hızlandırıcı tesislerinde

anlık ve dolaylı radyasyon nedeniyle meydana gelebilecek çevresel radyasyon

kirliliğinin muhtemel kaynakları;

Katı atıklar, bakım ve hizmetten çekilen parçalar,

Radyoaktif gazlar, özellikle havayla etkileşen ürünler ve

Radyoaktif sıvılar, özellikle soğutma ve yeraltı suları

şeklinde özetlenebilir (NCRP, 2003).

Michel ve arkadaşları DIPAC 2003’de sundukları makalelerinde Almanya’nın

Dresden kentinde bulunan, 40 MeV enerjili sürekli modda çalışan ELBE lineer

hızlandırıcı tesisinde kullandıkları demet kayıp monitörlerini ele almışlardır.

Demet kayıp monitörü olarak foto çoğaltıcı tüpleri, compton diyotları ve

iyonizasyon odacıklarının özelliklerini belirtmişlerdir. ELBE’de ise iyonizasyon

odası olarak Andrew HJ4-50 Heliax tipi kablo kullandıklarını ve bu kablo ile

demet kayıplarının yerini ve miktarını, nasıl bulduklarını verdikleri blok

diyagram üzerinde açıklamışlardır (Michel, 2003).

Jordan ve arkadaşları Yüksek Akımlı Lineer Hızlandırıcılar için Makine Koruma

isimli çalışmalarında (2003) Thomas Jefferson Ulusal Hızlandırıcı Tesisi için

tasarladıkları makine koruma sistemini tanıtmışlardır. Çalışmalarının amacı;

demet yolları ve güç seçenekleri (hata olasılığına karşı) ile operatör ayar

zamanından meydana gelebilecek karışıklıkları en aza indirgemektir. Bunun için

sistemi üç ana bileşenden oluşturmuşlardır. Bu sistemler; makine/demet mod

17

durum kartları, demet kayıp monitörleri için VME (Sanal makine ortamı) tabanlı

kartlar ve lazer puls kontrol sürücüleridir. Makine ve demet modlarını 8 farklı

mod olarak tasarlayan (demetin olmaması, tam güç, yüksek güç görünümü)

Jordan ve ekibi sistemde 12 adet demet kayıp monitörü kartı olarak da FPGA

(Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri) tabanlı VME kart kullanmışlardır

(Jordan, 2003).

Sibley 2003 yılında yapmış olduğu Yüksek Güç Hızlandırıcıları için Makine

Koruma Stratejileri isimli çalışmasında farklı tipteki hızlandırıcılar için makine

koruma sistemlerini karşılaştırmıştır. Çalışmasını beş ana başlık altında toplayan

Sibley, makine koruma sistemlerini; makine koruma, demet koruma, veri

kontrolü, yüksek güç hedef koruması, operasyonlar olarak incelemiştir. Makine

korumayı ise, hızlı makine koruma girdileri (demet teşhisi, demet kayıp

monitörleri, akım fark ölçümleri) ve makine koruma çeşitleri (ortalama makine

koruma, hızlı koruma, demet ölçümü ve maksimum izin verilen puls farkı) olarak

ikiye ayırmıştır (Sibley, 2003).

Chen ve arkadaşları tarafından 2005 yılında sunumu yapılan NSRRC (Ulusal

Sinkrotron Radyasyonu Araştırma Merkezi) için Radyasyon Güvenlik Kilitleme

Sistemi üç katman olarak tasarlanmıştır. Alt seviyede; güvenlik kilitleri,

hızlandırıcı tüneli kapı anahtarlama sistemleri, acil durum durdurma butonları

ve kapı mikro anahtarlama sistemleri kontrol edilmektedir. Orta seviyede ise,

PLC (Programlanabilir Mantıksal Denetleyici) tabanlı Demet Hattı Kontrol

sistemi, yine PLC tabanlı olarak çalışan Konsol Güvenlik Sistemi ve röle tabanlı

olarak çalışan üst seviye koruma sistemi bulunmaktadır. Üst seviyede, yazılımsal

olarak alt ve orta katmanların kontrol edildiği erişim kontrol sistemi mevcuttur

(Chen, 2005).

Makowski ve arkadaşları 2005 yılında Hamburg DESY araştırma merkezi için

geliştirdikleri S-RAM tabanlı radyasyon dedektör sistemlerinin nasıl çalıştığını

açıklamışlardır. Bu çalışmalarında Makowski vd., 20 GeV’lik doğrusal

hızlandırıcının üretmiş olduğu radyasyon değerlerini gerçek zamanlı olarak

ölçmeye çalışmışlardır. Önerdikleri S-RAM tabanlı dozimetri sisteminin,

18

normalde DESY’de kullanılan TLD-500 ve TLD-700 tipi dozimetrelere göre daha

güvenilir ölçüm yaptıklarını göstermişlerdir. Geliştirdikleri sistemin nötron akısı,

gama doz ölçümlerinde ve demet kayıplarının teşhisinde kullanılabileceğini

aktarmışlardır (Makowski, 2005).

Fröhlich ve arkadaşları, 2006 yılında yaptıkları çalışmalarında ise, DESY

Hamburg serbest elektron lazeri tesisi FLASH1 için tasarladıkları makine koruma

sistemini ele almışlardır. Demet teşhisi ve akım kayıpları için iki bağımsız sistem

kullanmışlardır. Bunlar; FPGA kontrollü Toroid koruma sistemi ve foto çoğaltıcı

tüplerle yaptıkları demet kayıp monitörleridir. Sistemden gelen alarmları ise,

hızlı, ara ve yavaş olmak üzere üç seviyede incelemişlerdir (Fröhlich, 2006).

Kuper ve çalışma arkadaşları 2006 yılında yaptıkları Serbest Elektron Lazeri için

Radyasyon Dozimetrik Teşhis Sistemi isimli çalışmalarında 300 KeV enerjili

elektron demetlerini elektron tabancasından çıktıktan sonra injektör ve

salındırıcılardan geçtikten sonra 12 MeV’e kadar hızlandırılan sistemde 8 adet

iyonizasyon odası kullanmışlardır. Bu iyonizasyon odalarından gelen sinyalleri

mikrokontrolcü yardımıyla toplamaktadırlar. Toplanan sinyalleri ise, Xray isimli

bir programda işlemişlerdir ve işlem sonucu kendi belirledikleri sarı ve kırmızı

seviye uyarılara göre program; elektron demetini kesme işlemini

gerçekleştirmektedir (Kuper, 2006).

Penno ve arkadaşlarının X ışınımlı Serbest Elektron Lazerinde (XFEL) RF (Radyo

frekansı) istasyonları için yapılandırılabilir güvenlik kilitleme sistemi adlı

çalışmalarında; bir RF istasyonundaki bileşenleri herhangi bir hasardan korumak

amacıyla, bir güvenlik kilitleme sistemi tasarlamışlardır. Sistem gerçek zamanlı

olarak, sistem bileşenlerinden bilgileri toplayarak, süreç bilgilerini izleyip

kontrol sistemi için gerçek durumları bildirmektedir. Ayrıca, sistem maksimum

güvenilirlik için kendi kendine tanı ve onarım stratejisine dayanmaktadır.

Sistemde denetleyici ve I/O (Giriş/Çıkış) işlemini gerçekleştirmek için köle

modüller de bulunmaktadır. Güvenlik kilitleme sisteminin çalışma mantığı ise,

donanım bileşenlerine uygulanan ve PLC üzerinde çalışan yazılımdan bağımsız

olarak çalışmasıdır (Penno, 2008).

19

Kozak ve arkadaşlarının 2009 yılında yaptıkları Lineer hızlandırıcılar için CAN

(Kontrol Alan Ağı) Bus (Veri yolu) temelli dağılmış radyasyon izleme sistemi adlı

çalışmalarında, gama ve nötron ışınlarını gerçek zamanlı olarak ölçmek için

kurguladıkları sistemi; aktif radyasyon dedektörleri, uygulamanın yönetimi ve

kullanıcı arayüzü olarak üç bölüme ayırmışlardır. Radyasyon dozimetresi olarak

RadFET ve SRAM (Statik Rastgele Erişimli Bellek) tipi hafızalar kullanan Kozak

ve arkadaşları bu dozimetrelerden gelen sinyalleri CAN ile uyumlu olarak

çalışabilen bir mikrokontrolcüde işleyerek CAN Bus veriyolu ile bilgileri

uygulamanın yönetimi kısmına taşımışlardır. Sistemin yönetimini ise, Linux

altında çalışan C++ ile yazılmış bir programda gerçekleştirmişlerdir. Sistemi

laboratuvar ortamında test eden Kozak ve ekip arkadaşları, sonuç testleri

üzerinde çalışmalarını sürdürmektedirler (Kozak, 2009).

Kago ve arkadaşlarının X ışınımı Serbest Elektron Lazeri Tesisi için Hızlandırıcı

Güvenlik Kilitleme Sistemi Tasarımı isimli çalışmalarında ise, sistem

konfigürasyonunu; Merkezi Kilitleme Sistemi, Acil Durum Kilitleme Sistemi ve

Demet Yolu Kilitleme Sistemi olarak üç aşamada gerçekleştirmişlerdir. PLC

tabanlı olarak çalışan Merkezi Kilitleme Sistemi ile güvenlik ekipmanları,

güvenlik durumu (durma, hazır, çalıştırma) değişiklikleri ve cihazlara verilen

izinler kontrollü olarak gözetlenmiştir. Acil Durum Kilitleme Sistemi sayesinde,

acil durum durdurma butonları ile elektron tabancasının ve RF (Radyo Frekansı)

sisteminin çalışma izni kontrol edilmiştir. Ayrıca, demet hattında bulunan bükücü

ve demet durdurma mıknatıslarının durumunu PLC’ler ile Demet Yolu Kilitleme

Sisteminde izleyip kontrol etmişlerdir (Kago, 2009).

Nariyama ve arkadaşlarının Radyasyon İzleme Kavramı ve Güvenlik Kilitleme

Sistemleri adındaki çalışmalarında; Japonya’da inşa edilen 8-GeV’lik elektron

doğrusal hızlandırıcı, vakum içinde bulunacak zigzaglayıcı ve deneysel demet

hatlarından oluşan X ışını lazer tesisinde çalışan personelin erişimi, anlık

radyasyondan korunması için güvenlik kilit sistemi tasarımını ve çalışma yapısını

incelemişlerdir (Nariyama, 2010).

20

Kago ve arkadaşlarının diğer çalışmalarında ise, X ışınımı Serbest Elektron Lazeri

Tesisinin; hızlandırıcı güvenlik kilitleme sisteminin dizaynını

gerçekleştirmişlerdir. Sistem dizaynını; donanım, izinler, sistem konfigürasyonu

ve cevap verme süresi olarak dört ana başlıktan oluşturmuşlardır. Ayrıca, bu

çalışmalarında yeni geliştirdikleri optik modüller ve veri toplama modülü ile

tahmini izin sinyallerinin iletimindeki gecikme zamanlarıyla, her cihazın sinyal

gönderme zamanını ölçmüşlerdir (Kago, 2010).

Kago ve arkadaşlarının Radyasyon Güvenlik Kilitleme Sistemi adındaki bir diğer

çalışmalarında ise, hızlandırıcı tünelindeki erişim kontrollerini ve güvenlik

cihazlarını izlemişlerdir. Sistem güvenlik şartlarına uygun olarak hızlandırıcı

sistemleri için verilen izin sinyallerini denetlemektedir. Herhangi bir güvenlik

koşulu sağlanmaz ise izin sinyali kapatılarak elektron demetinin 16,6 ms’de

durdurulması için çoklu PLC'ler ve optik modülü kullanan bir kilitleme sistemi

geliştirmişlerdir (Kago, 2011).

21

3. KURAMSAL TEMELLER

Bu bölümde, serbest elektron lazeri tesislerinin radyasyon güvenlik sistemlerini

oluşturan personel ve makine güvenlik sistemleri hakkında bilgiler verilecek ve

bugüne kadar çeşitli elektron hızlandırıcı laboratuvarlarında yapılan radyasyon

güvenlik sistemlerinden örnekler verilecektir.

Hızlandırıcı test laboratuvarlarında hızlandırıcı çalıştığı sürece demet hattı

bileşenlerinde, test laboratuvarında, demet durdurma bölümünde, soğutma

sisteminde radyasyon oluşmaktadır. Ayrıca; test laboratuvarının bazı

kısımlarında ise, hızlandırıcı durdurulsa dahi belli bir süre radyasyon tehlikesi

devam etmektedir. Bunun yanı sıra, demetin kendisi de radyasyon tehlikesi

oluşturabilmektedir.

Literatürde hızlandırıcı laboratuvarlarının radyasyon güvenlik sistemi;

- Personel Güvenlik Sistemi,

- Makine Güvenlik Sistemi,

olarak ikiye ayrılmaktadır.

3.1. Personel Güvenlik Sistemi

Görevi gereği nükleer veya radyolojik departmanlarda radyasyon veya

radyoaktif maddelerle çalışan personelin, radyasyon dozu ölçen cihazlarla

dikkatli ve sürekli bir şekilde kontrol edilmeleri gerekir. Personelin radyasyon

kaynakları yanında gereğinden fazla kalmaması ve kendisi ile radyasyon kaynağı

arasına gerekli zırh malzemesi konarak radyasyonun tehlikelerinden

korunmaları sağlanır. Çalışanın maruz kaldığı radyasyon dozları film veya diğer

tip dozimetrelerle ölçülerek, 5 yılın ortalaması olarak bir yılda müsaade edilen

20 mSv’lik doz sınırını aşanlar ikaz edilmelidir.

Personel Güvenlik Sisteminin (PGS) amacı, hızlandırıcı laboratuvarında

çalışanları ve ziyaretçileri radyasyondan ve hızlandırıcı deneylerinin neden

olduğu diğer tehlikelerden korumaktır.

22

Bunun için;

Bina giriş-çıkışlarının kamera ile kontrolü,

Personelin ve ziyaretçilerin hızlandırıcı binasına ve test laboratuvarına

giriş-çıkışlarının kontrolü,

Test Laboratuvarı içindeki bölümlere giriş-çıkışın çalışan personele göre

yetkilendirilmesi,

Personelin çalışma ve ziyaretçilerin ziyaret sonrası aldıkları doz

miktarlarının tespiti ve bu verilerin saklanması,

Deney ve Kontrol odalarının havalandırma sistemlerinin kontrolü,

Radyasyona maruz kalma tehlikesinin büyüklüğünü ve özelliklerini

anlaşılabilir şekilde göstermek üzere gerekli bilgi, simge ve renkleri

taşıyan işaretlerin test laboratuvarında gerekli olan yerlere konulması,

işlemleri yapılmaktadır.

3.1.1. Bina güvenlik sistemi

Binalarda güvenliği tehdit eden unsurların açık ve net olarak anlaşılması,

alınacak güvenlik tedbirlerinin başarısını etkileyen en önemli etkendir. Şüphesiz

ki, güvenliği tehdit eden tehlikeler ne kadar iyi ve başarılı bir şekilde tespit

edilirse, alınacak tedbirler de o oranda başarılı olmaktadır. Binalarda güvenlik

konusunda tehditler iki kısma ayrılmaktadır; bina dışı tehditler ve bina içi

tehditler. Sadece bir kısma yönelik tedbirler, tam ve eksiksiz bir güvenlik sistemi

oluşturmamaktadır. Bu yüzden, bina güvenlik sistemleri içeriden ve dışarıdan

gelebilecek tehlikeleri aynı anda önleyebilecek nitelikte olmalıdır.

Günümüzde güvenlik sektöründe kullanılan kameraları; türlerine, çalışma

prensiplerine ve yapılarına göre gruplandırabiliriz. Güvenlik kamerası çeşitleri;

Sabit CCD (Yük-çiftlenimli cihaz) Güvenlik Kamerası, Dome (kubbe) Tip CCD

Güvenlik Kamerası, Hız Kubbe Güvenlik Kamerası, İnternet Protokol CCD

Güvenlik Kamerası, Gizli Kamera diye tabir ettiğimiz güvenlik kameralarıdır

(Güvenlik Danışmanlık, 2013).

23

3.1.2. Personel yetkilendirilmesi

Kartlı geçiş sistemleri iş yerlerinde, fabrikalarda, kamu kuruluşlarında ve

güvenlik nedeniyle geçiş yetkilendirilmesi yapılan yerlerde insanların giriş ve

çıkışlarının kontrol altına alınması amacıyla kurulan takip sistemidir. Bu

sistemler ile giriş ve çıkışlar kontrol altına alınabileceği gibi, belirli bölümlere

belirli şahısların girişine izin verilip veya verilmeyerek herkesin sadece kendi

izinli olduğu alanda dolaşması sağlanabilir. Kartlı geçiş kontrol sistemlerinde

kullanılan kontrol yazılımları sayesinde birçok girişi ve çıkışı olan binalar kontrol

edilebilmekte ve gerçek zamanlı olarak izlenebilmektedir.

Kartlı Geçiş Sisteminin parçaları aşağıdaki gibidir.

a) Kart Okuyucu: Kart Okuyucular, kartları okuyan cihazlardır. Eğer okuyucuya

okutulan kart, kontrol sistemine tanıtılmış bir kart ise ve o karta yetki verilmiş

ise kart okuyucu kartı okur ve kontrol ettiği kapıyı, turnikeyi, bariyeri vb. giriş

cihazlarının açılmasını sağlar.

b) Kartlı Geçiş Sistemi Paneli: Kart okuyucuları, kapıyı ve sisteme bağlı diğer

aygıtları kontrol eden sistemin beyni konumundadır. Çok çeşitli tipleri

mevcuttur. Genelde kart okuyucu sayısına göre farklılık gösterir.

c) Kartlı Geçiş Sistemi Kontrol Yazılımı: Kişilere yetkilerin atandığı, kimlerin

hangi kapılardan geçtiği hangi kapıdan çıkış yaptığının takip edildiği sistemin

yazılım kısmıdır. Kartlı geçiş kontrol sistemi yazılımı ile geçiş kontrolüne ait

birçok raporlama alınabilir. Ayrıca, giriş ve çıkışlar kişiye ve zamana bağlı olarak

yetkilendirilebilmekte ve sınırlandırılabilmektedir.

d) Elektrikli Kilit: Kartlı geçiş sistemlerinde belirli bir bölgeye giriş çıkış

kapılarının kontrol edilmesini sağlamak için kapılara normal kilit yerine takılan

elektrikli kilit mekanizmalarıdır (EGS, 2013).

24

3.1.3. Dozimetri sistemi

ICRP, bir şahıs için maksimum müsaade edilebilir doz miktarını tek bir yılda 50

mSv veya ardışık 5 yılın ortalaması 20 mSv değerini geçmeyecek şekilde

belirlemiştir.

Radyasyon kaynakları ile yapılan çalışmalarda radyasyona maruz kalan kişilerin

sıhhi güvenliğini sağlamak amacıyla doz ölçümü ve değerlendirmesi için

dozimetrik bir sistem geliştirilmiştir. Bu sistemde değerlendirmeler resmi

kurumlarca belirlenen limit doz değerlerine dayandırılarak, ölçümler ise eşdeğer

radyasyon dozu bilgisini veren kişisel dozimetre cihazlarıyla yapılmaktadır.

Radyasyon güvenliği yönetmeliğine göre yılda 6 mSv’den daha fazla etkin doza

veya göz merceği, cilt, el ve ayaklar için yıllık eşdeğer doz sınırlarının 3/10’undan

daha fazla doza maruz kalma olasılığı bulunan kişilerin kişisel dozimetre

kullanması zorunludur (TAEK, 2000). Dozimetre ölçümlerinin sonuçları, maruz

kalınan dozun yetkili kurumlarca (ülkemizde TAEK) izin verilen maksimum

dozun altında olup olmadığına bakılarak değerlendirilir.

Alfa parçacıkları dış ışınlama ile radyasyon maruziyetinde cilt tarafından doğal

bir zırhlamaya uğradığından; dozimetreler X ışını, gama, beta ve nötron

ışınımlarının doz ölçümlerini yapmak üzere kullanılmaktadır. Dozimetre seçimi

radyasyon tipine (X ışını, gama, beta, nötron), enerji aralığına, ölçüm menziline

ve açısına, dozimetrenin cevap süresine bağlıdır.

Dozimetreler radyasyon dozu bilgisinin okunma mekanizmasına bağlı olarak iki

sınıfta incelenebilir (Afad, 2014):

1- Doğrudan Okunabilen (Aktif) Dozimetreler

Cep Dozimetreleri

o Direkt Okunabilen Cep Dozimetreleri

o Dijital Elektronik Cep Dozimetreleri

25

2- İşlemden Geçirilerek Okunabilen (Pasif) Dozimetreler

Film Dozimetreler

Termoluminesans Dozimetreler (TLD)

Optik olarak Uyarılmış/Optik Uyarmalı Luminesans Dozimetreler

(OSLD)

3.1.3.1. Doğrudan okunabilen (aktif) dozimetreler

Cep dozimetreleri adından da anlaşılacağı gibi kıyafet üzerindeki ceplere

yerleştirilebilen, X ışını veya gama ışınlarına maruz kalma durumlarında anlık

doz bilgisi sağlayabilen dozimetrelerdir. İki çeşit cep dozimetresi vardır

(NDT, 2014).

Direkt Okunabilen Cep Dozimetresi: Bu dozimetreler kalem şeklinde

olduğundan “kalem dozimetre” diye de adlandırılırlar. Bu tip dozimetrelerin

hemen radyasyon cevabı verebilme ve yeniden kullanılabilme gibi avantajlı

özellikleri olsa da, sınırlı doz ölçüm aralığı, kalıcı bir kayıt oluşturamama ve

fiziksel darbelerden kolayca etkilenebilme ve fazla maliyetli olma gibi

dezavantajları da bulunmaktadır.

Dijital Elektronik Cep Dozimetresi: Dijital elektronik cep dozimetreleri,

genellikle Geiger-Müller sayaçları kullanan, doz ve doz hızı gibi bilgileri

kaydedebilme özeliğine sahip olan dozimetrelerdir. Dedektör çıkışındaki doz

bilgisi, önceden belirlenmiş doz limiti değerine ulaşana dek dedektör normal

işleyişini sürdürür. Cihazın programlandığı doz limit değeri, dedektör çıkışında

toplanan radyasyon miktarı bilgisiyle örtüştüğü zaman, dedektör sistemindeki

yükler elektronik ve dijital göstergeli bir sayaçta sayılarak maruz kalınan

radyasyon dozu ve doz hızı görüntülenir (NDT, 2014).

Bazı dijital elektronik dozimetreler sesli alarm sistemi içerirler ve dedektörün

saptadığı her radyasyon olayında kesik kesik seslerle, belirlenen eşik değere

ulaşıldığında ise, sürekli bir alarm sesiyle uyarı verirler. Şekil 3.1’de piyasada

kullanılan bazı kalem dozimetrelere örnekler verilmiştir.

26

Şekil 3.1. Kalem dozimetreleri (Southernscientific, 2013)

3.1.3.2. İşlemden geçirilerek okunabilen (pasif) dozimetreler

Film Dozimetre: Gama ışını, X ışını, beta ve nötron parçacıklarının dozimetrik

ölçümlerinde kullanılabilen bir dozimetredir. Burada, detektör olarak kullanılan

materyal radyasyona duyarlı ince bir film tabakasıdır. Bu film asetat bir tabanın

her iki yüzünü kaplayan jelatin bir emülsiyondan oluşur ve ışık, su buharı (nem)

ve diğer kimyasal buharları geçirmeyen bir zarf içinde yer alır. Her iki taraftaki

emülsiyon tabakası Gümüş-Brom kristalleri içerir. Bu kristaller radyasyona

maruz kaldıklarında gümüş ve brom iyonları arasında elektron alışverişi olur ve

bu olay filmin banyo işlemi sonucu optik kararma olarak gözlenir. Bu optik

kararmanın yoğunluğu da radyasyon şiddetiyle doğru orantılı olarak değişir ve

bu yoğunluk densitometre ile ölçülerek sayısal bir karşılık bulur. Son olarak;

mevcut yoğunluk değeri, daha önce belli enerjilerde bilinen radyasyon miktarıyla

elde edilen kararmaların yoğunluklarıyla karşılaştırılarak radyasyon doz

birimine çevrilir (Shani, 2001).

Şekil 3.2. Film dozimetreleri (Labicenter, 2013)

27

Şekil 3.2’de piyasa da kullanılan bazı film dozimetrelerin resimleri verilmiştir.

Genellikle aylık kontroller yapılmaktadır. Okuma işleminden sonra dozimetre

içindeki film değiştirilir. Ülkemizde bu dozimetrelerin dağıtımı ve okunması

TAEK tarafından yapılmaktadır. Bu dozimetrelerle 0,2 mSv’in altındaki dozlar

ölçülemez.

Termoluminesans Dozimetreler: Film dozimetrelerin yerine sıkça

kullanılmakta olan dozimetrelerdir. Film dozimetreler gibi belirli periyodik

kullanım süreleri vardır ve doz değerlendirmesi için işleme tabi tutulurlar. TLD

katı halde kristallerden oluşan bir tabakadır. İyonlaştırıcı radyasyon kristalle

etkileştikten sonra, kristal ısıtılır ve kristaldeki tuzaklanmış elektronlar

iyonlaştırıcı radyasyon enerjisine eşdeğer bir enerjide görünür ışık fotonu

yayarlar. Isı enerjisiyle tetiklenen bu olay termoluminesans olarak adlandırılır.

Yayılan ışık fotonları fotoçoğaltıcı tüpler aracılığıyla sayılmaktadır. Bu

mekanizmayla elde edilen foton sayısı başta TLD kristali üzerine düşen

radyasyon miktarı bilgisini doğru orantılı olarak temsil eder. Film dozimetrelere

uygulanan optik kararma yoğunluğu işlemleri gibi TLD ler için de parlaklık eğrisi

kullanılarak parlaklık şiddetinin radyasyon dozu karşılığı bulunmaktadır. Foton

sayısının radyasyon miktarıyla lineer artışı radyasyon dozunun

değerlendirilmesinde doz-optik yoğunluk doğrusallığının söz konusu olmadığı

film dozimetrelere göre büyük kolaylık sağlamaktadır. Ayrıca TLD’lerin film

dozimetrelerden en büyük farkları yeniden kullanılabilir olmalarıdır

(Afad, 2014).

Termoluminesans dedektörler 0,1 mSv’e kadar düşük dozları tespit edebilirler

fakat, düşük doz ölçümlerinde yapılan hata daha yüksek dozların ölçümünde

yapılandan daha fazladır. Yüksek dozlardaki hassasiyet %3 iken düşük dozlarda

bu değer %15’e kadar çıkabilmektedir.

Diğer taraftan TLD’lerde doz okumasının sadece bir kez yapılabilmesi, tekrar

ölçüm alınmadan önce sıfırlanmaları gerekliliği ve morötesi ışınlardan

etkilenmeleri de dezavantajlarıdır (Shani, 2001). Şekil 3.3’de Kart ve Yüzük tipi

Termolüminesans dozimetrelere örnek verilmiştir.

28

(a) (b)

Şekil 3.3. (a) Kart ve (b) Yüzük tipi Termolüminesans dozimetreler (Radkor, 2014)

Optik Uyarmalı Luminesans Dozimetreleri: Bu dozimetreler TLD ile

radyasyonla etkileşim mekanizmasında çok büyük benzerlik gösteren, sadece

radyasyon bilgisi alınırken ısı yerine ışığın kullanıldığı bir mekanizmaya

sahip dozimetrelerdir (Bhatt, 2010).

3.1.4. Havalandırma sistemi

HVAC (Isıtma, Havalandırma, İklimlendirme) olarak adlandırılan ısıtma,

havalandırma, iklimlendirme sistemlerinde binanın sıcaklığı çeşitli bölgelere

yerleştirilen klima santralleriyle kontrol edilir. Küçük binalarda sıcaklık her

klima santralinin üzerine takılı basit bir termostatla ayarlanırken, büyük hacimli

binalarda bu klima santrallerinin merkezi bir bilgisayardan kontrol edilmesi

gerekmektedir. Ancak, merkezi kontrol de binanın her tarafının sıcaklığının eşit

düzeyde olmasını sağlayamaz. Bu nedenle, merkezden kontrol edilen her

klimanın, aynı zamanda ısıttığı ya da soğuttuğu bölgenin sıcaklığına göre kendini

ayarlaması gerekir. Bu ayarlama da her klimanın ısıttığı bölgeye ayrı ayrı konulan

kontrolörlerle sağlanır. Tabii her klimayı sıcaklık düzeyine göre çalıştırıp

durduran her kontrol cihazının da yine merkezi bilgisayara bağlı olması gerekir.

Böylece her noktanın sıcaklığı tek merkezden izlenebildiği gibi her noktanın

sıcaklığı da istenilen düzeye ayarlanabilir. Tabii bu arada ısıtma ya da soğutma

yapılırken binada iyi bir havalandırma sağlanabilmesi için havalandırma

kanallarında dolaşan havanın belirli oranlarda dışarıdan alınan taze havayla

karıştırılması, bu karışımın ortamdan alınan toz, sigara dumanı, koku gibi

29

kirleticilerden arındırılması için filtrelerden geçirilmesi, son aşamada da

istenilen sıcaklığa getirilip katlara dağıtılması gerekir (Elektrikport, 2013).

Hızlandırıcı Test Laboratuvarında kullanılan havalandırma sistemleri, optimum

sıcaklığı, nemi ve personelin sağlığını koruyacak özellikte bir hava akımını

sağlamalıdır. Havalandırma sistemi düzenlenirken havalandırma kanallarının ve

fanların büyüklüklerinin ve kanallardaki hava akım hızlarının doğru

hesaplanması büyük önem taşır. Isıtma-soğutma düzenekleri, gürültüyü azaltıcı

düzenekler ve partikül tutucu filtreler havalandırma sistemlerinin diğer önemli

bileşenlerini oluşturmaktadır.

3.1.5. Uyarı, ikaz ve alarm işaretleri

Maruz kalınacak yıllık dozun 1 mSv değerini geçme olasılığı bulunan alanlar

radyasyon alanı olarak nitelendirilir ve radyasyon alanları radyasyon

düzeylerine göre; denetimli ve gözetimli alanlar olarak sınıflandırılır:

a) Denetimli Alanlar: Radyasyon görevlilerinin giriş ve çıkışlarının özel

denetime, çalışmalarının radyasyon korunması bakımından özel kurallara bağlı

olduğu ve görevi gereği radyasyon ile çalışan kişilerin ardışık beş yılın ortalama

yıllık doz sınırlarının 3/10'undan fazla radyasyon dozuna maruz kalabilecekleri

alanlardır (TAEK, 2000).

Denetimli alanların girişlerinde ve bu alanlarda aşağıda belirtilen radyasyon

uyarı levhaları bulunması zorunludur:

1) Radyasyon alanı olduğunu gösteren temel radyasyon simgeleri,

2)Radyasyona maruz kalma tehlikesinin büyüklüğünü ve özelliklerini

anlaşılabilir şekilde göstermek üzere gerekli bilgi, simge ve renkleri taşıyan

işaretler,

3) Denetimli alanlar içinde radyasyon ve bulaşma tehlikesi bulunan bölgelerde

geçirilecek sürenin sınırlandırılması ile koruyucu giysi ve araçlar kullanılması

gerekliliğini gösteren uyarı işaretleri.

30

b) Gözetimli Alanlar: Radyasyon görevlileri için yıllık doz sınırlarının 1/20'sinin

aşılma olasılığı olup, 3/10'unun aşılması beklenmeyen, kişisel doz ölçümünü

gerektirmeyen fakat çevresel radyasyonun izlenmesini gerektiren alanlardır

(TAEK, 2000).

Ayrıca; hızlandırıcı makinenin çalıştırılması esnasında makine odasının giriş

kapılarında, makinenin durumunu gösteren (durma, hazır ve çalıştırma) ışıklı

uyarı panolarının da bulunması gerekmektedir.

3.2. Makine Güvenlik Sistemi

Makine Güvenlik Sisteminin amacı ise, hızlandırıcı test laboratuvarında bulunan

kontrol sistemine ait olan elektronik elemanları, hızlandırıcının çalışması

esnasında ürettiği iyonize radyasyondan korumaktır.

Hızlandırıcılar çalışırken, yüksek enerjili elektronların izledikleri yolu

kaybetmelerinden kaynaklanan radyasyon türleri şunlardır (CCLRC, 2006);

Direkt Bremsstrahlung : Yüksek enerjili elektronlar herhangi bir emici ile

çarpışmaları sırasında Bremsstrahlung fotonları üretilir. Bu fotonların

madde ile etkileşmesi sonucunda elektron-pozitron çiftlerinin üretilmesine

ve elektromanyetik duş yayılmasına yol açarlar (CCLRC, 2006).

Dolaylı Gama : Katı madde kalkanı içinde yüksek enerjili nötron etkileşimin

bir sonucu olarak, ikincil bir alan olarak gama radyasyon alanı oluşur. Bu

alanın, Jenkins tarafından yapılan deneyler sonucunda yüksek enerjili nötron

doz oranının % 25’den biraz fazla olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir

(Jenkins, 1979).

Büyük Rezonanslı Nötronlar : Ağır çekirdekler için 4 MeV, hafif çekirdekler

için 12 MeV eşik değerinin üstünde, çekirdekle bir fotonun etkileşmesi

sonucu oluşan uyarılmış bileşiğin bir nötron kaybetmesi sonucu geri

uyarılarak gerçekleşen, büyük rezonanslı (γ,n) reaksiyonları sonucunda

31

buharlaşma nötronları oluşur. İsotoprik dağılıma sahip olan bu nötronların

spektral pik’i 1 MeV’dir ve ortalama 2 MeV’lik bir enerjiye sahiptir (CCLRC,

2006).

Orta Enerjili Nötronlar : Foton enerjisi 25 MeV üzerindeyse Bremsstrahlung

foton emilimi ile çekirdek içinde bir proton-nötron çifti ile 20 MeV ve 100

MeV arasında daha yüksek enerjili nötronlar oluşturulur (CCLRC, 2006).

Yüksek Enerjili Nötronlar : 100 MeV’i aşan enerjileri ile bu nötronlar, yüksek

enerjili fotonlar tarafından başlatılan elektromanyetik sağanağın ayrılmaz

bir parçasıdır (CCLRC, 2006).

3.2.1. Radyasyon dedektörleri

Yüklü parçacıklar, hızlandırıcılarda hızlandırılırken demet hattı yörüngesinde

olmaları istenir. Ama bazı parçacıklar, demet hattından ayrılırlar ve demet hattı

borusuna çarparlar. Böylece; istenmeden meydana gelen bu çarpışmalardan

dolayı ortam radyasyonları (gama ve nötron) meydana gelir, meydana gelen bu

radyasyonlar radyasyon detektörleri ile tespit edilir.

Herhangi bir radyasyon detektörünün çalışması dedekte edilecek radyasyonun

madde içerisinde etkileşme şekline bağlıdır. Radyasyonun madde ile etkileşme

mekanizması parçacığın çeşidine ve enerjisine bağlı olduğu gibi girdiği ortamın

atomunun proton sayısına ve yoğunluğuna bağlı olarak değişir. Bu nedenle, yüklü

ve yüksüz parçacıkların madde ile etkileşmesini ayrı ayrı düşünmemiz

gerekmektedir (Yalçın, 2015).

3.2.1.1. Yüklü parçacıkların madde ile etkileşimi

Yüksek hıza sahip alfa (α) ve beta (β) parçacıkları madde içinden geçerken

maddenin atom ve molekülleri ile çarpışarak enerjilerini kaybederler. Kaybolan

enerji etkileşim ortamındaki madde tarafından soğurulur. Bu olay sonucunda

maddenin atom ya da moleküllerinde iyonizasyon veya uyarılma gerçekleşebilir.

32

Madde içinde bu olayları yaratamayacak kadar düşük enerjisi olan parçacıklar

atom ve moleküller arasında küçük titreşimler yaratarak enerjilerini bırakırlar

(Demir, 2008).

Yüklü bir parçacık madde içerisinde bir uçtan diğer uca geçerken, elektronlar ile

çarpışmalar sonucunda enerjisinin çoğunu kaybeder. Her bir etkileşmede

kaybedilen enerji çok küçük olacaktır. Bu enerji, toplam enerjinin sadece küçük

bir kısmına karşılık geleceğinden, gelen parçacık madde içerisinde bunun gibi

birçok etkileşme yapacaktır. Bunun anlamı, binlerce iyon çiftinin meydana geldiği

iyonlaşmadır.

Yüklü parçacığın madde ile etkileşme mekanizması olan iyonlaşmanın yanı sıra

bir diğer mekanizma elektronların uyarılmasıdır. Gelen ağır yüklü parçacık

iyonizasyon enerjisinden daha büyük enerjiye sahip değilse, bu durum

gerçekleşir. Soğurucu maddenin atom veya molekülü gelen parçacığın enerjisinin

bir kısmını soğurarak daha yüksek bir enerji seviyesine çıkar. Soğurucu maddeye

bağlı olarak uyarılmış atom ya da molekül sonradan görünür bölgede foton ışını

yayınlayarak taban durumuna veya daha düşük enerji seviyesine döner (Yalçın,

2015).

Yüklü parçacıklar öncelikli olarak enerjilerini iyonizasyon ile kaybederler. Bir

parçacığın tek bir elektron ile etkileşmesini düşünürsek, v hızına, M kütlesine ve

ze yüküne sahip parçacık, yükü e ve kütlesi me olan elektronun yakınından b etki

parametresi olmak üzere geçsin (Şekil 3.4).

Şekil 3.4. Ağır yüklü parçacığın elektron ile etkileşmesi (Yalçın, 2015)

33

Elektronun kazandığı enerji, yüklü parçacık ile çarpışmasından aldığı momentum

impulsı hesaplanarak Denklem 3.1'deki eşitlikle bulunabilir.

dxEvedxdxdtEedtEeFdtIp )/()/( (3.1)

Burada elektrona elektrik alanın sadece dik bileşeni etki edecektir. Gauss yasası

kullanılarak yukarıdaki dik E alan ile dx integrali hesaplanabilir. Bu ifade

Denklem 3.1’de yerine yazılarak Denklem 3.2’deki impuls bulunur.

bv

zeIbzedxE

zedxbEAdE

0

2

0

0 22/)2(

(3.2)

Denklem 3.3’de elektron tarafından kazanılan enerjinin nasıl bulunduğu

verilmiştir;

222

0

2

42

222

0

2

422 1

)4(

2

422)(

bcm

ez

vbm

ez

m

pbE

eee

(3.3)

Şekil 3.5. Ağır yüklü parçacığın belli bir yoğunlukta elektron ile etkileşimi (Yalçın, 2015)

Eğer elektronların yoğunluğu Ne ise dx kalınlığında b ile b+db arasındaki

mesafede bulunan elektronlara kaybedilen enerji ise Denklem 3.4 ile hesaplanır

(Şekil 3.5);

b

db

cm

dxNez

m

dbdxbNpdVNbEbdE

e

e

e

ee 22

0

2

422

)4(

4

2

)2()()(

(3.4)

34

Bir malzeme içinden geçen yüklü parçacıkların enerji kaybetme hızına

malzemenin durdurma gücü denir. Durdurma gücü ise, Denklem 3.5 ile ifade

edilir.

min

max

222

0

42

222

0

42

ln)4(

4

)4(

4/

b

b

cm

Nez

b

db

cm

NezdxdE

e

e

e

e

(3.5)

Ağır yüklü parçacıklar için iyonizasyon ve uyarılma ile ortalama enerji kaybı,

1930’larda kuantum mekaniksel olarak Bethe ve Bloch tarafından Denklem

3.6’daki eşitlikle hesaplanmıştır.

2

2

max

22

2

222 2)

2ln(2

I

Wvmz

A

ZcmrN

dx

dE eeea

c

(3.6)

Burada, re elektronun klasik yarıçapı, me elektronun kütlesi, Na Avagadro sayısı, c

ışık hızı, z gelen parçacığın yükü, Wmax bir çarpışmada transfer edilecek

maksimum enerji, I absorblayıcı ortamın ortalama iyonizasyon potansiyeli, Z

atom numarası, A atom ağırlığı, ρ yoğunluğu, δ yoğunluk düzeltmesidir.

Gelen parçacığın hızı, bir ortamı geçerken kaybedilen enerji kaybında önemli rol

oynar. Birkaç farklı parçacık için kinetik enerjinin fonksiyonu olarak enerji kaybı,

Bethe-Bloch formülünün grafiği Şekil 3.6’da verilmiştir (Yalçın, 2015).

Şekil 3.6. Kinetik enerjiye göre durdurma gücünün değişimi (Leo, 1987)

35

Ağır yüklü parçacıklar madde içerisinde ilerlerken yavaşlarlar, enerji kaybındaki

miktar onun kinetik enerjisindeki değişikliğe bağlı olarak değişecektir.

Durmasına yakın daha çok enerji kaybederek daha çok iyonizasyon meydana

getirecektir. Menziline bağlı olarak enerji kaybı Bragg eğrisi (Şekil 3.7) olarak

tanımlanır. Enerjinin çoğu parçacığın yolunun sonunda ortama depolanır. En

sonunda, yüklü parçacık elektron yakalar ve durdurma gücü düşer.

Şekil 3.7. Bir alfa parçacığı için menzilin sonuna doğru enerji kaybı (Loveland, 2006)

Elektron ve pozitron gibi hafif yüklü parçacıklar aynı enerjili ağır yüklü

parçacıklarla karşılaştırıldıklarında kütleleri küçük olduğundan, hızları yüksek

olacaktır. Hızları yani enerjileri yüksek olan beta parçacıkları, atom çekirdeğinin

yakınından geçerken çekirdeğin güçlü Coulomb alanı tarafından frenlenerek

yavaşlatılması sonucu enerji kaybeder. Kaybedilen bu enerji “Bremsstrahlung” ya

da “frenleme radyasyonu” adı verilen sürekli X ışını spektrumu şeklinde görülür.

Bu radyasyon, elektronun ivmeli hareketinden dolayı ortaya çıkar ve çekirdeğin

elektriksel çekimi nedeniyle elektronun izlediği yörüngede sapma meydana

getirir (Demir, 2008).

36

Ortalama enerji kayıp oranı (veya durdurma gücü), dE/dx, Şekil 3.8’de görüldüğü

gibi parçacığın enerjisine bağlıdır. Çok düşük enerjilerde bir pik yaptıktan sonra

dE/dx bir minimuma ulaşır ve sonra “rölativistik artış” denilen ışınımsal

kayıpların önemli olduğu bölgeye geçer. Bethe-Bloch formülü 10 MeV ile 100 GeV

enerji aralığındaki müyonların enerji kaybını tanımlar. Düşük enerjilerde çeşitli

düzeltmeler yapılmalıdır, yüksek enerjiler için ise ışınımsal işlemler önem

kazanır. dE/dx eğrisinin minimuma ulaştığı noktadaki enerjiye sahip müyonlar

veya diğer birim yüklü ( ±1 yüklü) parçacıklara minimum iyonlaşan parçacıklar

denir.

Şekil 3.8. βγ’nın fonksiyonu olarak bakır içinde pozitif müyonların ortalama enerji kaybı (Schlager, 2006)

3.2.1.2. Yüksüz parçacıkların madde ile etkileşimi

Foton, nötron ve nötrino gibi yüksüz parçacıklar madde ile farklı şekilde

etkileşirler.

a) Fotonlar

Fotonların (X ve Gama ışınları) elektriksel yükleri olmadığı için yüklü

parçacıklarda olduğu gibi Coulomb kuvvetine maruz kalmazlar. Fotonlar madde

37

içerisinde ya absorbe olur ya da izlediği yoldan sapar. Bu nedenle de fotonun

şiddeti azalır. Özellikle, gama ışınları atomun elektronları ile etkileşmelerinde

enerjisinin büyük bir kısmını hatta tamamını bir tek olayda kaybedebilir. Gama

ışınlarının yüklü parçacıklarınki gibi menzilleri yoktur.

X ve gama ışınları, madde ile üç temel işlem yoluyla etkileşirler. Bunlar;

çekirdeğin ve çevresindeki atomik elektronların elektromanyetik alanında

elektron-pozitron çifti oluşturmak, atomik elektronlarla Compton saçılması, ve

fotoelektrik olaydır (Şekil 3.9). Fotoelektrik etki düşük enerjili (birkaç yüz keV’e

kadar), çift oluşum yüksek enerjili (5-100 MeV) gama ışınları için baskın işlemdir.

Compton saçılması ise, bu sınırlar arasında gerçekleşmesi en olası işlemdir

(Tsoulfanidis, 1995).

Şekil 3.9. Fotonların madde ile üç temel etkileşimlerine ait bölgelerin foton enerjisi ve atom numarasına bağlı gösterimi (Powsner, 2006) Fotoelektrik olay: Düşük enerjili bir fotonun soğurucu ortamdaki bağlı elektron

tarafından soğurularak Ke kinetik enerjisine sahip bir elektronun

yayınlanmasıdır. Atomun iç tabakalarından elektron yayınlanırsa, dış

tabakalardaki elektronlardan biri, bu daha düşük boş seviyeyi doldurur ve bunun

sonucunda elektronla birlikte X ışını da yayınlanır. Bir atomik elektronun serbest

hale gelebilmesi için gerekli enerji IB ve gelen fotonun enerjisi hν ise enerji

korunumundan, fotoelektrik olayda Denklem 3.7’de verilen Einstein bağıntısı

geçerlidir (Yalçın, 2015);

38

eB KIhvE (3.7)

Fotoelektrik olay, X ışını enerji aralığında (keV) büyük tesir kesitine sahiptir. Bu

tesir kesiti yaklaşık olarak Denklem 3.7 ve Denklem 3.8’deki gibi tanımlanır;

2

2

7

5

cmE

hv

Ze için (3.8)

2

5

cmEhv

Ze için (3.9)

Burada hν gelen fotonun enerjisi, Z soğurucu maddenin atom numarası, σ tesir

kesiti, me elektronun kütlesi ve c ışık hızıdır. Bu etkileşme mekanizması yüksek

atom numaralı atomlar için oldukça önemlidir ve 1 MeV lik foton enerjilerinde

önemini kaybetmektedir.

Compton saçılması: Atomun dış tabaka elektronlarından biri ile bir fotonun

çarpışması esnasında gözlenir. Gelen fotonun enerjisi, çarptığı elektronun

bağlanma enerjisinden oldukça büyüktür. Gelen foton enerjisinin bir kısmını,

çarptığı elektronu yörüngesinden fırlatmak için harcar. Fırlayan elektrona geri

tepme (recoil) elektronu denir. Fotonun geri kalan enerjisi, geliş doğrultusu ile

bir θ açısı yaparak yoluna devam etmesini sağlar. Fotonun saçılma açısı fotondan

elektrona aktarılan enerji miktarına bağlıdır. Compton olayına, enerji ve

momentum korunumu kanunlarını uygulayarak, saçılan foton (ℎʋ’) ve yayınlanan

elektronun enerjileri (Ke) için, Denklem 3.10 ve 3.11’deki bağıntılardan elde

edilir;

2/)cos1(1

cmhvburadahv

vh e

(3.10)

)cos1(1

)cos1(

hvvhhvKe

(3.11)

Burada ℎʋ gelen fotonun enerjisini, ℎʋ’ saçılan fotonun enerjisini, me elektronun

kütlesi, c ışık hızını, θ saçılma açısını, Ke yayınlanan elektronun enerjisidir.

39

Ayrıca, düşük enerjilerde, fotonun serbest bir elektron tarafından esnek saçılması

olayına Thomson saçılması denir. Küçük momentum transferlerinde, atom

içindeki tüm elektronlardan saçılan X ışınlarının genlikleri cohorent olarak

toplanır. Bu şekildeki saçılmaya da Rayleigh saçılması denir. Her iki saçılmada

ortama enerji transferi olmayacaktır. Atomlar ne uyarılır nede iyonize olur,

sadece atomların yönü değişir.

Çift oluşumu: Fotonun elektron-pozitron çiftine dönüşmesi olayıdır. Foton

enerjisinin 1,02 MeV’ den (elektronun durgun kütlesinin iki katı) büyük olduğu

durumlarda meydana gelir. Bu etkileşmede foton daha önce çekirdekte var

olmayan bir elektron-pozitron çifti üretilmesi sonucunda yok olur. Negatif yüklü

parçacık (elektron) enerjisi tükenene kadar çeşitli çarpışmalar yapar. Pozitif

yüklü parçacık (pozitron) ilk karşılaştığı atomun bir orbital elektronuna çarparak

yok olur. Bu olayda enerjileri 511 keV olan ve birbirleriyle 180° açı yapan zıt

doğrultuda iki tane anhilasyon fotonu meydana gelir.

b) Nötronlar

Nötronlar yüksüz parçacıklar olmaları dolayısıyla atomla Coulomb kuvveti

çerçevesinde etkileşime girmezler ve elektronların oluşturduğu kuvvet

alanından kolayca geçerler. Nötronlar aynı enerjiye sahip nükleer parçacıklara

(alfa parçacıkları, pozitron ve elektron) göre malzeme içerisinde daha kolay

mesafe kat ederler (Çakır, 2013). Çekirdek ile etkileşebilmeleri için çekirdeğe en

az 10-13 cm kadar yaklaşmalılardır.

Nötronlar enerjilerine göre 5 farklı şekilde sınıflandırılmaktadır (Smith, 2000);

E > 100 MeV: Yüksek enerjili nötronlar

10 MeV > E > 100 keV: Hızlı nötronlar

1000 eV > E > 0,5 eV: Epitermal nötronlar

0,5 eV > E > 0,005 eV: Termal/Yavaş nötronlar

0,005 eV > E > 0 eV: Soğuk ve ultrasoğuk nötronlar

40

Nötronların madde ile etkileşme şekli büyük ölçüde enerjilerine bağlıdır.

Nötronlar daha önce bahsedildiği gibi, yüksüz parçacıklardır ve madde içinden

geçerken çekirdeğin etrafındaki elektronlarla etkileşmezler. Ancak, madde

içindeki bu atomların çekirdekleriyle etkileşirler. Bu etkileşmelere yol açan

nükleer kuvvet çok kısa menzillidir. Yani, bir etkileşme meydana gelebilmesi için

nötronların çekirdeğe yakın bir noktadan geçmesi gerekir. Çekirdeğin boyutunun

atomun boyutuna kıyasla çok küçük olması nedeniyle, nötronlar düşük etkileşme

olasılığına sahiptir ve madde içinde hiçbir etkileşme yapmadan uzun mesafe kat

edebilirler.

Nötronun madde ile etkileşmesi şu şekillerde meydana gelir:

Elastik çarpışma

Elastik olmayan çarpışma

Nötron yakalanması

Yüklü parçacıkların saçılması

Fisyon

Yüksek enerjili hadron sağanağının üretilmesi

Elastik saçılmada nötron hedef çekirdeğe çarptıktan sonra kinetik enerjisinin bir

kısmını hedef çekirdeğe vererek geliş doğrultusundan sapar ve çekirdekten

uzaklaşır. Bu tür saçılmada kinetik enerji ve momentum korunur ve çekirdeğin

yapısında bir değişiklik meydana gelmez. Elastik saçılma nötron parçacığının

sahip olduğu her enerjide gerçekleşebilir. Elastik saçılmada çekirdek ile nötron

etkileşiminden sonra ayrılan nötron genellikle aynıdır (Kılıç, 2015).

Durgun olan hedef çekirdeğin kütlesi M, geri tepme açısı θ olsun. Laboratuar

sisteminde, hedef çekirdeğe çarpan nötronun enerjisi En ve etkileşme ile

çekirdeğe aktarılan enerji Eçek ile verilsin. Bu durumda, nötron ile hedef

çekirdeğin elastik çarpışması için enerji ve lineer momentum korunum yasaları

uygulandığında, Denklem 3.12’deki oran elde edilir.

𝐸ç𝑒𝑘 =4𝑚𝑀

(𝑚+𝑀)2 𝐸𝑛𝐶𝑜𝑠2θ (3.12)

41

Verilen bu Denklem 3.12 ile geri tepen çekirdeğin geri tepme enerjisi

hesaplanabilir.

Elastik olmayan saçılmada, nötron çarptığı çekirdeğin içine girerek çekirdeğin

fiziksel yapısını değiştirir ve kinetik enerjisinin bir kısmını çekirdeğe vererek,

çekirdeği geliş doğrultusundan farklı bir doğrultuda ve başlangıçta sahip olduğu

kinetik enerjisinden daha küçük bir enerji ile terk eder. Çekirdek bir gama ışını

yayınlayarak sahip olduğu fazla enerjiden kurtulur ve temel enerji düzeyine

geçer. Elastik olmayan çarpışma 1 MeV ve daha yüksek nötron enerjilerinde

gerçekleşir (Smith, 2000).

Tesir kesitinin ≈1/ʋ ile değiştiği durumlarda nötron yakalanması oluşur

(ʋ nötronun hızı). Bu nedenle düşük enerjili nötronların yakalanma ihtimali daha

yüksektir. Gelen nötron çekirdeğin içerisine girebilir ve onunla birleşerek

bombardıman edilen atomun yeni bir izotopunu meydana getirebilir. Bu durum

Denklem 3.13’de verilen reaksiyon bağıntısındaki gibi ifade edilebilir. Bu tip

reaksiyonlarda çekirdek enerjinin fazlasını gama ışını şeklinde yayınlayarak

temel enerji seviyesine geçer (Yaramış, 1985).

𝑛 + 𝑋 → 𝐴 𝑋𝐴+1 + 𝛾 (3.13)

Yüklü parçacıkların saçılmasında, nötronların çekirdekten ayrılmak için öncelikle

Coulomb potansiyelini aşmaları gereklidir. Bu sebeple, bu tip reaksiyonlar

genellikle hafif çekirdeklerde gözlemlenir ve hızlı nötronlar için mümkündür.

(n,α) reaksiyonları diğerlerinden farklı olarak, yeteri kadar ekzotermik

olduklarından, daha düşük enerjili örneğin termik nötronlarla bile meydana

gelebilirler. Bu termik reaksiyonlara örnek olarak, 6Li (n,α) 3T ve 10B (n,α) 7Li

verilebilir (Krane, 1987).

Fisyon olayı ağır bir parçacığın nötron yakalamaları durumunda iki farklı

çekirdeğe dönüşmesi olayıdır. Atomik kütle ne kadar büyükse atomun

çekirdeğindeki parçacıklar arasındaki bağlanma enerjisi o kadar azdır. Başka bir

deyişle ağır bir parçacık küçük iki parçacığa bölündüğünde daha kararlı bir

42

yapıya sahip olur. Çekirdekte bulunan parçacıklar arasındaki çekim kuvvetini

kırmak ve fisyonu gerçekleştirmek için belli bir enerji ihtiyaç vardır. Bu enerji

kritik enerji olarak adlandırılır. Bu kritik enerji nötron soğurulması ile

gerçekleşmektedir. Soğurulan nötron ile fisyon tetiklenir (Lamarsh, 1983).

Yüksek enerji nötronlarla meydana gelen reaksiyonlarda ise, çekirdek içerisinde

tutulan yüksek enerjili (E=100 MeV veya E>100 MeV) nötronlar birçok tipte

parçacık oluşturan sağanağa sebep olabilirler. Bu ayrı ayrı etkileşimlerin tesir

kesitlerinin toplamı nötronun madde ile etkileşiminin olasılığıdır (Yaramış,

1985).

c) Nötrinolar

Zayıf etkileşme bozunumu ile νe, ν, ν gibi üç çeşit nötrino üretilir. Madde ile

çeşidinden bağımsız, zayıf etkileşirler. Bu sebeple çoğu madde içinde çok az

etkileşerek ilerler. Ölçülen tesir kesitleri 10-43 cm2’dir. Nötrinolar güneşte çok

fazla üretilirler, bu sebeple deneysel olarak nötrinoları çalışmak mümkün

olabilir. Nötrinolarda yüksüz olduklarından, dedekte edilebilmeleri için yüklü

parçacıkların üretilmesi gereklidir (Yalçın, 2015).

3.2.2. Güvenlik Kilitleme Sistemi

Güvenlik Kilitleme Sistemi (GKS), hızlandırıcı çalışırken veya çalışmaya

başlamadan önce hızlandırıcı cihazları ve ekipmanları izler ve hatalı durumlara

karşı sistemi korur. Bu sistem; hızlandırıcı cihaz ve ekipmanlarından elde edilen

verilerin analiz edilerek, arızalar meydana gelmeden ve ani duruşlara sebebiyet

verilmeden hızlandırıcı makinelerinin korunmasını sağlar.

Hızlandırıcı Güvenlik Kilitleme sistemleri 3 alt sistem olarak tasarlanmaktadır;

Merkezi Güvenlik Kilitleme Sistemi (MeGKS)

Acil Durum Güvenlik Kilitleme Sistemi (ADGKS)

Demet Hattı Güvenlik Kilitleme Sistemi (DHGKS) (Kago, 2009)

43

MeGKS; Hızlandırıcı tüneli kapılarını, devriye (araştırma) butonlarını, durum

göstergelerini, demet yolu güvenlik kilitleme sisteminden gelen güvenlik

sinyallerini ve radyasyon izleme sistemleri gibi diğer güvenlik sistemlerini

yönetmektedir. MeGKS hızlandırıcı tünelinin giriş/çıkış kontrolünü, arama

onaylarını ve hızlandırıcı operasyonları hakkında göstergelerin kontrolünü

sağlamaktadır (Şekil 3.10). Ayrıca, demet hattı GKS ve acil durum GKS’den gelen

sinyaller ile izin iletim sistemine, e-tabancanın ve RF sistemlerinin çalışması için

gerekli olan izin sinyallerini gönderir (Kago, 2011).

Şekil 3.10. SPRING-8 Radyasyon güvenlik kilitleme sistemi şeması (Kago, 2011)

ADGKS; Hızlandırıcı tünelinde bulunan acil durum durdurma butonlarını izler.

Acil durum durdurma butonlarına basıldığında, bütün izinler iptal edilerek,

sistemin durdurulması sağlanacaktır (Kago, 2011).

DHGKS; Hızlandırıcı tünelinde bulunan elektron demetinin yön değiştirmesini

sağlayan elektromıknatısların akımlarını yönetir. Elektron demetinin, dump’a

(durdurma bölümüne) ulaşıp ulaşmadığından sorumludur. Eğer durdurma

mıknatısı uyarılmamış ise, elektron demeti, demet durdurma bölümünden

sapmıştır (Kago, 2011).

44

3.2.2.1. Merkezi güvenlik kilitleme sistemi

Makine tünelinin güvenliğinin gözlemlendiği ana güvenlik kilitleme sistemidir.

MeGKS’nin PLC’leri güvenlik odasında kuruludur ve uzakta bulunan giriş/çıkış

(RIO) cihazları ile haberleşmek için fiber optik kablolar kullanılmaktadır.

MeGKS’nin donanım yapısında bulunan kapı anahtarları, araştırma butonları,

güvenlik durum göstergeleri (tünel giriş kapılarında), ana demet ayırıcıları,

radyasyon monitörleri ve kontrol panellerinin kontrolünden sorumludur. MeGKS

ile bu güvenlik ekipmanları gözlenmekte, güvenlik durumları değiştirilebilmekte

ve kontrolü yapılan ekipmanlara izin sinyalleri verilebilmektedir. Sistem

konfigürasyonu Şekil 3.11’deki gibi tasarlanmıştır (Kago, 2010). Kapı

kilitlerinden, kapı anahtarlarından, arama butonlarından ve demet yolu güvenlik

birimlerinden gelen sinyaller RIO’lar vasıtasıyla, MeGKS PLC’sine gönderilir.

MeGKS PLC’sine ayrıca radyasyon görüntüleme sisteminden ve sistem

anahtarlarından gelen olumlu sinyaller ile e-tabancasının ve RF sistemlerinin

çalışma izin sinyalleri verilir (Şekil 3.11). Hızlandırıcı merkezinde çalışanları

hızlandırıcının durumu hakkında bilgilendirmek amaçlı olarak kullanılan durum

panellerinin kontrolü yine MeGKS’deki PLC tarafından gerçekleştirilir.

Şekil 3.11. MeGKS konfigürasyon şeması (Kago, 2010)

45

3.2.2.2. Acil durum güvenlik kilitleme sistemi

Bu sistem sadece acil durum durdurma butonlarının durumunu izlemek için

tasarlanmıştır. Acil durum butonları hızlandırıcı tünelinin içerisinde belli

aralıklarla yerleştirilmiş önemli ekipmanlardır. Çünkü, hızlandırıcı

operasyonlarının genel güvenliği sağlamak için kullanılmaktadırlar. Eğer

butonlardan herhangi biri basılı ise, e-tabancasının ve RF sisteminin çalışma

izinlerini iptali ADGKS tarafından MGKS’ye bildirilmektedir. Sistem

konfigürasyonu Şekil 3.12’deki gibi tasarlanmıştır (Kago, 2010). Tünel içindeki

acil durum butonlarının basılı olup olmadığı bilgisi bağlı oldukları RIO’lara

aktarılmakta, daha hızlı bilgi iletimi için de RIO’lar optik kablolarla ADGKS

PLC’sine bağlanmaktadır (Şekil 3.12). Acil durum butonlarının herhangi birine

basılırsa, e-tabancasının ve RF sistemlerinin izin sinyallerini yöneten optik modül

ile e-tabancasının ve RF sistemlerinin çalışma izinleri iptal edilmektedir.

Şekil 3.12. ADGKS konfigürasyon şeması (Kago, 2010)

3.2.2.3. Demet hattı güvenlik kilitleme sistemi

DHGKS, demet anahtarlama noktalarında, bükücü (eğici) mıknatıslarının akım

değerlerini izlemektedir, çünkü bu sistem elektronların durdurma bölgesine

enjekte edilmesini sağlar. Belirlenen e-demetinin akım değeri, belirtilen aralığın

dışında olduğu zaman, sistem e-tabancayı durdurmaktadır. DHGKS, ana PLC

46

(A-PLC), enerji PLC (E-PLC) ve yerel PLC (Y-PLC)’lerden oluşmaktadır (Şekil

3.13) (Kago, 2010).

Güvenlik odasında bulunan ana PLC, her bir yerel PLC’den alınan normal sinyaller

ile elektron demet yolunu kontrol etmektedir. Enerji PLC’sinde aktarma ve

durdurma mıknatıslarından geçecek olan e-demetinin akım değerleri, demetin

özelliğine göre önceden kontrol sistemi yazılımı tarafından otomatik olarak

üretilmektedir. Yerel PLC’lerde, enerji-PLC’sinden gelen bilgiler ile

mıknatıslardan gelen bilgiler karşılaştırılmakta, çıkan sonuçlar Ana-PLC’ye

aktarılmaktadır. Ana PLC’de gelen karşılaştırma sonuçları müsaade edilen değer

aralıkları dışında ise, demet hattının güvenliği bozulduğu (e-demetinde demet

hattından sapmalar meydana geldiğinden) için MGKS’ye e-tabancasının ve RF

sistemlerin çalışma izinlerinin iptali bilgisi gönderilmektedir (Şekil 3.13) (Kago,

2011).

Şekil 3.13. DHGKS konfigürasyon şeması (Kago, 2011)

47

4. MATERYAL VE YÖNTEM

Bu çalışmada, TARLA Makine Güvenlik Kilitleme Sisteminde (MGKS) bulunan

arama ve acil durum butonlarının kontrolü, ışıklı uyarı levhalarının çalışması,

radyasyon güvenlik kapılarının çalışmasının benzetiminde C# programlama dili

kullanılmıştır. TARLA’da çalışan personeli radyasyonun zararlı etkilerinden

korumak için kullanılacak olan radyasyon detektörlerinin çalışma (ölçüm)

aralığını belirlemek ve sabit olarak kullanılacak radyasyon detektörlerinin

yerlerinin belirlenmesinde FLUKA programı ile yapılan optimizasyon

çalışmalarından yararlanılmıştır. Ayrıca; hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarında bulunan arama ve acil durum butonları ile kontrol

odasında bulunan sistemi çalıştırma ve acil durum butonlarının kontrolü,

radyasyon güvenlik kapılarının açılması ve kapanması, hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarının girişlerinde bulunan ışıklı uyarı panolarının

kontrolünün prototip olarak geliştirilmesinde Arduino mikro kontrolcü kartı

kullanılmıştır.

4.1. C# Programı

Bu çalışmada; C# programı, MGKS’de bulunan arama ve acil durum butonlarının

kontrolü, ışıklı uyarı levhalarının çalışması, radyasyon güvenlik kapılarının

çalışmasının kontrolünde kullanılmıştır. Microsoft firması tarafından geliştirilen

C#, 2001 yılında piyasaya sürülmüştür. C# basit, modern, nesne tabanlı ve genel

amaçlı bir programlama dilidir. Tüm metotlar ve içerikleri sınıflar içerisinde

tanımlanır. Gömülü sistemlerde kullanılabilmesinin yanı sıra, Java programlama

diline olan benzerliği ile alternatifi olarak düşünülebilir. C# ile program yazmak

için kullanıcıların bilgisayarlarında .NET Framework SDK (Yazılım Geliştirme

Kiti)’nin kurulu olması yeterlidir (Microsoft, 2014).

C# uygulamalarında, Java da olduğu gibi editörler kullanılarak program yazılır.

Microsoft’un kendisine ait Visual Studio editörü vardır. Bunun dışında Borland

C# Builder, Sharp Developer, Antechinus ve Nini gibi çeşitli editörler

bulunmaktadır. Ayrıca, Microsoftun yeni başlattığı DreamSpark projesi ile birçok

48

yazılım geliştirme ve tasarım araçlarına öğrenci ve akademisyenler ücretsiz sahip

olabilmektedirler. Öğrenci ve akademisyenler https://www.dreamspark.com/

adresinden yukarıda bahsedilen uygulamalardan istediklerini ücretsiz olarak

indirebilirler (Yaşar, 2014). Yukarıda bahsi geçen benzetim programının

yapılmasında DreamSpark projesinden elde edilen Visual C# uygulama

geliştirme aracı kullanılmıştır.

4.2. FLUKA Bilgisayar Kodu

FLUKA parçacıkların geçişi ve maddeyle etkileşmesini inceleyen bir simülasyon

programıdır. UNIX tabanlı işletim sistemlerinde çalışır. Fortran dilinde

yazılmıştır ve Monte Carlo tekniği ile çalışır. Bu program sayesinde parçacıkların

çarpıştırıldığı hedef malzemedeki elektromanyetik ve hadronik süreçleri

incelemek mümkündür. Programda tanımlı 60 farklı parçacık türü mevcuttur.

Hedef malzemeyi belirlerken manuel tanımlama yapılabilir veya programda

kayıtlı kütüphanedeki malzemeler direk kullanılabilir. Proton ve elektron

hızlandırıcılarının zırhlanmasından, hedef tasarımı, kalorimetre, dozimetri ve

dedektör tasarımı, kozmik ışınlar, nötrino fiziği ve radyoterapiye kadar geniş bir

kullanım alanı vardır. FLUKA geniş bir enerji aralığına sahiptir. Simülasyonu

yapılabilen dört temel radyasyon; hadronlar, müonlar, elektron ve fotonlar,

düşük enerjili nötronlardır (Ferrari, 2005). THM’de kullanılacak olan radyasyon

detektörlerinin çalışma (ölçüm) aralığını belirlemek ve sabit olarak kullanılacak

radyasyon detektörlerinin yerlerinin belirlenmesinde FLUKA programı ile

yapılan optimizasyon çalışmalarından yararlanılmıştır.

4.3. Arduino

Arduino, Atmel'in AVR serisi mikrodenetleyicileri üzerine kurulmuş, prototip

oluşturma aşamasını kolaylaştıran, ek genişlemeler için konnektörlere ve bu

konnektörlere takılabilen shield adı verilen eklentilere sahip bir platformdur.

Arduino Windows, MAC ya da Linux işletim sistemiyle çalışan her bilgisayarla

USB (Evrensel Seri Veriyolu) aracılığıyla kolay bir şekilde bağlantı kurabilmekte

49

ve bu işletim sistemlerine verileri hızlı bir şekilde transfer edebilmektedir

(Arduino, 2014).

Arduino, değişik pek çok sensörler vasıtasıyla çevresel veri alabilir ve ışıklar,

motorlar ve diğer aygıtlar sayesinde çevresini etkileyebilir. Shield adı verilen

Arduino ilave devre kartları vasıtasıyla, Wi-Fi, GSM, Ethernet, Motorlar, Hafıza

Kartı gibi pek çok teknolojiyle çok kolay bir şekilde haberleştirilebilmektedir.

Bunun için kullanılacak teknoloji ile ilgili shield, Arduino kartına takılır ve

kullanılmaya başlanır (Kanat, 2015).

Geliştirilen bu elektronik kartlar ile, Processing/Wiring (İşleme/Kablolama) dili

başta olmak üzere Matlab, C#, C++, Flash, MaxMSP vb. diller ile geliştirilen

yazılımlarla haberleştirilerek çevre elemanları ile temel giriş/çıkış uygulamaları

gerçekleştirilebilmektedir.

Çalışmada kullanılan Arduino Mega 2560, 256 KB flaş bellek kapasitesine sahip

bir ATmega2560 Atmel AVR mikro denetleyici kartıdır. 256 KB flaş bellek

kapasitesine ek olarak 8 KB SRAM ve 4 KB EEPROM (Elektrikle silinebilir sadece

okunabilir bellek) bellek kapasitesi de bulunmaktadır. 16 MHz kristal osilatörü

ile zamanlama palslerinin üretildiği kartın kullanımı oldukça basittir. Mikro

denetleyiciye bir bootloader programı yüklenmiş olduğundan programlama

yapmak için ayrıca bir programlayıcıya ihtiyaç bulunmamaktadır. Arduino

programlama dili Java tabanlı bir dildir ve C++’a oldukça yakın bir komut işleme

sistemine sahiptir. Arduino Mega 2560 Mikro Denetleyici Kartının genel

görünümü Şekil 4.1’de gösterilmektedir.

Kart üzerinde 54 sayısal giriş/çıkış portu ve 16 analog giriş portu bulunmaktadır.

Sayısal 54 adet porttan 14 tanesi PWM (Sinyal genişlik modülasyonu) sinyali

sağlayabilmektedir. PWM sinyali servomotorlara devamlı dönüş hareketi

verebilmek üzere kullanılan bir kare dalga sinyalidir. Sinyalin darbe genişliği

kullanıcı tarafından ayarlanabilmektedir. Giriş/çıkış portları 40 mA doğru akım

değeri ile çalışmaktadır (ArduinoTürkiye, 2014).

50

Şekil 4.1. Arduino Mega 2560 Mikrodenetleyici kartı

Bu çalışmada ise; Arduino Mega 2560 kartı, hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarında bulunan arama ve acil durum butonlarının kontrolü,

radyasyon güvenlik kapılarının açılması ve kapanması, hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarının girişlerinde bulunan ışıklı uyarı panolarının

kontrolünün prototip olarak geliştirilmesinde kullanılmıştır.

51

5. ARAŞTIRMA BULGULARI

Radyasyona karşı korunmada ana fikir, tolere edilebilecek dozları bilmek ve

radyasyon alanlarında çalışanların veya çevredeki halkın TAEK tarafından

belirlenen doz limitlerinin üstünde radyasyon almasını önlemektir. Radyasyon

dozu, radyasyon enerjisinin hedef kütleye belli bir sürede aktarılması veya alınan

radyasyon miktarı olarak ifade edilebilir. Radyasyonun hedef kütlede meydana

getireceği etki; radyasyonun çeşidine, doz hızına ve bu doza maruz kalış süresine

bağlıdır. İyonlaştırıcı radyasyonlarla yapılan çalışmalarda sonuca ulaşabilmek ve

zararlı biyolojik etkileri belirleyebilmek için radyasyon dozunun bilinmesi

gerekir. Radyasyondan korunmanın hedefi, radyasyona maruz kalmaya neden

olabilecek faydalı uygulamaları aksatmadan kişilerin maruz kalacağı radyasyon

dozunu mümkün olabildiği kadar düşük düzeye indirerek kişilerin ve çalışan

personelin korunmasını sağlamaktır (Kayaalp, 2012). Radyasyon ışınlamalarını

kontrol etmek ve olabilecek riski en az seviyede tutmak için, uygun teknolojiye,

tekniğe ve cihazlara sahip olmak önemlidir.

Çalışmanın bu kısmında, tez başlığına ve amacına uygun olarak, THM TARLA

tesisi içinde kurulacak olan serbest elektron lazerine ait radyasyon güvenlik

sisteminin sahip olacağı donanımlar belirtilmiş ve ön tasarımı ifade edilmiştir.

Ayrıca yine çalışmanın amacına yönelik olarak personel güvenlik sistemini ve

makine koruma sistemini oluşturan birimlerin çalışma yapıları ayrıntılı olarak

açıklanmıştır. Geçiş kontrolü, kişisel dozimetri sistemi, alan dedektörleri,

radyasyon güvenlik kapıları, havalandırma sistemi, uyarı ve ikaz işaretleri ve

güvenlik kilitleme sistemi başlıkları altında radyasyon güvenlik sistemi tasarımı

açıklanmıştır.

5.1. Personel Güvenlik Sistemi

TARLA’da radyasyon üretildiği sırada, kişilerin sağlığını birinci planda tutan geçiş

kontrolleri, radyasyon kapı kontrolleri PGS tarafından kontrol edilir. Demet

olmasa dahi ölçüm dedektörlerinden elde edilen doz değerlerinin belirlenmesi,

takip edilmesi, doz eşik değerine göre bölgesel giriş izninin/yasağın belirlenmesi

52

ve kişisel radyasyon güvenliği için gerekli olan önlemler yine PGS tarafından

gerçekleştirilir. Ayrıca PGS aktif dozimetrelerden ve TAEK lisanslı pasif

dozimetrelerden elde edilen radyasyon doz değerlerinin belirlenmesi,

kaydedilmesi, takip edilmesi, doz eşik değerine göre bölgesel giriş izni verilmesi

hususlarıyla ilgili kişisel radyasyon güvenliği kontrolünü sağlar. Havalandırma

sisteminde meydana gelebilecek arızaların tespiti ve önlenmesi, herhangi bir

yangın alarm durumunda yangının büyüklüğüne göre en kısa sürede

söndürülmesi veya itfaiye gelinceye kadar kontrol altında tutulması, soğutma

sisteminde meydana gelebilecek kaçakların tespiti ve gerekli alarmların

verilmesi yine PGS tarafından gerçekleştirilecektir.

Bu çalışmada, TARLA PGS’nin ön tasarımı (Şekil 5.1) yapılmıştır. Ön tasarımda;

geçiş kontrolü, radyasyon kapı kontrolü, kişisel dozimetri sistemi, alan

dedektörleri kontrolü, havalandırma sistemi ve yangın alarm alt sistemlerinin,

genel sisteme bağlantıları verilmiştir. Üstelik bu alt sistemlerden gelen veriler

daha sonradan analiz, sorgulama, rapor işlemlerini gerçekleştirmek için bir

veritabanı sunucusunda tutulacaktır. Ayrıca; bu alt sistemlerden gelen veriler

değerlendirilerek, hızlandırıcı durum gösterge panellerinin çalışması, sesli ve

ışıklı uyarı sisteminin çalıştırılması, ani radyasyon ve ortalama doz alarmlarının

verilmesi, havalandırma sisteminin çalıştırılması, RF ve elektron tabancasının

çalıştırılma izinlerinin verilip/verilmeyeceği belirtilmiştir. Bölümün ilerleyen

aşamalarında bu alt sistemler tek tek ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır.

53

Şekil 5.1. TARLA personel güvenlik sistemi tasarımı ve bulunması öngörülen ekipmanlar

5.1.1. Geçiş kontrolü

TARLA’ya giriş-çıkış yapan daimi ve geçici personelin izlenmesi ilk aşamada bina

girişinde bulunacak olan kameralarla yapılmaktadır. Burada ki kameraların

görüntüleri TARLA PGS’deki bilgisayar ile kayıt altına alınmaktadır.

TARLA’nın girişinde bulunan kameralar ile laboratuvara giriş-çıkış yapan

personel, ziyaretçi ve diğer kişiler PGS ile kontrol edilmektedirler. Kamera

sisteminin bağlı olduğu bina güvenlik sisteminde ki görüntüler en az 1 ay süreyle

saklanmaktadır, böylece istenmeyen bir durum meydana geldiğinde sistemde

kayıtlı olan görüntüler incelenerek problemler çözüme kavuşturulmaktadır.

54

TARLA’da kurulu bulunan güvenlik kameralarından alınan görüntüler, bina

güvenlik sisteminin veri tabanında depolanmaktadır. Bu görüntüler, gerçek

zamanlı olarak güvenlik görevlilerinin bulunduğu odada kontrol edilmektedir.

Ayrıca; depolanan görüntüler daha sonra tekrar izlenebilmektedir. Şekil 5.2’de

güvenlik odasında bulunan ve güvenlik görevlileri tarafından 24 saat boyunca

izlenen görüntüler verilmiştir.

Şekil 5.2. Güvenlik odasında bulunan güvenlik kameraları ekran görüntüsü

Kartlı geçiş sistemleri vasıtasıyla belirli bir mahale giriş ve çıkışlar kontrol altına

alınabileceği gibi girişten sonra belirli bölümlere, belirli şahısların girişine izin

verilip verilmeyerek, herkesin sadece kendisine izin verilen alanda dolaşması

sağlanabilir. Kartlı geçiş kontrol sistemlerinde kullanılan kontrol yazılımları

sayesinde birçok girişi ve çıkışı olan binalar kontrol edilebilmekte ve gerçek

zamanlı olarak izlenebilmektedir. Kartlı geçiş sistemlerinde; girişi

sınırlandırılacak alanların girişlerine, manyetik kart okuyucular ile kontrol

edilen kilit sistemleri yerleştirilmektedir.

TARLA’da kullanılan Kartlı Geçiş Sistemini oluşturan parçalar aşağıdaki gibidir.

Kart Okuyucu

Kartlı Geçiş Sistemi

Kartlı Geçiş Sistemi Kontrol Yazılımı

55

a) Kart Okuyucu

Şekil 5.3 (b)’de TARLA laboratuvarının giriş kapısının her iki yönünde de bulunan

RF ile çalışan kart okuyucular bulunmaktadır. Bu kart okuyucular iç mahal veya

dış mahal kullanıma uygun bir yapıdadır. Kart okutulduğunda işitsel indikatörler

kullanıcıyı uyarmaktadır. Kart okuma mesafesi ise 1-2 cm’dir.

(a) (b) Şekil 5.3. (a) TARLA kartlı geçiş sistemi şeması, (b) laboratuvar kapılarında bulunan kart okuyucular

b) Kartlı Geçiş Sistemi

Sistem modüler bir yapıda olup, dijital bilgi işlem tekniğini kullanmaktadır, mikro

işlemci esaslı, kart bilgilerini kontrol paneline, panel üzerinden merkezi güvenlik

bilgisayarlarına aktaran bir yapıdadır. Sistem içinde yer alan kart okuyucular

haberleşme için RS-485 protokolünü kullanmaktadır. Sistem içinde yer alan kart

okuyuculardan birinin arızalanması durumunda bu diğer kart okuyucuların

çalışmasını etkilememektedir. RS-485 protokolünden gelen sinyallerin

bilgisayarda işlenebilmesi için dönüştürücü ile RS-232 protokolüne

çevrilmektedir. Şekil 5.3 (a)’da TARLA kartlı geçiş sisteminin bilgisayara bağlantı

şeması verilmiştir.

c) Kartlı Geçiş Sistemi Kontrol Yazılımı

Kartlı geçiş sistemi kontrol yazılımı, personel sayısının rakamsal karşılığı ne

olursa olsun, iş yerinde çalışan personelin giriş çıkışlarını ve giriş çıkış yaptıkları

56

sistemleri yetkilendirip, denetleyebilmemizi sağlar. Kurumsal, kamusal ya da

şirket bünyesinde, farklı departmanlar da olsun ya da olmasın, çalışan personelin

sadece kendi iş alanlarında faaliyet göstermesini sağlamak ya da çalışanların saat,

gün, hafta ya da ay içerisinde hangi giriş ve çıkış noktalarını, hangi zaman

aralıklarında kullandığını görmeye yarar. Ve tüm bu bilgileri, bölüm, personel

yada giriş/çıkış noktası baz alınarak farklı raporlama seçenekleriyle yetkili

personele sunmaktadır.

TARLA’nın tüm birimlerine daimi ve geçici personelin girişleri için, RF kart ile

giriş ve çıkışlar gerçekleştirilmektedir. Giriş için kullanılan sistem, bazı

bölgelerde çıkış işlemi içinde gerçekleştirilmektir. Böylece çalışanların binaya

giriş ve binadan çıkış tarih ve zamanları, TARLA Personel Güvenlik Sisteminde

bulunan veritabanın da depolanmaktadır. Kartlı geçiş sistemi ile TARLA’ya izinsiz

girişler engellenerek binanın ve hızlandırıcı sisteminin güvenliği sağlanmıştır.

Şekil 5.4’de TARLA PGS kartlı geçiş sistemi yazılımı gerçek-zamanlı olay ekranı

verilmiştir. Burada tanımlı personelin hangi tarihlerde, hangi noktalardan geçiş

yaptığı görülmektedir.

Şekil 5.4. TARLA PGS kartlı geçiş sistemi yazılımı gerçek-zamanlı olay ekranı

TARLA kartlı geçiş kontrol sistemi, ayrıca personelin veya ziyaretçinin,

departman yada grubun hangi saat aralıklarında, hangi giriş ve çıkış

noktalarından giriş ve çıkış yapabileceğinin belirlenmesini de sağlamaktadır.

57

Ziyaretçilerin veya personelin, hangi bölümlere, hangi tarihler arasında giriş

yapabileceği gibi kısıtlamalar, kullanılan yazılım ile gerçekleştirilmektedir.

Bu çalışmada, şu an için birbirinden bağımsız olarak çalışan kamera kontrol

sistemi ile kartlı geçiş sistemlerinin birleştirilerek, geçiş kontrolü adı altında

TARLA PGS’ye entegre edilmesinin, ön tasarımı yapılmıştır.

5.1.2. Kişisel dozimetri sistemi

TARLA’da çalışacak daimi ve geçici personel ile deney yapma amaçlı gelen

ziyaretçilere de bu çalışmaları sırasında kullanacakları radyasyon dozimetreleri

verilmektedir. İnsanlar hızlandırıcı ve deney odalarının bulunduğu bölüme

girerken dozimetre cihazlarını alacaklar ve TARLA PGS’ye giriş kartları ile

kendilerini sisteme tanıtacaklardır. Yine hızlandırıcı ve deney odalarının

bulunduğu bölümden çıktıktan sonra dozimetrelerini, dozimetre okuma

cihazlarına okutacaklar, bu bilgiler TARLA PGS’de bir veritabanında

depolanmaktadır. Böylece çalışan personelin ve ziyaretçilerin yıllık alacakları

doz miktarları kontrol altında tutulmaktadır.

TARLA’da iki tür dozimetri sistemi kullanılmaktadır; aktif DMC 2000 S ve pasif

OSL dozimetri sistemleri. Pasif OSL dozimetrelerinin ölçümleri 2 aylık

periyotlarla yapılmaktadır. Kullanıcının bu 2 aylık dönem içinde maruz

kalabileceği yüksek dozlara karşı kullanıcıyı koruma amaçlı alarm ve benzeri

durumlar için ise DMC 2000 S dozimetreleri kullanılmaktadır. TAEK Türkiye’de

radyasyon ortamının bulunduğu işyerlerinde, TÜRKAK (TÜRK Akreditasyon

Kurumu) yetki belgesine sahip firmaların sağladığı dozimetrelerin (pasif OSL

dozimetre) kullanılmasını şart koşmuştur. Çünkü; bu firmalar kullanılan

dozimetrelerin analizlerini yaptıktan sonra, raporlarını TAEK’e göndermekte ve

bu raporlar TAEK tarafından 30 yıl süreyle saklanmaktadır.

TARLA’da, X ışınlarına ve gama ışınlarına karşı duyarlı olan Mirion Technologies

firmasının ürettiği DMC 2000 S tipi dozimetreler kullanılmaktadır. Geniş bir

enerji aralığında çalışabilen, şok, titreşim ve düşmeye karşı dirençli olan bu

58

dozimetreler, tek başına veya bir dozimetri sistemine entegre edilerek

kullanılabilmektedir. 700 olayı (alarm, hata, durum değişikliği, vb.) tarih ve saat

detaylarıyla EEPROM hafızasında tutabilmektedir. Bu bilgileri aktarmak ve

dozimetre ayarlarına girmek için temas etmeden USB dozimetre okuyucusu LDM

220 ile bilgisayar bağlantısı gerçekleştirilmektedir. Dozimetrenin karakteristiği

genel olarak Çizelge 5.1’de verilmiştir (Mirion, 2014).

Çizelge 5.1. DMC 2000S dozimetrenin karakteristiği

Ölçüm Tipi Gama ve X Işınları

Ölçülen Nicelik Hp(10) Kişisel eşdeğer doz ve kişisel eşdeğer doz hızı

Enerji Aralığı Alan 50 keV − 6 MeV (γ ve X) Tepki ≤ ∓ %20 60 keV − 6 MeV

Ölçüm aralığı Eşdeğer Doz 1μSv − 10Sv Eşdeğer Doz Hızı 1μSv/h − 10Sv/h

Çalışma Sıcaklığı (−)10℃ − (+)50℃ Saklama Sıcaklığı (−)30℃ − (+)71℃ Nem ≤ ∓ %90 Maksimum Doz ≥ 100Sv

Şekil 5.5. TARLA kişisel dozimetri sistemi giriş

Şekil 5.5’de TARLA laboratuvar girişinde DosiCare dozimetri yönetim sistemine

bağlı olan LDM 220 dozimetre okuyucusuna kişisel dozimetre okutularak

personel sisteme giriş yapmaktadır. Aynı şekilde laboratuvardan çıkarken de

kişisel dozimetre, sisteme tekrar okutulmaktadır. Böylece; personelin hangi tarih

59

ve saatlerde laboratuvara giriş-çıkış işlemini gerçekleştirdiği, ne kadar doz aldığı

gibi bilgiler tutulabilmektedir.

DMC 2000 S dozimetreleri MIRION firmasının hazırlamış olduğu bu yazılım

kullanılarak, personelden gerekli olan bilgiler alınır ve kişilere tayin edilir.

Yazılım ile dozimetrenin ekranında kişi isimleri gösterilmesi, kişinin 5 yıl içinde

aldığı doz miktarları grafiksel olarak raporlaması gibi işlemler yapılabilmektedir.

Şekil 5.6. Kişisel dozimetri sisteminin PGS’ye bağlantı şekli (Mirion, 2014)

Bu çalışma ile şu an bağımsız olarak çalışan kişisel dozimetri sisteminin bir

endüstriyel ağ ile TARLA PGS’ye nasıl entegre edileciği gösterilmiştir (Şekil 5.6).

Mirion firmasının DMC 2000 S dozimetrelerinden başka ayrıca yaka dozimetresi

olarak, Optik Uyarmalı Luminesans Dozimetri sistemi kullanılmaktadır. OSL

Dozimetri tekniği ile tüm vücut için X ışını, gama ve beta radyasyonlarının kişisel

doz eşdeğeri (Hp(10)) tayini yapılmaktadır. OSL dozimetresinin ölçüm aralığı

0,05 mSv-10 Sv, foton enerjisi nominal kullanımı (+/- 60o ) ise 12 keV-7 MeV

arasındadır (Radkor, 2014). Şekil 5.7’de TARLA’da pasif olarak kullanılan OSL

dozimetrelerinin görüntüsü verilmiştir.

60

Şekil 5.7. Pasif OSL dozimetrelerinin görünümü (Radkor, 2014)

TARLA’da kullanılan OSL dozimetreleri her 2 ayda bir değiştirilir. Gönderilen

dozimetrelerin ölçümleri TÜRKAK tarafından akreditasyon denetimlerinden

başarıyla geçerek TS EN ISO/IEC 17025 akreditasyon belgesine sahip firma

tarafından analiz edildikten sonra elde edilen veriler raporlanıp TARLA’ya

gönderilmektedir. Ayrıca, verilerin TAEK doz kayıt sistemine aktarılması

işlemleri de firma tarafından gerçekleştirilmektedir.

5.1.3. Alan dedektörleri

Bu çalışmada, hızlandırıcının çalıştığı ve/ya çalışmadığı zamanlarda, hızlandırıcı

laboratuvarının dışında radyasyon dozunun kabul edilebilir sınırların altında

kalmasını sağlamak için Radyasyon İzleme Sistemi (RİS) tasarlanmıştır. RİS;

İyonizasyon, Geiger-Müller ve Nötron alan dedektörlerinden gelen bilgileri

görüntüleme, gelen verilerin depolanması, güvenlik kilitleme sistemine

gönderilecek izin sinyalleri için, kurulması düşünülen bir bilgi akış sistemidir.

RİS’e veri gönderen dedektörler hızlandırıcı laboratuvar duvarlarının iç

bölümüne ve dışına yerleştirilecektir. RİS’de, doz ölçümü noktalarında ve

etrafında doz sınır değeri aşıldığında sistem alarm verecektir.

Bilgi akış sistemi olan RİS; ilki anlık alarm ve ikincisi ortalama doz alarmı olmak

üzere iki tür alarm verecektir. Anlık alarm için düşük ve yüksek olmak üzere

dozun limitleri önceden belirlenecektir. Anlık alarmın düşük seviyesinde “uyarı”

mesajı verilir, yüksek seviyesinde ise elektron tabancası durdurulur. Ortalama

doz miktarı ise, kanunlara göre belirlenen doz limitlerine göre bir yıllık toplanan

ortalama doz miktarı olarak belirlenecektir. TAEK tarafından radyasyon

61

görevlileri için belirlenen bir yıllık doz değeri (20 mSv) aşıldığında, doz

değerlerini toplayan Endüstriyel PC (Bilgisayar) tarafından elektron tabancası ve

RF sistemini durdurmak için alarm verilir.

Şekil 5.8. TARLA Radyasyon İzleme Sistemi için kurulması düşünülen RİS yapısının giriş/çıkış ön tasarımı

Radyasyon İzleme Kontrolcüsü (Şekil 5.8); EPICS (Deneysel Fizik ve Endüstriyel

Kontrol Sistemi) ile yazılacak olan bu programın ana ekranında, her bir

radyasyon dedektöründen gelen doz değerleri burada görülecektir. Özel

renklendirme ile hangi dedektörün yüksek alarm (kırmızı), düşük alarm (mavi),

sınır aşımı (sarı), normal (yeşil), arızalı (mor) ve hata (turuncu) modunda olduğu

görülecektir. Diğer ayar sayfalarında ise radyasyon monitörlerinin bulundukları

konuma ve özelliklerine göre düşük ve yüksek alarm seviyelerinin meydana

geleceği doz değerleri yazılacak ve girilen bu değerlere göre anlık veya ortalama

doz değeri alarmları aktif hale getirilecektir. Programın başka bir sayfasında ise

seçilen radyasyon monitörünün belirlenen süreler içerisinde ölçtüğü doz

değerleri grafiksel olarak gösterilecektir.

Alarm İzleme Endüstriyel PC (Şekil 5.8); Radyasyon İzleme Kontrolcüsünden

aldığı düşük ve yüksek alarm seviyelerine göre ve radyasyon dedektörlerinden

gelen doz değerlerini karşılaştırıp alarm durumlarında Güvenlik Kilitleme

62

Sistemi Endüstriyel PC’ne elektron tabancasının ve RF’lerin durdurulması için

sinyal gönderecektir. Aynı zamanda, kontrol odasındaki ve kontrollü alanlardaki

sesli ve görüntülü ikaz mekanizmaları çalıştırılacaktır.

Veri Toplama Endüstriyel PC (Şekil 5.8); radyasyon dedektörlerinden gelen

verilerin sürekli olarak kayıt altında alınması mecburidir. Bu yüzden Alarm

İzleme Endüstriyel PC’sinden gelen veriler Veri Toplama Endüstriyel PC’si ile

veritabanı sunucusuna aktarılacaktır. Veri Toplama Endüstriyel PC’sinin bir diğer

görevi de ortalama doz miktarı aşıldığı zaman Güvenlik Kilitleme Endüstriyel

PC’ne alarm sinyali göndermek ve sistemin durdurulmasını sağlamaktır. Alarm

durumunda yine kontrol odasındaki ve kontrollü alanda bulunan sesli ve

görüntülü uyarı ekipmanları aktif hale getirilecektir.

Şekil 5.9. TARLA radyasyon dedektörleri yerleşim planı (Kürkçüoğlu, 2012)

63

Şekil 5.9’da TARLA’da kullanılacak olan radyasyon dedektörlerin yerleşim planı

gösterilmiştir. TARLA RİS’de aşağıda belirtilen sayıda radyasyon monitörünün

kullanılması planlanmıştır;

5 adet sabit iyonizasyon odası

10 adet sabit Geiger-Müller dedektörü

3 adet nötron dedektörü

1 adet el-ayak kontaminasyon dedektörü

2 adet taşınabilir Geiger-Müller dedektörü

1 adet taşınabilir kontaminasyon dedektörü

Sabit dedektörlerin bina içerisinde (Şekil 5.9) yerleştirilmesinde hızlandırılan

elektronların kayıp noktaları dikkate alınmıştır. Çünkü hızlandırıcı ve salındırıcı

alanları için varsayılan kayıp noktaları, durdurma, sıkıştırma, yön değiştirme

mıknatıslarının bulunduğu yerlerdir (Nariyama, 2010).

Bu çalışmada ise, radyasyon dedektörlerinin tesis içi yerleşim planı yapıldıktan

sonra, kullanılacak dedektörlerin ölçüm aralığını belirlemek için FLUKA

simülasyon programı kullanılmıştır. TARLA için FLUKA programı ile yapılan

optimizasyon çalışmalarında, elektron demetinin enerjisi 40 MeV,

momentumdaki değişimi (Gaussian dağılım) 0,2 GeV/c, demetin açısal dağılımı

ise 15 mm.mrad olarak alınmıştır. Şekil 5.10’da yapılan optimizasyon çalışması

sonucunda elde edilen radyasyon doz dağılımı gösterilmektedir.

Şekil 5.10. TARLA için FLUKA benzetiminin radyasyon doz değerleri

64

a) İyonizasyon Odası

İyonizasyon odalarının çalışma prensibi; detektörden geçen radyasyonun

içerideki gaz ile etkileşmesi sonucu oluşan iyonların ölçülmesi üzerinedir

(Şekil 5.11). Sisteme giren radyasyon miktarı, oluşan iyon sayısı ile orantılı

olduğundan, kopan elektron sayısı da iyon sayısına bağlıdır. Kopan elektron

sayısı aynı zamanda akım değişimi demektir. O halde sisteme giren radyasyon

miktarı direkt akım değişimiyle tespit edilebilir (Wikipedia, 2014).

Şekil 5.11. İyonizasyon odasının genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim (ENS, 2014)

İyonizasyon odaları hızlandırıcı zırhlı bölümlerinin içinde kullanılabilir, çünkü bu

dedektörler zırhlı alandaki yüksek radyasyon değerlerinde çalışabilmektedirler;

yani ölçüm yapabilmektedirler (Beşergil, 2014).

Bu çalışmada, TARLA için FLUKA benzetim programı ile yapılan çalışmanın

sonucu elde edilen Şekil 5.10’daki grafiğe göre, hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarında gözlemlenen radyasyon doz değerleri 1 mSv/h ile

100 mSv/h aralığındadır. Bu yüzden; hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung

odaları içerisine monte edilecek (Şekil 5.12) olan iyonizasyon odası tipindeki

radyasyon dedektörlerinin 1-100 mSv/h aralığında doz ölçebilen dedektörler

olması kararlaştırıldı. Ayrıca; çalışma ile gerçekleştirilen benzetim sonuçlarına

göre de, hızlandırıcı odasında üç tane salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarında

birer tane iyonizasyon dedektörünün kullanılmasına karar verilmiştir.

65

Şekil 5.12. FLUKA benzetim programına göre sabit iyonizasyon odalarının yerleşimi

Piyasada 1-100 mSv/h aralığında ölçüm yapabilen iyonizasyon odası tipinde

birçok radyasyon dedektörü mevcuttur. Bunlardan bir tanesi de 10 µSv/h ile

10 Sv/h aralığında ölçüm yapabilen Berthold firmasının LB 6701L-H10 tipi

iyonizasyon odasıdır (Şekil 5.13 (a)). Dış kaplaması alüminyumdan yapılmış ve

azot gazı doldurulmuştur. İyonizasyon odası akımı radyasyon doz hızı ile

orantısal olduğu için bu akım, akım/frekans dönüştürücü (LB 3856-24) +11 V ile

darbe frekansına dönüştürülür (Şekil 5. 13 (b)). Akım/frekans dönüştürücüsünü

de çalıştırmak için yüksek gerilim modülü içeren iyonizasyon dedektörüne LB

6703’e monte edilir (Berthold, 2014). Berthold firmasının ürünlerinin

seçilmesinin sebebi ise, istediğimiz değer aralıklarında ölçüm yapan cihazlar

üretmesi ve Almanya’nın Dresden şehrinde bulunan ve ELBE (TARLA ile benzer

yapıda olan) tesisinde daha önceden kullanılmış ve güvenilirliğinin test edilmiş

olmasıdır.

(a) (b)

Şekil 5.13. (a) Berthold firmasının LB 6701L-H10 tipi İyonizasyon odası ve (b) yüksek gerilim modülü (Berthold, 2014)

66

b) Geiger-Müller Dedektörü

Nükleer radyasyonlar (α, β, γ ışınları veya parçacıkları) direkt olarak

hissedilemezler. Bu nedenle madde ile nükleer bozunmaya uğrayan parçacıkların

etkileşmesini ele alan bir ölçüm yönteminin kullanılması gerekmektedir. Bu

amaçla kullanılan birçok metot vardır, ancak en yaygın olanı “Geiger Tüpü” ile

yapılanıdır. Bir Geiger tüpünde radyoaktif bozunmadan ileri gelen parçacıklar

gaz moleküllerini iyonize ederek sayılabilen elektriksel pulslara çevirir. Üç

nükleer radyasyon tipinin hepsi (α, β, γ) bir gazı iyonlaştırma yeteneğine sahiptir.

İyonizasyonun derecesi parçacığın enerjisine ve gaz tarafından soğurulan

radyasyon miktarına bağlıdır (Ege Üniversitesi, 2014).

Geiger-Müller dedektörünün çalışma prensibi; bir radyoaktif kaynaktan

yayınlanan parçacık Geiger-Müller tüpü içine girdiği zaman gaz moleküllerini

iyonlaştırır (Şekil 5.14). Koparılan elektronlar tüpün anot teli tarafından

çekilirler. Tüpün içinde gaz olarak genellikle toplam 100 torr basıncında olan

%90 argon gibi soygaz ve %10 halojen (özellikle bromin) karışımı kullanılır.

Pozitif iyonlar katot tarafından çekilirler. Anot ve katot arasındaki potansiyel

farkı yeteri kadar yüksekse, bu iyonlar diğer gaz atomlarına çarparak onları da

iyonlaştırırlar. Bu şekilde çoğalan iyonlar elektroda ulaşınca onun yükünü

değiştirirler. Yükteki bu ani değişme tel ile silindir arasındaki potansiyel farkını

değiştirir. Uygulanan potansiyel Geiger-Müller bölgesinde ise, telin civarındaki

elektrik alan çok daha büyük olur ve buraya yaklaşan elektronlar bu nedenle

daha fazla gaz atomlarını iyonlaştırırlar. Bu şekilde elektron sayısı ~105 kat artar.

Bu artışa gaz çoğaltması “amplifikasyonu” denir. 1 µs den kısa sürede meydana

gelen, anod etrafındaki bu büyük elektron çığı tel boyunca yayılır ve devreden

kısa süreli bir akım geçer. Bu akım direncin çıkışında ani bir potansiyel

düşmesine (elektrik pulsuna) neden olur. Bu puls bir kondansatör üzerinden

sayıcıya gönderilir. Çıkışta ~100mV’luk sinyal üretilir. Çıkıştaki direnç, akım

pulsunu voltaj pulsuna dönüştürür (Ege Üniversitesi, 2014).

67

Şekil 5.14. Geiger-Müller dedektörünün genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim (Wikipedia, 2014)

FLUKA ile yapılan benzetim çalışmasının; Şekil 5.10’daki grafiğine göre,

hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarının dışında gözlemlenen

maksimum radyasyon doz değerleri yaklaşık olarak 20 µSv/h. Hızlandırıcı,

salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarının dış duvarlarına monte edilecek olan

(Şekil 5.15) Geiger-Müller tipindeki radyasyon dedektörlerinin maksimum

20 µSv/h değerinde doz ölçebilecek dedektörler olmasına karar verilmiştir.

Geiger-Müller dedektörlerinin zırhlı alan dışına konulmasının sebebi ise, yüksek

oranda radyasyon olan bölgelerde çalıştırılamamalarıdır. Çünkü Geiger-Müller

dedektörlerinin yüksek radyasyonda ölü zamanları 50-100 µs aralığındadır.

Geiger bölgesinde çalışan bir odacıktan sürekli bir elektrik iletimi sağlanamaz,

çünkü pozitif yüklenmiş bölge, elektronları anoda doğru yönlendirir. Sonuçta ani

bir puls alınır ve tüpün iletkenliği kaybolur. İletkenlik tekrar başlamadan önce bu

bölgenin yükü, katyonların odacığın duvarlarına göç etmeleri ile kaybolmalıdır.

Tüpün iletken olmadığı “ölü zaman” süresince ışın algılanamaz. Ayrıca; Geiger-

Müller dedektörlerinin yaşam süresi 108-109 sayım kadardır, yani 109’dan fazla

yüklü veya yüksüz parçacık geldiği zaman ölü zaman sürekli hale gelerek,

dedektör ölçüm yapamamaktadır (Beşergil, 2014).

68

Şekil 5.15. FLUKA benzetim programına göre sabit Geiger - Müller dedektörlerinin yerleşimi

Yapılan çalışmanın sonucunda, TARLA’da 10 tane Geiger-Müller tipi radyasyon

dedektörünün kullanılması yeterlidir (Şekil 5.15). Piyasada 20 µSv/h doz

değerlerini ölçebilecek olan farklı firmaların geliştirdiği radyasyon dedektörleri

mevcuttur, bunlardan biri de Berthold firmasının LB 112 tipi mikro gama doz

dedektörleridir (Şekil 5.16). Bu cihaz minimum 0,1 μSv/h ve maksimum 10

mSv/h arasında doz oranlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Cihaza en fazla iki adet

LB 6500 probe bağlanabilmektedir. Cihaz üzerinde LCD (Sıvı kristal ekran) ekran

üzerinde basit bir menü ve yazılım tuşları mevcuttur. RS232/RS485 haberleşme

protokolleri ile 3 dijital giriş, 2 analog çıkış, 5 röle çıkışına sahiptir. Böylece

ölçülen değerler, yerel ve geniş alan ağlarıyla kolaylıkla ana bilgisayarlara

iletilebilmektedir (Berthold, 2014). Berthold firmasının ürünlerinin seçilmesinin

nedeni, iyonizasyon odası tipindeki radyasyon dedektörlerinin tercih sebebi ile

aynıdır.

Şekil 5.16. Berthold firmasının ürettiği LB 112 mikro gama doz dedektörü ve LB 6500 probe (Berthold, 2014)

69

c) Nötron Dedektörü

Nötronlar yüksüz olduğundan, nötron dedektöründe bir nötron-iyonizasyon

tanecik dönüştürücüsü bulunur. Gelen nötronlar dönüştürücü malzeme

tarafından yakalanır ve burada nükleer bir reaksiyonla algılanabilecek iyon

tanecikleri meydana gelir.

Nötron dedektörleri orantılı sayıcılardır; çünkü üretilen yükün toplam miktarı,

orijinal nötronlardan çıkarılması gereken yük miktarıyla orantılıdır. Gazlı

dedektörler hem nükleer reaksiyonla çıkarılan termal nötronları, hem de geri

çekilme etkisiyle oluşan hızlı nötronları algılar. Dedektörün duvarı genellikle

0,5 mm kalınlıkta, paslanmaz çelik veya aluminyumdan yapılır; her iki malzeme

de yeterli koruyuculuğu sağlayabilir. Çelik duvarın nötron absorbsiyonu %3 iken,

aluminyumun sadece %0,5 olması, yüksek algılama verimi istendiğinden,

genellikle aluminyum tüpler tercih edilir. Şekil 5.17’de 3He gazı ile doldurulmuş

nötron dedektörünün yapısı gösterilmiştir (Beşergil, 2014).

Şekil 5.17. 3He gazlı nötron dedektörünün genel yapısını ve çalışma şeklini gösteren çizim (Beşergil, 2014)

Yapılan çalışma sonucunda, TARLA’da yine Berthold firmasının ürettiği LB 6411

nötron dedektöründen (Şekil 5.18) 3 tane kullanılmasına karar verilmiştir.

Nötron dedektörleri hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarının

tavanının dışına dumpların üzerine gelecek şekilde (Şekil 5.9) monte edilecektir.

Dedektör sistemi çapı 250 mm olan bir küre merkezli He-3 orantılı sayaç

tüpünden oluşmaktadır.

70

Şekil 5.18. Berthold firmasının ürettiği LB 6411 nötron dedektörü (Berthold, 2014)

Dedektör de aynı zamanda, bir yüksek voltaj kaynağı ve bir önyükselteç vardır.

Bu dedektöre, LB 123 UMo (yüzey kirlenmelerini, gama dozu, nötron dozu

değerlerini gösteren standart bir monitördür) direkt olarak bağlanılarak

TARLA’da taşınabilir monitör olarak da kullanılabilecektir.

5.1.4. Radyasyon güvenlik kapıları

Yüksek enerjili hızlandırıcı alanlarında, özellikle elektromanyetik ışınlar ve

nötronlardan oluşan yüksek yoğunluklu ve yüksek enerjili radyasyonlu alanlar

oluşur. Bu radyasyonlu alanlardan korunmak için uygun maddelerden yapılmış

yeterli kalınlıkta kısmen ve tamamen zırhlama yapılarak, radyasyon seviyesi

kabul edilebilir seviyelere zayıflatılabilir. Hızlandırıcının bulunduğu yapının dış

yapısı ile çalışma ortamlarına uygulanan tamamen zırhlamada, zırh dışında

belirlenen dozun maksimum müsaade edilen doz sınırları içinde olmasına dikkat

edilir. Tamamen zırhlamada radyasyonun türü ve demetin enerjisine göre beton,

ağır beton, demir, toprak, çelik, kurşun, polietilen gibi maddeler kullanılabilir

(Sarıyer, 2010). TARLA’da zırh olarak 2 m kalınlığında 3,4 gr/cm3 yoğunluğa

sahip baritli beton kullanılmıştır.

SEL tesislerinde zırhlı alanlara giriş-çıkışlarda kullanılan kapıların, zırh olarak

kullanılan duvarlara benzer özelliklere sahip olması gerekir. Bu çalışmada;

TARLA için ön tasarımı yapılan, PGS tarafından kontrolü yapılacak olan

71

hızlandırıcı, salınım ve Bremsstrahlung odaları için üç adet radyasyon sızdırmaz

kapı bulunacaktır (Şekil 5.19). Bu kapılar daimi ve geçici personeli radyasyonun

zararlı etkilerinden koruyacaktır.

Şekil 5.19. TARLA’da kullanılacak radyasyon gu venlik kapısının o rnek çizimi

Bu kapılar yüksek dozda radyasyonlu odaların giriş ve çıkış kontrollerini

yapabilecek operasyon özelliğine sahip çerçeve ve mekanik aksamları ile

tümleşik bir yapıda olacaktır. Radyasyon kapıları, üst düzey kalitede, radyasyon

önleyici, sismik hareketlere dayanıklı ve hava geçirmeyen donanımlara sahip

olacaktır. Kapılar, elektrikli veya hidrolik açılışlı olacaktır ve olası elektrik

kesintilerinde veya arıza durumlarında, mekanik bir aksam ile açılıp

kapanacaktır. Kapılar bir taşıyıcı ray üzerinde yana doğru kayarak açılacaktır.

Ayrıca, kapılar kapanmaya doğru giderken insan hayatını tehlikeye sokmayacak

ve yaralamayacak hassasiyette koruyucu elektronik emniyet sistemlere sahip

olacaktır. Hızlandırıcı, salınım ve Bremsstrahlung odaları içine konulacak bir dizi

kontrol butonlarına ardı ardına basıldıktan sonra kapı kapanmak için aktif hale

gelecek ve kapanırken sesli ve ışıklı uyarı sistemi çalışacaktır (Şekil 5.20).

Kapıların açılıp kapanması sırasında olası kazaları önlemek için kapıların

yanında el ile kontrolü sağlayacak kontrol mekanizmaları ve acil durum butonları

olacaktır.

72

Şekil 5.20. Radyasyon kapılarının Personel Güvenlik Sistemine bağlantı tasarımı

Yapılan çalışma ile kapı pozisyonunu, sistem arızalarını görüntüleme ve ayar

(kapıyı aç, kapıyı girilen değer kadar aç, kapıyı kapa, kapıyı girilen değer kadar

kapa) işlemleri, kontrol sisteminin uzaktan bağlantı yöntemiyle yerine

getirilmesi kararlaştırıldı. Kontrol sisteminde bulunacak olan bir dijital veya

analog güvenlik kilitleme girişi ile TARLA güvenlik kilitleme sistemine bilgi

gönderilecektir. Çalışmada; Arduino ve C#’la gerçekleştirilen benzetim programı

ile de, kapıların kapanabilmesi için hızlandırıcı odasında bulunan kontrol

butonlarına verilen sıra ve verilen süre içinde basıldıktan sonra hızlandırıcı odası

dışında bulunan kontrol butonuna basılacak ve kapı kapanmaya başlayacaktır.

Aynı işlem salındırıcı ve Bremsstrahlung odaları içinde geçerlidir. Eğer kontrol

butonlarına verilen sıra (şifre) ve verilen süre içinde basılmaz ise kapı

kapanmayacaktır. Kontrol butonlarının kullanılma amacı hızlandırıcı, salındırıcı

ve Bremsstrahlung odalarında sistem çalışmadan önce hiç bir canlının oda

içerisinde kalmadığından emin olmak için yapılan devriye araştırmasıdır.

5.1.5. Havalandırma Sistemi

Hızlandırıcı Test Laboratuvarında havalandırma sistemleri, optimum sıcaklığı,

nemi ve personelin sağlığını koruyacak özellikte bir hava akımını sağlamalıdır.

73

Havalandırma sistemi düzenlenirken havalandırma kanallarının ve fanların

büyüklüklerinin ve kanallardaki hava akım hızlarının doğru hesaplanması büyük

önem taşır. Isıtma-soğutma düzenekleri, gürültüyü azaltıcı düzenekler ve

partikül tutucu filtreler havalandırma sistemlerinin diğer önemli bileşenleridir.

İyonlaştırıcı yeteneğine sahip olan parçacık veya dalga şeklindeki enerji madde

etkileşimi, 1 MeV’den küçük foton enerjilerde fotoelektrik etkileşim, 0,6 MeV ile

4 MeV aralığındaki foton enerjilerinde compton saçılmaları ve 1,022 Mev’den

yüksek foton enerjilerinde ise çift oluşumları gerçekleşir. Bahsi geçen etkileşim

mekanizmaları sonucu, atomlarda oluşan iyonlaşmalar nedeniyle madde

kimyasal olarak aktif hale gelerek kimyasal tepki oluşturma eğiliminde olacaktır.

Radyasyon atmosferde bulunan gazlarla etkileşime girerek bunları iyonlaştırır.

Atmosferde %75,5 oranında azot ve %23,2 oranında oksijen bulunmaktadır.

Radyasyonun bu gazlarla etkileşimiyle azot ve oksijen moleküllerinde

uyarılmalar ve iyonlaşmalarına neden olur. Bu olayla bir dizi kimyasal zincir

reaksiyonlar oluşur. Bu reaksiyon oksijeni, ozona ve azotu, azot oksitlere

dönüştürür. Ozon ve azot oksitler insan sağlığı açısından zararlı ve zehirli

gazlardır (TAEK, 2014).

Ozon solunduğunda akciğerlere zarar verir. Düşük miktarda göğüs ağrısı,

öksürük, nefes darlığı ve boğazda tahrişe neden olur. Astım gibi kronik solunum

yolu hastalıklarını daha da kötüye götürebilir ve solunum yolu enfeksiyonları ile

mücadelede vücudun yeteneğini azaltır. Yüksek dozlarda azot oksitler, doğrudan

doku zehirlenmesine yol açtığı gibi, septik şokla tetiklenen dolaşım sistemi

çöküşüne de katkıda bulunur (Epa, 2014). Ayrıca kronik azot oksit salınımı,

diyabet, multiple skleroz, artrit, ülseratif kolit gibi birçok iltihabi hastalık ve

kanser türüyle ilişkilendirilmiştir (Wikipedia, 2012). Oluşan gazların oranları

iyonlaştırıcı radyasyonun enerjisine bağlı olarak değişiklik gösterir.

Bu çalışma ile TARLA hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarında

oluşan ozon miktarını takip etmek için, ortamdaki ozon kaçaklarının ölçülerek

kontrol edilmesini sağlayan ozon dedektörleri kullanılmasına karar verilmiştir.

Bu dedektörler ortam havasında 0,1 ppm (milyonda bir birim) ve üzerinde ozon

74

ölçüldüğünde havalandırma sistemine çalışma izni gönderecektir. Böylece,

ortamdaki ozon değerinin düşmesi için havalandırma sistemini çalıştırılması

tasarlanmıştır.

Bu çalışmada, yukarıda bahsi geçen olay zincirinde TARLA’da çalışan yetkili

personelin etkilenmemesi bakımından hızlandırıcı, salınım, Bremsstrahlung ve

He soğutma odalarına iki basma bir emme olacak şekilde her odaya bağımsız

havalandırma sistemleri yapılması tasarlanmıştır. Emme sistemi basma sistemin

iki katı bir etki oluşturarak bu odaların diğer bölümlere göre daha düşük bir

basınca sahip olmasını sağlayacaktır. Böylelikle, yukarıda adı geçen odaların

haricindeki diğer bölümlere herhangi bir iyonlaşmış gazın girmesi önlenmiş

olacaktır.

Yapılan çalışma sonucunda, TARLA’da kurulacak olan havalandırma sistemi ön

tasarımının (Şekil 5.21) şematik görünümü verilmiştir. Havalandırma sisteminde

kullanılacak olan HEPA (Yüksek Verimli Partikül Hava Filtreleri) ve karbon

filtreler iyonize radyasyon üretebilen üç zırhlanmış birimde (ana hızlandırıcı

bölmesi, serbest elektron lazer odası ve Bremsstrahlung) ve He soğutma

birimleri için ayrı ayrı kullanılacaktır. Her birimin, havalandırma üniteleri ve

filtreleri ayrı olacak ve tek bir baca ile birleştirilmesine karar verilmiştir.

Şekil 5.21. TARLA havalandırma sistemi tasarımı

75

Odalarda hava değiştirme tertibatı zırhlı alanların havasını saatte yirmi defa

değiştirecek kabiliyette olacak ve iyonlaşmış gazların boşaltılması için konulacak

emmeler zemine yakın yerde bulunacaktır. Hızlandırıcı odasının kapalı hacmi

828 m3 olduğundan ve saatte 20 defa hava değişimi yapılacağından bu oda için

hava akış hızı yaklaşık 16600m3/h olacaktır. Salındırıcı odası (553 m3) için

11100m3/h ve Bremsstrahlung odası (157 m3) için 3200 m3/h oranında hava akış

hızı olacaktır.

Havalandırma sisteminde kullanılacak olan HEPA filtreler yüksek etkili partikül

tutucu filtre olarak kullanılacaktır. Aktif karbon filtreler ise gaz moleküllerini

yakalama ve tutma özelliğine sahip galvaniz metalden silindir şeklinde üretilen

ve silindir kartuşlardan oluşmaktadır. Aktif karbon filtrenin yüzeyi milyonlarca

ufak gözenekten oluşmaktadır. Bu gözenekler sayesinde birçok koku yayan

zehirli gazlar yakalanır. İhtiyaç duyulduğunda silindir kapakları açılarak mevcut

karbon kartuşlar değiştirilecektir. Yapılan çalışma sonucunda, TARLA’da 16

kartuşa sahip aktif karbon filtrelerin kullanılması kararlaştırılmıştır.

Ayrıca; Radyasyon bacasının en üst çıkış bölümünde atmosfere bırakılacak olan

kirlenmiş havada bulunan doz hızını ölçmek için Geiger-Müller dedektörü (Şekil

5.21) kullanılacaktır. Burada, ölçülen değer TAEK tarafından belirtilen sınır

değerlerini (yıllık 1 mSv) aşıyor ise gerekli önlemler alınacaktır.

5.1.6. Yangın alarm sistemi

Bir yangından bahsedilebilmesi için öncelikle “yanma” olayı olmalıdır. Yanmanın

gerçekleşebilmesi için 3 faktör gereklidir; yanıcı madde, ısı ve oksijen. Radyasyon

atmosferde bulunan gazlarla etkileşime girerek bunları iyonlaştırır.

Radyasyonun bu gazlarla etkileşimiyle azot ve oksijen moleküllerinde

uyarılmalar ve iyonlaşmalara neden olur. Bu olayla bir dizi kimyasal zincir

reaksiyonlar oluşur. Bu reaksiyon oksijeni, ozona ve azotu, azot oksitlere

dönüştürür.

76

Ozon kararsız bir gazdır ve normal koşullarda oksijene ayrışır. Ancak demir,

bakır, krom gibi elementlerin bulunduğu bir ortamda yüksek sıcaklıkta patlayıcı

olabilir. Mesleki Güvenlik ve Sağlık Ajansı (OSHA) kapalı bir mekânda

bulunmasına izin verilen maksimum ozon miktarını 8 saat için ortalama 0,1 ppm

olarak belirlemiştir (OSHA, 2014).

Bu çalışmada, TARLA’da oluşabilecek yangın durumlarının önceden tespiti ve

büyümeden hemen söndürülmesi için yangın algılama ve uyarı sisteminin (Şekil

5.22) ön tasarımı yapılmıştır. Yangın uyarı sistemi; yangın algılama, alarm verme,

kontrol ve haberleşme fonksiyonlarını ihtiva eden komple bir sistemdir. Şekil

5.22’de TARLA yangın alarm sistemini oluşturan ekipmanlar (Yangın alarm

butonu, sıcaklık dedektörü, duman dedektörü, ozon dedektörü, oksijen

dedektörü ve elektronik siren ve flaşör) ve bunların PGS’ye bağlantı tasarımı

verilmiştir.

Şekil 5.22. TARLA yangın alarm sistemi tasarımı

Sistemde bulunan yangın alarm butonları yangın kaçış yollarında tesis edilir.

Yangın uyarı butonlarının, bir kattaki herhangi bir noktadan o kattaki herhangi

bir yangın uyarı butonuna yatay erişim uzaklığının 60 m'yi geçmeyecek şekilde

yerleştirilmesi gerekir. Tüm yangın uyarı butonlarının görülebilir ve kolayca

erişilebilir olması gerekir (Yangın Yönetmeliği, 2007).

Yapılan çalışma ile sıcaklık dedektörleri 10 m2’den büyük alanlarda tavanda her

10 m’ye bir adet konulmasına karar verilmiştir. Bu dedektörler sıcaklık artış

hızına göre çalışmaktadır. Ortam sıcaklığının 60°C’ye gelmesiyle veya sıcaklığın

77

60 saniyede 30°C artmasıyla çalışacaktır. Alarm durumunda hızlı bir şekilde

elektronik kesme üreterek yangın alarm santraline sinyal gönderilecektir.

Duman dedektörlerinin özellikleri ise, 0,5 mikron ile 10 mikron arasındaki

büyüklüklerdeki duman partiküllerine duyarlı olan, özellikle tüterek yavaş

gelişen dumana çok hızlı cevap verebilen ve ışık saçma prensibiyle çalışan bir

fotoelektrik duman hücresine sahip olan dedektörlerin kullanılmasına karar

verilmiştir.

Elektronik sirenler ise binanın her yerinde, yerden 150 cm yükseklikte ve ses

seviyesi ortalama ortam ses seviyesinin en az 15 dBA (Ağırlıklı desibel) üzerinde

olacak şekilde yerleştirilir. Sesli uyarı cihazlarının 3 m uzaklıkta en az 75 dBA ve

en çok 120 dBA ses seviyesi elde edilecek özellikte olması şarttır. Flaşörler ise

işitme engelli kişilerin bulunma ihtimali olduğu için kullanılacaktır.

Yapılan çalışmada, TARLA hızlandırıcı odasında oluşan ozon miktarını takip

etmek için, ortamdaki ozon kaçaklarının ölçülerek kontrol edilmesini sağlayan

ozon dedektörleri kullanılması kararlaştırıldı. Bu dedektörler ortam havasında

0,1 ppm ve üzerinde ozon ölçüldüğünde havalandırma sistemine çalışma izni

gönderebilir. Böylece ortamdaki ozon değeri düşürülerek yangın riski

azaltılabilir.

Bu çalışma sonucunda, TARLA yangın alarm sisteminde yer alan dedektörler ile

ortamın sürekli oksijen seviyesi ölçülecek. Oksijen seviyesinde belirlenen

değerlerin üzerinde yükselme olursa tasarlanan PGS ile havalandırma sistemi,

otomatik olarak çalıştırılır. Böylece ortamdaki oksijen miktarı olması gereken

seviyede tutulup, yangın riski azaltılır. Yangın söndürme sistemleri; sulu

söndürme sistemleri ve köpüklü, gazlı ve kuru tozlu sabit otomatik söndürme

sistemleri olmak üzere iki türdedir. TARLA, yüksek yangın yüküne ve

yapabilirliğe sahip ve yangının çabucak yayılarak büyümesine sebep olacak

malzemelerin bulunması nedeniyle yüksek tehlikeli yerdir. Yapılan çalışma ile

TARLA’da güç kaynaklarının bulunduğu oda, veri depolama cihazlarının

bulunduğu sistem odaları gazlı ve kuru tozlu söndürme sistemleri ile diğer

78

birimler ise sulu söndürme sistemi ile söndürülmesine karar verilmiştir. Sulu

söndürme sisteminde ise, yangını söndürmek, soğutmayı sağlamak ve gelişen

yangını itfaiye gelinceye kadar sınırlamak amacı ile kurulan ve su püskürtmesi

yapan yağmurlama sistemi kullanılacaktır.

5.1.7. Uyarı ve ikaz işaretleri

Yapılan çalışma sonucunda TARLA laboratuvarında bulunan denetimli ve

gözetimli alanlar Şekil 5.23’de gösterilmektedir. Binanın dışı ve soğutma

sistemlerinin bulunduğu kısım radyasyon gözetimli alan ve binanın diğer iç

kısımları ise, radyasyon denetimli alanlardır.

Şekil 5.23. TARLA laboratuvarı denetimli ve gözetimli radyasyon alanları

Denetimli alanların girişlerinde ve bu alanlarda aşağıda belirtilen radyasyon

uyarı levhaları bulunması zorunludur:

1) Radyasyon alanı olduğunu gösteren temel radyasyon simgeleri

(Şekil 5.24 (a)),

79

2) Radyasyona maruz kalma tehlikesinin büyüklüğünü ve özelliklerini

anlaşılabilir şekilde göstermek üzere gerekli bilgi, simge ve renkleri

taşıyan işaretler.

(a) (b)

Şekil 5.24. (a) Radyasyon alanı olduğunu gösteren temel radyasyon simgesi, (b) Hamilelerin ve hamilelik şüphesi olanların denetimli alanlara giremeyeceğini gösteren işaret

Şekil 5.24 (a) ve (b)’de verilen işaret TARLA’da gözetimli ve denetimli alanların

başladığı noktalara asılır. TARLA denetimli alanlarının girişlerine Şekil 5.25

(a)’da verilen işaretin konulması zorunludur.

(a) (b)

Şekil 5.25. (a) Kişisel Dozimetrelerin kullanılmasının zorunlu olduğunu

gösteren işaret, (b) Radyoaktif Atık Bekletme Deposu işareti

TARLA’da kullanılan ve atılması gereken radyasyona maruz kalmış atıklar,

radyoaktivite ölçümleri yapıldıktan sonra radyoaktif atık malzemenin cinsi,

radyoaktivitesi ve ölçüm tarihi yazılarak özel poşetlere konulur ve radyoaktif

atıkları toplayan kurum personeline teslim edilir. Radyoaktif atıkları toplayan

kurum bu atıkları belirli sürelerde toplamaktadır. Bunun için radyasyona maruz

kalmış atıkların bekletileceği bir depo yapılmıştır. Bu deponun girişine Şekil 5.25

(b)’de gösterilen işaret konulacaktır.

80

5.2. Makine Koruma Sistemi

TARLA makine koruma sisteminin amacı, hızlandırıcı laboratuvarındaki

çalışanları, ziyaretçileri radyasyondan ve hızlandırıcı deneylerinin neden olduğu

diğer tehlikelerden, ayrıca hızlandırıcı laboratuvarında bulunan kontrol

sistemine ait olan elektronik elemanları ise hızlandırıcının çalışması esnasında

üretilen iyonize radyasyondan korumaktır.

Bu çalışmada ön tasarımı yapılan MGKS; personeli ve makine ekipmanlarını

radyasyonun zararlarından korumak için, hızlandırıcı bölümüne erişimi

(giriş/çıkış) kontrol etmek ve personel güvenlik sistemini (araştırma butonları,

radyasyon alan monitörleri, yangın alarm cihazları, vb.) izlemek, sistemin acilen

durdurulmasını gerektiren kesmeleri kontrol etmek ve diğer makine alt

sistemlerinden (vakum sistemi, soğutma sistemi, injeksiyon sistemi, vb.) gelen

sinyalleri yazılımsal olarak işleyip, RF yükselteçler, LLRF (Düşük Seviye Radyo

Frekansı), yüksek voltaj, elektron tabancasına ve 13 MHz pulser’a çalışma izni

vermek için kullanılır (Şekil 5.26). Sistem güvenlik şartlarına uygun olarak

hızlandırıcı sistemindeki izin sinyallerini kontrol ederek sistemin ilk çalışmasını

sağlar. Sistemin çalışması esnasında güvenlik durumu bozulursa, elektron

demetini durdurmak için gerekli olan izin sinyalleri iptal edilir.

Şekil 5.26. TARLA makine güvenlik kilitleme sistemi tasarımı

81

TARLA MGKS tarafından çalışma izninin kontrol edildiği RF yükselteçler,

hızlandırıcı tesisin sahip olduğu tesla tipi süper iletken hızlandırıcı oyuklar için

18 kW değerinde güç sağlayacaklardır. Diğer çalışma izni kontrol edilen 350 kV

DC güç kaynağı (yüksek voltaj) elektron tabancasında elektronların üretilmesi

için kullanılacaktır (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011). Modern hızlandırıcılarda

yüksek enerjilere çıkmak için, güçlü RF sistemler kullanılır. LLRF TARLA’da

kullanılacak süperiletken hızlandırıcılardaki bütün oyukların sürülebilmesi için

gerekli olan sinyalizasyon sistemidir. Oyukların doğru frekans-faz-gradyende

çalıştığını kontrol eden LLRF’in çalışma izni MGKS tarafından kontrol

edilmektedir (Aksoy, 2013). MGKS’nin çalışma iznini verdiği 13 Mhz Pulser ise

elektron kaynağından koparılan 250 keV enerjiye sahip elektronların 13 MHz’lik

tekrarlama frekansı ile üretilmesini sağlamaktadır. Elektron tabancasında

üretilen elektronlar, katodun önüne yerleştirilmiş 200 µm’lik ızgara sayesinde

500 ps uzunluğunda demetler haline getirilecektir. Bu ızgaranın kontrolü MGKS

tarafından 25 V’luk gerilim ile yapılacaktır. Izgaraya, 0 V uygulandığında ızgara

kapanacak ve elektron demetlerinin geçişi iptal edilecektir, 25 V uygulandığında

elektronlar paketçikler halinde geçmeye başlayacaklardır.

5.2.1. Makine güvenlik kilitleme sistemi ve özellikleri

MGKS; TARLA’nın güven içinde çalışmasına ve oluşacak sorunlarda ise, hemen

uygun güvenlik algoritmalarını devreye alarak, oluşabilecek büyük arızaların

önüne geçmek amacı ile kullanılacaktır (Kalaycı ve Şekerci, 2013). MGKS, TARLA

kontrol sisteminin önemli bir parçasını oluşturmaktadır.

Tasarlanan MGKS sistemi; kontrol, hazırlık ve çalıştırma olarak üç güvenlik

durumuna sahiptir. Bu güvenlik durumları ile hızlandırıcı, salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarına ve hızlandırıcı operasyonlarının erişimi yapılan bu

çalışma ile kontrol edilebilecektir.

Kontrol güvenlik durumunda, hızlandırıcının çalışmasına izin verilmeyecektir,

personel zırhlı bölümlere rahatlıkla girebilecektir. Personel bu bölüme

girdiğinde, kontrol programının ekranında sistemin durdurulduğu ve

82

hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung odalarının kapılarının açık olduğunu

gösteren ikaz mesajları çıkacaktır.

Şekil 5.27. TARLA MGKS arama ve acil durum butonları kontrol benzetimi

Şekil 5.27’de TARLA MGKS için tasarlanan Arama ve Kontrol butonlarının

kontrolünün nasıl yapılacağını gösteren benzetim programının kontrol güvenlik

durumunu gösteren ekran görüntüsü verilmiştir. Hızlandırıcı, Salındırıcı ve

Bremsstrahlung odaları sarı renk ile gösterilmiş ve TARLA personeli kontrol

güvenlik durumunda bu odalara rahatlıkla girebilirler. Şekil 5.27’de görüldüğü

gibi hızlandırıcı odasının içinde 3 tane ve radyasyon kapılarının hemen yanında

1 tane kontrol butonu (gri renkli) bulunmaktadır. Aynı şekilde; salındırıcı ve

Bremsstrahlung odalarının içerisinde 2 tane ve radyasyon kapılarının yanında ise

1 tane kontrol butonu bulunmaktadır. Her iki odanın giriş duvarında bulunan

ışıklı uyarı panellerinde ise sarı renkte “Kontrollü Giriş” ifadesi aktif durumda

olup, TARLA personeli ve diğer yetkili kullanıcıların rahatlıkla bu odalara giriş-

çıkış yapabilecekleri gösterilmektedir.

Çalışmanın diğer bir bölümünü oluşturan hazırlık güvenlik durumu;

hızlandırıcının çalışmasına izin verilmeyen diğer bir durumdur. Sınırlandırılmış

olan bu erişimde, sadece yetkili personelin hızlandırıcı odasına giriş izni verilir.

Hızlandırıcı odasının (A) kapısının kapatılması ve operasyona başlamak için

83

yetkili personel oda içerisinde herhangi bir canlının olup olmadığını kontrol

etmek amacıyla belirtilen kurallar dahilinde ve belirtilen süreler içerisinde,

içerideki kontrol butonlarına (1, 2, 3, 1) ve en son olarak ta radyasyon kapısı

yanındaki kontrol butonuna (4) basarak radyasyon kapısının kapanmasını bekler

(Şekil 5.28). Prototipte hızlandırıcı odası radyasyon kapısının kapatılması için

kontrol butonlarının basılma süresi olarak 10 sn verilmiştir. Bu sürenin aşılması

durumunda hızlandırıcı odası kapısı kapanmamaktadır. Aynı işlem salındırıcı (B)

ve Bremsstrahlung (C) odaları için de geçerlidir, burada kontrol butonlarının

basılış sırası ise 1-2-1-3 olarak belirlenmiştir (Şekil 5.28). Ancak burada önemli

bir husus olan hızlandırıcı kapısı kapanmadan, salındırıcı ve Bremsstrahlung

odalarının kapanmaması sağlanmıştır. Yani salındırıcı veya Bremsstrahlung

odasının kapanması için ilk önce hızlandırıcı odasının kapanması gerekmektedir.

Şekil 5.28. TARLA MGKS Arama ve Acil Durum Butonları Kontrolü prototipi

Çalışmada ayrıca; çalıştırma güvenlik durumuna geçildiğinde artık hızlandırıcı

çalıştırılabilecektir. Ama, EPICS ile yazılmış kontrol programı tarafından

aşağıdaki kontroller yapılacak ve sisteme bağlı cihazlardan gelen sinyaller

normal (istenen değerlere sahip) ise kontrol odasında bulunan operatör sistem

anahtarını kullanarak hızlandırıcının çalışmasını sağlayacaktır.

84

EPICS ile yazılan kontrol programı, hızlandırıcının ilk çalışmasından önce şu

kontrolleri yapar;

Faraday kafesi,

Personel güvenlik sistemi (geçiş kontrolü, radyasyon dedektörleri, vb.),

Kontrol butonları,

Elektron demet hattı (vakum, demet durdurma, soğutma, vb.).

Bu alt sistemlerden gelen sinyallerin Şekil 5.29’da gösterilen TARLA hızlandırıcı

ilk çalıştırma akış diyagramında, kontrol programı tarafından nasıl kontrol

edildiği gösterilmektedir.

85

Şekil 5.29. TARLA hızlandırıcı ilk çalıştırma akış diyagramı tasarımı

86

Şekil 5.30. TARLA hızlandırıcı ilk çalıştırma işlemi şematik gösterimi

Yapılan ön tasarımda, TARLA hızlandırıcı sisteminin ilk çalıştırılması esnasında

kontrol sistemi tarafından yapılan kontroller Şekil 5.30’da gösterilmektedir.

Burada faraday kafesi, kontrol butonları, radyasyon kapısı, radyasyon

dedektörlerinden ve demet hattı bileşenlerinden gelen sinyaller olumlu ise

operatör kontrol odasında bulunan sistem anahtarını çevirecek ve TARLA

kontrol yazılımı ile elektron tabancasının yüksek geriliminin verilmesini

sağlayacaktır.

Yapılan çalışma sonucunda, TARLA MGKS’nin çalışma yapısı üç temel bölüme

ayrılmıştır. Bu bölümler; hızlı durdurma, yavaş durdurma ve uyarı bölümleridir.

Bu parçalı yapı kontrol sisteminden gelen sinyallerin işleme önceliğini tespit

etmek amacı ile kullanılmaktadır.

Hızlı durdurma; hızlandırıcı modüllerinde bulunan LLRF kontrolünden, akım fark

monitörlerinden, demet kayıp monitörlerinden ve acil durum butonlarından

gelen güvenlik kilitleme (interlock) sinyalleri, yüksek öncelikli ve hemen tepki

verilmesi gereken sinyaller olarak düşünülmektedir.

Soğutma sistemi, radyasyon dedektörleri, demet durdurucu, yangın alarm

sistemi ve vakum sisteminden gelecek sinyaller düşük öncelikli sinyaller olarak

değerlendirilecektir ve gerekirse hızlandırıcının yavaş durdurulması

sağlanacaktır.

87

Bunların haricinde oluşan interlock sinyalleri ise üçüncü kategoride (uyarı)

incelenmiştir. Bu üçüncü bölümde toplanan sinyaller, sinyalin kaynağına göre

değerlendirilerek uygun güvenlik algoritması çalıştırılacaktır. Sistem çalışırken

kişisel dozimetri sistemi, oksijen, ozon ve nem dedektörlerinden veya radyasyon

bacasından gelen sinyaller üçüncü bölümde toplanacak sinyallere örnek olarak

verilebilir.

5.2.1.1. Hızlı durdurma

Bu çalışmada yapılan ön tasarımla, TARLA MGKS’nin en önemli parçası olan hızlı

durdurma bölümünde demet kayıp monitörlerinden, akım fark monitörlerinden,

RF koruma sisteminden ve acil durum butonlarından gelen sinyaller yüksek

öncelikli sinyaller olup kesme olarak kullanılacaktır. Kesmeler, bir programın

daha önemli başka bir görevi yerine getirebilmesi için, programın işleyişinin

kesilmesine izin veren bir mekanizmadır. Ön tasarımı yapılan MGKS tarafından

çalıştırılacak olan hızlı durdurma algoritmasında, elektron tabancasının gridini

(ızgara) kapatmak yeterli olacaktır. Çünkü, grid kapanınca üretilen elektronların

demet hattına geçişi engellenmiş olacaktır. Bu işlemin yapılma süresi mümkün

olduğunca hızlı yapılacaktır, ama sistemde kullanılan ekipmanlara göre bu süre

ms veya µs’ler mertebesinde olabilir.

Şu ana kadar TARLA’da yapılan denemeler de bu süre 850 µs -900 µs arasında

gerçekleşmiştir (Kazancı, 2014).

a) Demet Kayıp Monitörleri

Hızlandırıcılarda türlerine bağlı olarak, hızlandırıcı performansını etkileyen

birçok ışın kayıpları oluşabilmektedir. Işın kayıplarının en önemli nedeni, vakum

borularındaki artık gaz ile ışınların etkileşmesidir. Bu etkileşmeler elektronların

ya da artık gaz moleküllerinin çekirdek ile elastik ya da elastik olmayan

saçılmasından kaynaklanır. Bu etkileşmeler elektronların kaybına, ışın ömrünün

azaltılmasına ve yüksek enerjili ikincil parçacıkların (fotonlar, nötronlar)

oluşmasına neden olabilir (Zhukov, 2010).

88

Özellikle; süperiletken magnetlerin kullanıldığı hızlandırıcı makinelerinde,

kayıpların yerini ve büyüklüğünü görebilmek için demet kayıp monitörleri

kullanılır. Burada kullanılan dedektörler, demet borusunun çevresine

yerleştirilir ve boru malzemesi tarafından soğurulmayan yüklü parçacıkları veya

ışınlarını dedekte etmek için kullanılırlar. Demet kayıp monitörü (DKM) olarak

plastik sintilatörler, fotodiyotlar ve fotoçoğaltıcı tüpler kullanılmaktadır.

İçerisine Ar gazı doldurulmuş ince bir boru, tüm demet hattı boyunca paralel

olarak yerleştirilir. Böylece; demette meydana gelecek en ufak elektron kaybı gaz

ile etkileşip, gazı iyonlaştırır. Bu iyonlaşma sırasında elektron-iyon çiftleri oluşur.

Oluşan elektronlar anoda doğru sürüklenir ve bir akım değeri elde edilir

(Tapan, 2013).

Bu çalışmada; TARLA demet hattında bulunacak olan DKM’lerin yerleşim planı

Şekil 5.31’de verilmiştir. Tasarlanan şekliyle demet hattında 12 adet DKM

bulunacaktır. İhtiyaç olduğunda ise; bu DKM’ler kendi içlerinde daha küçük

parçalara bölünebilecektir. Mesela DKM1’in boyu yaklaşık olarak 6 m’dir, burası

1 m’lik küçük parçalara ayrıldığında demet kaybının nerde olduğu daha net

olarak anlaşılabilir. TARLA kontrol yazılımı ile kontrol edilecek olan DKM’lerdeki

demet kayıpları, kontrol yazılımı ekranında orantısal olarak takip edilecektir.

Mesela; DKM2’deki demet kayıp oranı %20’ye yaklaşırsa, bu durum bir kesme

olarak algılanacak ve MGKS tarafından hızlı durdurma algoritması

çalıştırılacaktır. Eğer demet hattındaki kayıplar engellenemez ise hızlandırılmış

elektronlar demet hattındaki ekipmanlara önemli zararlar verebilmektedir.

89

Şekil 5.31. TARLA demet kayıp monitörlerinin yerleşim planı

90

TARLA’da DKM olarak Şekil 5.32’de gösterilen içine Argon gazı doldurulmuş

iyonizasyon tüpleri demet hattına paralel olarak konumlandırılarak kullanılması

planlanmıştır (Kaya, 2012).

Şekil 5.32. İyonizasyon tüpü (Tessco, 2011)

b) Akım Fark Monitörleri

Demet hattı boyunca simetrik aralıklarla yerleştirilen buton elektrotlar

aralarından geçen demetin konumunu ve demetin akımının ölçülmesini sağlar.

Bu yöntem, demetin yükünün belirlenmesi için ek cihazlar gerektirdiğinden

sadece demetin konumunun ve demet kayıplarının ölçülmesinde kullanılır.

Ölçümler demet şiddetinden bağımsızdır.

Şekil 5.33. Demet akım ve konum monitörü (Durpdg, 2013)

TARLA tesisinde demet akımını ölçmede Faraday kabı ve demet konum

monitörleri kullanılacaktır. Demet akımını ölçmede Faraday kabı en kolay

yöntemdir. Ancak, bu ölçüm yöntemi demete zarar vermektedir ve bu nedenle

91

sadece hızlandırıcının sonuna yani demet durdurucunun önüne yerleştirilerek

kullanılacaktır (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011).

Demet konum monitörlerinde bulunan buton elektrotlardan alınan sinyaller, ilk

önce elektronik sistemler ile işlenebilecek sinyaller haline getirilir. Daha sonra

EPICS ile yazılmakta olan TARLA kontrol sistemi yazılımı ve sinyal işleme

yöntemleri ile buradan geçecek olan demetin konumu ve akımı ölçülecektir.

TARLA demet hattına yerleştirilecek olan demet konum monitörlerinden elde

edilecek akımlar (Şekil 5.33), kendisinden sonraki veya diğer noktalardaki

akımlar ile yazılımsal olarak karşılaştırılacaktır. Karşılaştırma sonucu elde edilen

veriler arasındaki fark üretilen akımın %5’inden büyük ise kontrol sistemi

tarafından kesme üretilecek ve TARLA MGKS tarafından hızlı durdurma

algoritmasının çalıştırılması sağlanacaktır. Ancak bu kayıp yüzdesi demet

hattının pozisyonuna göre değişiklik gösterebilir (Kaya, 2014).

92

Şekil 5.34. TARLA Akım fark monitörleri yerleşim planı

93

Bu çalışmada, TARLA akım fark monitörleri için tasarlanan yerleşim planı

Şekil 5.34’de gösterilmektedir. Burada 14 adet akım fark modülünün nasıl

konumlandırıldığı gösterilmektedir. Akım fark monitörlerinin kullanılma amacı;

TARLA’da tabancadan çıkan elektron demet akımının hiç bozulmadan dumpa

ulaştırılmasını sağlamaktır. Ama demet hattında özellikle yön değiştirme

mıknatıslarında ve diğer sebeplerle (demetin vakum içindeki atık gazlarla

etkileşmesi, sinkrotron ışıması, vb.) demet kayıpları yaşanır ve bu da demet

akımını etkiler. Ön tasarımı yapılan sistem ile, TARLA’da demet akımı en az 14

farklı noktada takip edilecektir. Mesela 2 numaralı akım fark modülü Linac1’in

girişindeki ve çıkışındaki akım farkını gözlemektedir. Bu akım fark modülleri her

demet konum monitörü arasındaki akım farklarını gözetlemektedir. Sistem akım

fark monitörlerindeki akım farkı, üretilen akımın %5’inden fazla olduğu zaman

kesme üretecektir. Ama burada şöyle bir hata durumu oluşabilir; mesela birbirini

izleyen akım fark monitörlerinde oluşan değer, üretilen akımın %1’i kadar ise

normal kabul edilir. Ama her akım fark monitöründe meydana gelen bu %1’lik

değişim sistem de toplamda %5’lik bir değişime neden olabileceğinden dolayı 13

ve 14 nolu akım fark monitörleri ise daha geniş bir alanı kontrol ederek daha fazla

demet akım farkının oluşmasını engelleyecektir.

Bu çalışmada ayrıca, TARLA demet akım fark monitörlerinin yanı sıra, demet

konum monitörlerinden elde edilen konum değerlerine göre tasarlanan MGKS

kesme üretip, elektron tabancasının gridinin kapanmasını sağlayacaktır. Çünkü

demet izlemesi gereken konumdan fazla sapma gösterirse, demet hattı

bileşenlerine zarar verecektir. TARLA demet hattı borusunun çapı 40 mm’dir,

eğer demetin konumunda yatay veya düşey eksende merkezden 10 mm’lik bir

sapma olursa kesme üretilecektir.

Ayrıca, TARLA demet hattı enjektör kısmında 2 adet demet konum monitörü

kullanılmasının amacı; elektronlar tabancadan çıktıktan sonra yüksek dağılıma

sahip oldukları için konumları tam olarak bilinememektedir. Bu bölgede demet

kayıpları DKM’ler ile takip edilecektir.

94

c) RF koruma sistemi

TARLA Serbest Elektron Lazeri tesisinde, Şekil 5.35’de gösterilen Research

Instruments firması tarafından HZDR (Helmholt - Zentrum Dresden Rossendorf)

ile yapılan lisans anlaşmaları gereği, 3,26 metre uzunluğunda ve sürekli modda

çalışırken 10kW’lık RF gücüne ihtiyaç duyan ve bir metrede 15-20 MeV

hızlandırmaya olanak sağlayan süper iletken RF doğrusal hızlandırıcıları

kullanılacaktır (RI, 2014).

Şekil 5.35. Çift oyuklu RF hızlandırıcı modül (RI, 2014)

Yaklaşık olarak 2 K sıcaklıkta çalışan yüksek güce sahip bu süper iletken RF

hızlandırıcılar, oda sıcaklığından daha düşük değerde çalıştıkları için helyum

soğutma sistemlerine ihtiyaç duyarlar. TARLA’da bu cihazların çalıştırılmasında

ihtiyaç duyulan güç ise 18 kW değerinde güç üreten RF yükselteçler ile

sağlanacaktır. TARLA kullanılacak RF sisteminin blok diyagramı Şekil 5.36’da

verilmiştir.

95

Şekil 5.36. TARLA RF sistemi blok diyagramı (Aksoy,2013)

RF yükselteçlerden elde edilen güç, RF iletim hatları ile süper iletken RF

hızlandırıcılara aktarılacaktır (Özkorucuklu, 2012). RF iletim hatları ile

hızlandırıcı bağlantıları özel olarak üretilen RF pencereler ile yapılmaktadır. Bu

pencerelerin sıcaklık değerleri 40°C’nin üzerine çıkarsa sistemi yavaş durdurmak

gerekmektedir. Hızlandırıcı sistem içindeki helyum basıncı 16 mbar’dan

yüksekse, demet vakum değeri 10-8 mbar’dan düşükse ve RF iletim hatlarının

vakum değeri 10-7 mbar’dan düşükse, MGKS RF yükselteçlerin çalışma iznini iptal

ederek sistemin hızlı durdurulması için kesme oluşturacaktır (Aksoy, 2014).

d) Acil durum butonları

Bu çalışmada ön tasarımı yapılan MGKS’de; hızlandırıcı, salındırıcı,

Bremsstrahlung odalarının içinde ve dışında ayrıca kontrol odasında olmak üzere

yedi adet acil durum butonu bulunacaktır (Şekil 5.37). Bu butonlar makine ve

personel güvenliği açısından önemli ekipmanlardır, çünkü; hızlandırıcı

operasyonlarının durumları ne olursa olsun sistemi gözlemlemek ve radyasyon

96

güvenliğini ve genel güvenliği sağlamak için kullanılırlar. Acil durum butonları

hızlandırıcının çalışmadığı kontrol veya hazırlık durumunda bile aktiftirler.

Şekil 5.37. TARLA acil durum butonlarının yerleşimi

Butonlardan gelen sinyaller EPICS ile MGKS’nde kesme olarak algılanır. Eğer

butonlardan herhangi biri basılı ise, MGKS aracılığıyla e-tabancası gridinin izni

iptal edilerek, hızlandırıcı sisteminin hızlı durdurma prosedürü çalıştırılır.

Şekil 5.38. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonu kontrolü ekranı

97

Sistem çalışır durumda iken salındırıcı odası dışında bulunan acil durum

butonuna basıldığında sistem otomatik olarak, sistemi hızlı durdurma işlemine

başlar (Şekil 5.38). Benzetim programında hangi acil durum durdurma butonuna

basılırsa buton rengi kırmızıdan siyaha dönmektedir. Ekranın tam ortasında geri

sayım aracı çalışmakta ve oda dışında bulunan ışıklı uyarı panosunda ise “Sistem

Durduruluyor” mesajı aktif hale gelmektedir. Süre bitiminde ise oda kapısının

otomatik olarak açıldığı gösterilmektedir (Şekil 5.39).

Şekil 5.39. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonuna basıldıktan sonraki durumu gösteren ekran görüntüsü

Prototipde sistemi durdurma süresi 5 sn olarak verilmiştir, ama uygulamada bu

süre en az 20 dakika olacaktır. Çünkü sistem durdurulsa dahi oda içerisindeki

radyasyon miktarının müsaade edilebilir doz değerlerine düşmesi

gerekmektedir, içerideki radyasyon miktarı düşmeden oda kapıları kesinlikle

açılamaz. Salındırıcı odası içindeki sistem durduğu ve kapısı açıldığı için kapı

önündeki ışıklı panoda “Kontrollü Geçiş”i gösteren yeşil led aktif hale gelmiştir

(Şekil 5.40).

98

Şekil 5.40. TARLA salındırıcı odasındaki acil durum butonuna basıldıktan sonraki durum Yalnız, burada şöyle bir fark vardır, salındırıcı veya Bremsstrahlung odasının

içindeki veya dışındaki acil durum butonuna basıldığında sadece salındırıcı veya

Bremsstrahlung odasının işlemi durdurulmaktadır. Ama hızlandırıcı odasına ait

acil durum butonuna basıldığında ise hem hızlandırıcı odası hem de salındırıcı

veya Bremsstrahlung odası için hızlı durdurma prosedürleri işletilmektedir.

Hızlandırıcı odalasındaki acil durum butonlarıyla aynı görev ve yetkiye sahip

kontrol odasında bulunan acil durum butonuna basıldığında, hem hızlandırıcı

odası, hem de çalışıyor ise salındırıcı veya Bremsstrahlung odasının hızlı

durdurma işlemleri çalışır (Şekil 5.41).

99

Şekil 5.41. Kontrol odasında bulunan acil durum butonunun basıldığını gösteren ekran görüntüsü

5.2.1.2. Yavaş durdurma

Ön tasarımı yapılan TARLA MGKS’nin ikinci önceliğe sahip olan yavaş durdurma

güvenlik bölümünde ise, vakum sisteminin, soğutma sisteminin (su, helyum,

azot), radyasyon dedektörlerinin, demet durdurucunun, yangın alarm sisteminin

neden olduğu ve ortalama 500 ms (yaklaşık 1 s ile 1 ms arasında) içinde sistemin

durdurulması gereken kısımdır.

a) Vakum sistemi

TARLA tesisinde elektron tabancasından itibaren optik kavitenin sonuna kadar

10-8 mbar’da ultra yüksek vakuma ihtiyaç duyulmaktadır ve bu ihtiyaç iyon

pompaları (IP) ile sağlanacaktır. Vakum değeri ile basınç değeri ters orantılıdır.

Basınç değerleri ne kadar düşükse, vakum değerleri o kadar iyidir. Mesela 10-13

mbar ile 10-8 mbar arası ultra yüksek vakum, 10-8 mbar ile 10-3 mbar arası yüksek

vakumdur. İyon pompaları genellikle tüm gazları aynı seviyede vakumlayabilirler

ve herhangi bir noktaya monte edilebilirler. Ayrıca herhangi bir havalandırma

veya güç kaybı durumları nedeniyle sistemden izolasyon vanaları ile

ayrılmalarına gerek yoktur. Tesisin elemanları düşünüldüğünde; elektron

100

tabancası ve paketleyiciler için 10-9 mbar mertebesinde vakuma ihtiyaç

duyulduğu görülmektedir. Bu sayede elektronların demet hattı içerisindeki artık

gaz molekülleri ile etkileşimleri ve kayıplar engellenmiş olacaktır. Bu

mertebedeki vakum ise öncelikle kaba pompalar ve sonrasında TMP (Turbo

Moleküler Pompa)’ler ile 10-7 mbar’a kadar vakum alınması, takibinde ise IP’lerin

çalışması ile sağlanacaktır (Özkorucuklu, 2014). Elektron tabancasından itibaren

hızlandırıcı modüllerine kadar olan kısımda toplam 4 IP ve 3 TMP kullanılması

öngörülmektedir (Şekil 5.42).

TARLA tesisinde bulunacak olan vakum sisteminde elektron tabancasından

hızlandırıcı modüllere kadar olan kısımda gerekli olan minimum 10-9 mbar’lık

basınç 10-7 mbar seviyelerine çıkarsa (vakum seviyesi düşer), kontrol yazılımı ile

TARLA MGKS yavaş durdurma prosedürü çalıştırılacaktır.

Hızlandırıcı modüllerinde ise, farklı bir durum söz konusu olmaktadır. Modül

içerisinde vakumlama ihtiyacı, artık gaz molekülleri ile demet arasındaki

etkileşimi önlemekten ziyade; partiküllerin veya yüzey tarafından emilen

gazların neden olabileceği, niyobyum yüzeylerin kirlenmesini engellemek ve

süper iletken özelliklerini sürekli kılmaktır. Bu nedenle ihtiyaç duyulan 10-11

mbar vakuma ancak etkili bir vakumlama ve başarılı bir gaz atımı (outgassing)

işlemi ile erişilebilir. Ayrıca süper iletkenlik özelliğin korunması için ihtiyaç

duyulan helyum soğutma sistemlerinde de 10-6 mbar’lık vakum sağlamak için

ayrı vanalar bulunmaktadır. Ön tasarımı yapılan MGKS’de, salındırıcılara kadar

olan hızlandırıcı kısımlarında tolere edilebilecek en yüksek basınç 10-8 mbar

mertebesindedir ve bu vakum ortamını sağlamak amacıyla 7 IP ve 7 TMP

kullanılması planlanmaktadır (Şekil 5.42). Hızlandırıcı modüllerindeki basınç

oranı da 10-7 mbar seviyelerine çıkarsa MGKS yavaş durdurma işlemini

başlatarak en geç 1 sn içinde e-tabancasının gridinin enerjisini keser.

U25 salındırıcısını ve optik kavitesini içinde barındıran ve DH1 (Demet Hattı 1)

olarak isimlendirilen birinci demet hattında 1x10-10 mbar vakuma ihtiyaç

duyulurken, U90 salındırıcısını ve optik kavitesini içinde barındıran ve

DH2 (Demet Hattı 2) olarak adlandırılan ikinci demet hattı üzerinde 3x10-10

101

mbar vakuma ihtiyaç duyulmaktadır (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011). Bu ihtiyaçlar

doğrultusunda ön tasarımı yapılan MGKS’de; DH1 üzerine 7 IP ve 6 TMP ile DH2

üzerine 8 IP ve 6 TMP yerleştirilecektir (Şekil 5.42).

Şekil 5.42. TARLA Vakum sistemi pompa yerleşim planı

102

Elektron tabancasından hızlandırıcı modüllerine, hızlandırıcı modülleri kendi

içinde ve salındırıcı bölümlerinin vakum sistemleri ayrı ayrıdır. Çünkü her

bölümün vakum değerleri birbirinden farklı olduğu için üretilecek kesmelerin

sınır değerleri de her bölüm için farklı olacaktır.

b) Soğutma sistemi

TARLA tesisinde üç farklı (Helyum, Nitrojen ve Su) soğutma yöntemi

kullanılacaktır. Helyum soğutma sisteminin esas amacı TESLA kavitelerini uygun

değer çalışma sıcaklıkları olan 1,8 K’de tutabilmektir. Bunun için gaz olarak

alınan helyum, kompresörler yardımıyla 1,3x104 mbar’lık basınç uygulanarak

önce 4 K’ye, daha sonra 16 mbar’lık basınç uygulanarak 1,8 K’ye düşürülür

(Özkorucuklu ve Aksoy, 2011; Freund ve Antonsen, 1996).

Nitrojen (sıvı azot) soğutma sistemleri ise hızlandırıcı modülleri soğutmada

kullanılacak olan sıvı helyumun transfer hatlarının ve modüller içeresindeki sıvı

helyum kaplarını yalıtmak için kullanılır (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011).

Hızlandırıcı modüllerinin içine önce nitrojen basılır ve böylece hızlandırıcı

modülün içerisindeki sıcaklık 77 K düşürülür (ön soğutma). Sonra hızlandırıcı

modüllerine sıvı helyum basılarak modül içi sıcaklık 1,8 K’e kadar düşürülür.

Tesisin geri kalan tüm kısmında ise su soğutma sistemi kullanılması

planlanmaktadır. Bunun için iki kapalı devre soğutma sistemi ve kulesi ile

kompresörler, pompalama üniteleri, atık su depolama ünitesi, vanalar, sensörler

ve diğer birçok elemandan oluşturulmuş özel bir su soğutma sistemi

tasarlanmıştır. Birçok elektriksel ve mekaniksel donanımın soğutulmasında

kullanılacak olan su soğutma sisteminde dikkat edilmesi gereken en önemli nokta

ise, kullanılacak olan suyun iletken olmayan su (NCW) olması gerektiğidir. Ayrıca,

su soğutma sistemine dâhil edilmiş tüm donanımların NCW’ye karşı dirençli

olması da gereklidir (Özkorucuklu ve Aksoy, 2011; Freund ve Antonsen, 1996).

Hızlandırıcı modüllerinin her birinde en az 15 adet sıcaklık kontrolünün yapıldığı

sensörler bulunmaktadır. Ayrıca sıcaklık seviyesinin istenen düzeyde tutulması

103

için sistemdeki basınç değerleri de farklı noktalarda kontrol edilmektedir. TARLA

kontrol yazılımı ile kontrol edilen basınç ve sıcaklık değerlerinde yükselmeler

meydana geldiğinde tolere edilebilen sınır değerleri aşıldığında kompresörler ile

basınç ve dolayısıyla sıcaklık değerleri düşürülecektir. Ama tolere edilebilen

sınırlar aşıldığında ise TARLA kontrol yazılımı kesme üreterek sistemin yavaş

durdurma prosedürleri çalıştırılacaktır. Ayrıca hızlandırıcı modüllerinde, sıcaklık

ve basınç değerlerine ek olarak sıvı helyumun ve nitrojenin seviyelerini ölçen

sensörlerde bulunmaktadır. Kontrol yazılımı ile kontrol edilen helyum ve

nitrojenin seviyesi düşerse, kesme üretilir ve MGKS 1 ms içinde durdurma

işlemini tamamlar.

c) Radyasyon dedektörleri

Hızlandırıcının çalıştığı ve/ya çalışmadığı zamanlarda, hızlandırıcı

laboratuvarının dışında radyasyon dozunun kabul edilebilir sınırların altında

kalmasını sağlamak için Radyasyon İzleme Sistemi kullanılır. RİS İyonizasyon,

Geiger-Müller ve Nötron alan dedektörlerinden gelen bilgileri görüntüleme, gelen

verilerin depolanması, makine güvenlik kilitleme sistemine gönderilecek izin

sinyalleri için kurulması düşünülen bir bilgi akış sistemidir.

Bilgi akış sistemi olan RİS; ilki ani alarm ve ikincisi ortalama doz alarmı olmak

üzere iki tür alarm verecektir (Şekil 5.13). Ani alarm için düşük ve yüksek olmak

üzere dozun limitleri önceden belirlenecektir. Ani alarmın düşük seviyesinde

TARLA kontrol yazılımı ekranında “uyarı” mesajı çıkacaktır. Ani alarmın yüksek

seviyesinde ise, tasarımı yapılan MGKS tarafından elektron tabancasının gridi

kapatılarak elektron demetlerinin hatta girişi iptal edilecektir.

Ortalama doz miktarı ise, kanunlara göre belirlenen doz limitlerine göre bir yıllık

toplanan doz miktarı olarak belirlenecektir. TAEK tarafından radyasyon

görevlileri için belirlenen bir yıllık doz değeri (20 mSv) aşıldığında, doz

değerlerini toplayan endüstriyel PC tarafından kesme üretilerek kontrol sistemi

ile elektron tabancasının ürettiği elektron demetleri, demet hattına

alınmayacaktır.

104

d) Demet durdurucu

TARLA tesisinde düşük nötron üretimi nedeniyle karbon malzemeden imal

edilecek silindirik bir demet durdurucu tasarlanmıştır. Bu demet durdurucu,

5 cm yarıçapa ve demetin ilerleme yönünde 20 cm uzunluğa sahiptir. Demet

durdurucunun tam ortasında ise demetin çarpacağı 2,5 cm yarıçaplı ve 2,5 cm

uzunluklu konik bir açıklık bulunacaktır. Bu sayede oluşması muhtemel ikincil

parçacıklar da demet durducunun içerisinde kalacak ve soğurulacaklardır. Bu

tasarımın kurşun ile zırhlanması ile de zararlı tüm etkiler ortadan kaldırılacaktır

(Biçer, 2012).

Demet durdurucuda durdurulan elektron demetleri, demet durdurucunun

yüksek sıcaklıklarda ısınmasına sebep olur. Demet durdurucuyu soğutmak için

su soğutma sistemi kullanılacaktır. Yapılan ön tasarımla, soğutma sistemindeki

suyun sıcaklığının aşırı yükselmesi durumunda, sisteme bağlı sıcaklık

sensörlerinin kesme üretmesi sağlanır. Üretilen bu kesme ise, MGKS’ye sistemin

yavaş durdurulması işlemini başlatır.

e) Yangın alarm sistemi

TARLA’da oluşabilecek yangın durumlarının önceden tespiti ve büyümeden

hemen söndürülmesi için ön tasarımı yapılan yangın algılama ve uyarı sistemi

kullanılacaktır (Şekil 5.22).

Yapılan çalışma ile sıcaklık dedektörleri 10 m2’den büyük alanlarda, tavanda her

10 m’ye bir adet konulacaktır. Bu dedektörler sıcaklık artış hızına göre

çalışmaktadır. Ortam sıcaklığının 60°C’ye gelmesiyle veya sıcaklığın 60 saniyede

30°C artmasıyla çalışacaktır. Duman dedektörleri 0,5 mikron ile 10 mikron

arasındaki büyüklüklerdeki duman partiküllerine duyarlı olan, özellikle tüterek

yavaş gelişen dumana çok hızlı cevap verebilen ve ışık saçma prensibiyle çalışan

bir fotoelektrik duman hücresine sahip olmalıdır. Ön tasarımı yapılan MGKS ile

alarm durumunda, hızlı bir şekilde elektronik kesme üretilerek yangın alarm

santraline sinyal gönderilecektir. Yangın alarm sisteminde üretilen kesme önce

105

PGS’ye sonrada MGKS’ye iletilerek sistemin yavaş durdurulma işlemi

başlatılacaktır.

5.2.1.3. Uyarı sistemi

TARLA MGKS’nin diğer bir parçası da uyarı sistemidir. Kişisel dozimetri

sisteminden, havalandırma sisteminden ve nem dedektörlerinden alınan

sinyaller, TARLA kontrol sistemi yazılımı tarafından işlendikten sonra, sistem

kullanıcı ekranlarında çıkacak olan uyarı mesajlarına göre gerekli işlemler

yapılacaktır. Bu bölümde diğer bölümlerin (hızlı ve yavaş durdurma) aksine

hızlandırıcı sisteminin durdurulmasına gerek yoktur.

a) Kişisel dozimetri sistemi

TARLA’da, aktif DMC 2000 S ve pasif OSL dozimetri sistemleri olmak üzere, iki

tür dozimetri sistemi kullanılmaktadır. Pasif OSL dozimetrelerinin ölçümleri iki

aylık periyotlarla yapılmaktadır. Kullanıcının bu iki aylık dönem içinde maruz

kalabileceği yüksek dozlara karşı kullanıcıyı koruma amaçlı alarm ve benzeri

durumlar için ise anlık doz ölçen DMC 2000 S dozimetreleri kullanılmaktadır.

Yapılan çalışmada, aktif dozimetri sistemi ilk önce PGS’ye (Şekil 5.26), PGS’de

MGKS’ye bağlanmaktadır. TARLA kontrol yazılımı ile personelin almış olduğu

yıllık ortalama doz oranı 20 mSv geçmesi durumunda ilgili personelin doz

kayıtları incelenerek, hatalı bir kullanım varsa personel uyarılır ve gerekirse

personel şua iznine çıkarılır.

b) Havalandırma sistemi

Hızlandırıcı Test Laboratuvarında havalandırma sistemleri, optimum sıcaklığı,

nemi ve personelin sağlığını koruyacak özellikte bir hava akımını sağlamalıdır.

Havalandırma sistemi düzenlenirken havalandırma kanallarının ve fanların

büyüklüklerinin ve kanallardaki hava akım hızlarının doğru hesaplanması büyük

önem taşır.

106

Yapılan çalışmada, TARLA hızlandırıcı odasında oluşan ozon miktarını takip

etmek için, ortamdaki ozon kaçaklarının ölçülerek kontrol edilmesini sağlayan

ozon dedektörleri kullanılması tasarlanmıştır. Bu dedektörler ortam havasında

0,1 ppm ve üzerinde ozon ölçüldüğünde ön tasarımı yapılan MGKS ile

havalandırma sistemine çalışma izni gönderilecektir. Böylece ortamdaki ozon

değerinin düşmesi için havalandırma sistemini çalıştırılacaktır.

Şekil 5.21 TARLA’da kurulacak olan havalandırma sistemi ön tasarımının şematik

görünümü verilmiştir. Radyasyon bacasında bulunan Geiger-Müller

dedektöründen gelen doz değerleri TARLA kontrol sistemi tarafından işlenecek

ve TAEK tarafından belirtilen sınır değerlerini (yıllık 1 mSv) aşıyor ise uyarı

sinyali verilecektir. Böylece sistemin genel bakımları dışında kontrol sisteminden

gelen uyarılar doğrultusunda havalandırma sistemindeki hepa ve karbon filtreler

kontrol edilecek, gerekli görülürse filtre değişimi yapılacaktır.

c) Nem dedektörleri

SEL üretiminde en önemli yardımcı donanımlardan biride soğutma sistemleridir.

Bir SEL tesisi düşünüldüğünde farklı bileşenlerde farklı soğutma yöntemleri

kullanıldığı görülmektedir. Bunlar; su soğutma sistemi, nitrojen soğutma sistemi

ve helyum soğutma sistemi olarak gösterilebilir.

Helyum soğutma sisteminin esas amacı TESLA kavitelerini uygun değer çalışma

sıcaklıkları olan 1,8 K’de tutabilmektir. Nitrojen soğutma sistemleri ise

hızlandırıcı modülleri soğutmada kullanılacak olan helyumun transfer hatlarının

ve modüller içerisindeki helyum kaplarını yalıtmak için kullanılır. Tesisin geri

kalan tüm kısmında ise su soğutma sisteminin kullanılması planlanmıştır. Bunun

için iki kapalı devre soğutma sistemi ve kulesi ile kompresörler, pompalama

üniteleri, atık su depolama ünitesi, vanalar, sensörler ve diğer birçok elemandan

oluşturulmuş özel bir su soğutma sistemi tasarlanmıştır. Birçok elektriksel ve

mekaniksel donanımın soğutulmasında kullanılacak olan su soğutma sisteminde

dikkat edilmesi gereken en önemli nokta ise, kullanılacak olan suyun iletken

olmayan su olması gerektiğidir. Ayrıca su soğutma sistemine dâhil edilmiş tüm

107

donanımların NCW’ye karşı dirençli olması da gereklidir (Özkorucuklu ve Aksoy,

2011).

Bu çalışma için yapılan sıcaklık ve nem kontrolü prototip cihazı ile su soğutma

sisteminde meydana gelebilecek kaçakların tespiti yapılabilecektir. PGS’ye bağlı

bulunacak bu dedektörlerle sisteme gelen arıza sinyalleri ile sistemde olabilecek

olan su kaçakları daha fazla büyümeden önlenebilecektir.

Şekil 5.43. TARLA sıcaklık ve nem kontrolü ekran görüntüsü

TARLA su soğutma sistemindeki kaçakların tespiti için kullanılacak olan nem ve

sıcaklık sensörlerinin kontrolü için yazılan programda anlık olarak ortamdaki

nem ve sıcaklık değerleri ölçülebilecektir. Prototipte şu anda sadece iki tane nem

sensöründen gelen değerler takip edilmektedir (Şekil 5.43). Sıcaklık ve nem

kontrolü devresinde Arduino UNO mikro kontrolcü kartı, DHT-11 ısı ve nem

sensörleri ve diğer yardımcı elektronik elemanlar kullanılmıştır.

108

6. TARTIŞMA VE SONUÇLAR

THM TARLA radyasyon güvenlik sistemin de bulunan personel güvenlik sistemi

ile tesiste çalışanların ve tesis çevresinde bulunan halkın sağlığı birinci planda

tutulmuştur. Bu amaçla, tesise herkesin kolayca giremeyeceği geçiş kontrol

sistemi oluşturulmuştur. Geçiş kontrol sistemi ile tesisin iç ve dış her bölgesi

kameralar ile izlenmekte ve bu görüntüler bina güvenlik sisteminde

depolanmaktadır. TARLA’nın tüm birimlerine daimi ve geçici personelin girişleri

için, RF kart ile giriş ve çıkışlar gerçekleştirilmektedir. Giriş için kullanılan sistem,

bazı bölgelerde çıkış işlemi için de uygulanmaktadır. Böylece; çalışanların binaya

giriş ve binadan çıkış tarih ve zamanları, TARLA PGS’de bulunan veritabanında

depolanmaktadır. Kartlı Geçiş Sistemi ile TARLA’ya izinsiz girişler engellenerek,

binanın ve hızlandırıcı sisteminin güvenliği sağlanmıştır.

TARLA’da çalışacak daimi ve geçici personel ile deney yapma amaçlı gelen

ziyaretçilere de çalışmaları sırasında kullanmaları için radyasyon dozimetreleri

verilecektir. TARLA’da; aktif DMC 2000 S ve pasif OSL dozimetri sistemleri olmak

üzere iki tür dozimetri sistemi kullanılacaktır. Pasif OSL dozimetrelerinin

ölçümleri iki aylık periyotlarla yapılmaktadır. Kullanıcının, bu iki aylık dönem

içinde maruz kalabileceği yüksek dozlara karşı kullanıcıyı koruma amaçlı alarm

ve benzeri durumlar için ise ayrıca DMC 2000 S dozimetreleri kullanılacaktır.

Pasif dozimetreler iki ay kullanıldıktan sonra yetkili firma tarafından analizleri

yapılacak ve raporları 30 yıl süreyle saklanmak üzere TAEK’e gönderilecektir.

Hızlandırıcının çalıştığı ve/ya çalışmadığı zamanlarda, hızlandırıcı

laboratuvarının dışında radyasyon dozunun TAEK tarafından belirlenen kabul

edilebilir sınırların altında olması gerekir. Bu yüzden, TARLA için Şekil 5.13’de

gösterilen radyasyon izleme sistemi tasarlanmıştır. RİS’de bilgi akışı için, ani ve

ortalama doz alarmı olmak üzere iki tür alarm tasarlanmıştır. Her iki alarm

durumunda da tasarlanan sistem otomatik olarak elektron tabancasının ve RF

sisteminin durdurulması için PGS’ye kesme gönderecektir. Ayrıca; her bir

radyasyon dedektöründen gelen doz değerlerine göre, ilgili dedektörün yüksek

109

alarm, düşük alarm, sınır aşımı, normal, arızalı ve hata durumları, sistem

operatörleri tarafından rahatlıkla görülebilecektir.

Hızlandırıcı tesislerinde bina içerisine yerleştirilen sabit dedektörlerin yerlerinin

belirlenmesinde elektronların kayıp noktaları dikkate alınmaktadır. Çünkü

hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung alanları için varsayılan kayıp noktaları;

durdurma, sıkıştırma ve yön değiştirme işlemlerinin yapıldığı alanlardır. Bu

çalışmada, Şekil 5.14’de verilen çizim ile TARLA’da bulunacak olan dedektörlerin

yerleşim yerleri gösterilmiştir.

Ayrıca, FLUKA programı ile yapılan optimizasyon çalışmaları sonucu elde edilen

radyasyon doz değerleri dağılımını gösteren Şekil 5.15’deki grafiğe göre

hızlandırıcı odasının içerisinde gözlemlenen değerler 1-100 mSv/h aralığındadır.

Bu ölçüm aralığını kapsayan ve TARLA ile benzer özelliklerdeki diğer hızlandırıcı

tesislerinde de kullanılan Berthold firmasının 10 µSv/h – 10 Sv/h aralığında

ölçüm yapabilen LB 6701L-H10 tipi iyonizasyon dedektörlerinden toplamda

5 tane kullanılacaktır (Şekil 5.17).

Şekil 5.15’deki grafiğe göre, hızlandırıcı odasının dışında ise gözlemlenen

maksimum radyasyon doz değeri ise yaklaşık 20 µSv/h’dır. TARLA’da yerleşim

planı Şekil 5.20’de verilen 10 adet Geiger-Müller tipi radyasyon dedektörü

kullanılacaktır. Nötron dedektörleri ise elektronların durdurulduğu dump

alanlarının (hızlandırıcı, salınım ve Bremsstrahlung) tam üstünde (Şekil 5.14)

çatı kısmına monte edilmek üzere 3 adet kullanılacaktır.

TARLA hızlandırıcı, salındırıcı ve Bremsstrahlung bölümlerinin duvarları

yaklaşık 2 m kalınlığında 3,4 gr/cm3 yoğunluğa sahip baritli betondan imal

edilmiştir. Bu bölümlere, giriş ve çıkışı sağlayacak olan kapılarında duvarlara

benzer özellikte olması gerekmektedir. Şekil 5.19’de örnek çizimi verilen

radyasyon güvenlik kapıları sismik hareketlere dayanıklı, elektrikli veya hidrolik

açılışlı, radyasyon önleyici özelliklere sahip olması planlanmıştır. Ayrıca, bu

kapılar çok ağır olacağı için raylı bir sistem üzerinde hareketleri sağlanacaktır.

110

Yapılan tasarımda, kapıların bulunduğu duvarda, ise kapıların çalıştığını gösteren

görsel ve işitsel uyarı sistemleri bulunduğu gösterilmiştir.

Hızlandırıcı Test Laboratuvarında bulunan havalandırma sistemleri, optimum

sıcaklığı, nemi ve personelin sağlığını koruyacak özellikte bir hava akımını

sağlamalıdır. Şekil 5.21’da tasarımı verilen havalandırma sisteminde kirli

havanın emme işlemi odaların tabana yakın olan bölümünden yapılacaktır.

TARLA’da çalışan yetkili personelin hızlandırıcının çalışması esnasında oluşacak

olan ozon ve azot oksitlerden etkilenmemesi için, hızlandırıcı, salındırıcı,

Bremsstrahlung ve He soğutma odalarına (her odada bağımsız olarak çalışacak

şekilde) havalandırma sistemleri kurulacaktır. Sistem tarafından emilen zararlı

gazlar radyasyon bacasından atmosfere verilmeden önce, HEPA ve karbon

filtrelerden geçirilerek koku yayan zehirli partiküller yakalanacaktır. Son olarak,

bacanın en üst çıkış bölümünde bulunan Geiger-Müller dedektörü ile de

atmosfere bırakılacak kirlenmiş havadaki doz hızı kontrol edilecektir.

TARLA, yüksek yangın yüküne ve yapabilirliğe sahip ve yangının çabucak

yayılarak büyümesine sebep olacak malzemelerin bulunması nedeniyle yüksek

yangın tehlikelisi olan bir tesistir. Yapılan çalışma ile Şekil 5.22’de verilen yangın

alarm sisteminde de görüldüğü üzere ozon, oksijen, sıcaklık ve duman

dedektörlerinden gelen veriler PGS’de işlenerek yangın alarmı verilecek ve

söndürme işlemi için gereken işlemler otomatik olarak yapılacaktır. Ayrıca,

TARLA’da güç kaynaklarının bulunduğu oda, veri depolama cihazlarının

bulunduğu sistem odaları gazlı ve kuru tozlu söndürme sistemleri ile diğer

birimler ise sulu söndürme sistemi ile söndürülmesi planlanmıştır.

THM TARLA radyasyon güvenlik sistemin de bulunan makine koruma sisteminin

amacı; hızlandırıcı laboratuvarındaki çalışanları, ziyaretçileri radyasyondan ve

hızlandırıcı deneylerinin neden olduğu tehlikelerden korumaktır. Makine

koruma sisteminin diğer bir görevide; hızlandırıcı laboratuvarında bulunan,

kontrol sistemine ait olan elektronik elemanları, hızlandırıcının çalışması

esnasında üretilen radyasyondan korumaktır. Bu amaçla tasarlanan TARLA

MGKS Şekil 5.26’de verilmiştir. Şekildende görüldüğü üzere; PGS de, makine

111

güvenlik sistemi ile entegre olarak çalışmaktadır. MGKS ile TARLA’nın kontrol,

hazırlık ve çalıştırma güvenlik durumları kontrol edilecektir. Şekil 5.27 ile TARLA

MGKS için tasarlanan arama ve kontrol butonlarının kontrolünün nasıl

yapılacağını gösteren benzetim programı ile kontrol, hazırlık ve çalışma güvenlik

durumlarının nasıl kontrol edileceği açıklanmıştır.

Ön tasarımı yapılan TARLA MGKS; hızlı durdurma, yavaş durdurma ve uyarı

olmak üzere üç temel bölüme ayrılmıştır. Hızlı durdurma güvenlik sisteminde,

demet kayıp monitörlerinden, akım fark monitörlerinden, RF koruma

sisteminden ve acil durum butonlarından gelen sinyaller ile hızlandırıcı sistemi

µs’ler mertebesinde durdurulacaktır. Yerleşim planı Şekil 5.31’de verilen demet

kayıp monitörleri 12 ana hattan oluşacak, ama her bir hat bulunduğu bölgenin

özelliğine göre daha küçük parçalara ayrılacaktır. TARLA demet kayıp monitörü

olarak ELBE’de kullanılan, Argon gazı doldurulmuş iyonizasyon tüplerinin

kullanılması planlanmıştır.

TARLA’da kullanılacak olan yaklaşık 12 adet demet konum monitöründen gelen

sinyaller TARLA kontrol yazılımı ile işlendikten sonra elde edilen akım değerleri,

kendisinden sonraki veya diğer noktalardaki akım değerleri ile yazılımsal olarak

karşılaştırılacaktır. Akım fark monitörlerindeki akım farkı, üretilen akımın

%5’inden fazla ise yapılan tasarım ile sistem otomatik olarak kesme üretecektir.

Ayrıca, demet konum monitörlerinden elde edilen konum değerlerine göre,

demetin konumunda yatay veya düşey eksende merkezden 10 mm’lik bir sapma

olursa yine MGKS tarafından otomatik kesme üretilecektir.

Benzetimi Visual C# (Şekil 5.38) ve prototipi Arduino (Şekil 5.37) ile

gerçekleştirilen acil durum butonları makine ve personel güvenliği açısından

önemli ekipmanlardır. Acil durum butonlarından herhangi birine basılırsa MGKS

otomatik olarak hızlı durdurma işlemini başlatacaktır.

Bu çalışmada tasarımı yapılan, TARLA MGKS’nin ikinci temel bölümünü

oluşturan yavaş durdurma işlemi, ortalama 500 ms içinde sistemi durduracak

olan vakum, soğutma, yangın alarm alt sistemleri ile radyasyon dedektörlerinin

112

ve demet durdurucunun kontrollerini sağlar. Şekil 5.42’da yerleşim planı verilen

TMP ve IP’ler sistemin ihtiyacı olan, ultra yüksek vakumu sağlamak için

kullanılacaklardır. Elektron tabancasından hızlandırıcı modüllerine, hızlandırıcı

modülleri kendi içinde ve salındırıcı bölümlerinin vakum sistemleri ayrı ayrıdır.

Çünkü, her bölümün vakum değerleri birbirinden farklı olduğu için üretilecek

kesmelerin sınır değerleri de her bölüm için farklı olacaktır. MGKS tarafından

otomatik olarak kesme üretilecek vakum sınır değeri; elektron tabancası için

10-7 mbar, hızlandırıcı modülleri için 10-7 mbar, U25 salındırıcısı için 1x10-10

mbar ve U90 salındırıcısı için ise 3x10-10 mbar’dır.

TARLA’da Helyum soğutma sistemi, TESLA kavitelerinin uygun çalışma sıcaklığı

olan 1,8 K’de tutmak için kullanılacaktır. Nitrojen ise, helyum transfer hatlarını

ve hızlandırıcı modülleri içindeki sıvı helyum kaplarını ortam sıcaklığından

yalıtmak için kullanılacaktır. Diğer mekaniksel ve elektriksel donanımın

soğutulmasında ise, su soğutma sistemi kullanılacaktır.

Tasarlanan yavaş durdurma sisteminde bulunan, radyasyon dedektörlerinin

bulunduğu RİS ile ani ve ortalama doz alarmları verilecektir. Ani alarmın düşük

seviyesinde kontrol yazılımının ekranında “uyarı” mesajı verilirken, yüksek

seviyesinde elektron tabancasının gridi kapatılarak elektron demetlerinin hatta

girişi durdurulacaktır.

Demetlerin durdurulması sonucunda, demet durdurucusunun aşırı ısınması ile

su soğutma sistemindeki su sıcaklığının aşırı yükselmesi durumunda, sistemdeki

sıcaklık sensörleri tarafından kesme üretilerek MGKS sistemi yavaş durdurma

işlemine başlayacaktır. Yapılan ön tasarım ile yangın alarm sisteminin de

üreteceği kesme, önce PGS’ye sonrada MGKS’ne iletilerek yavaş durdurma işlemi

sistem tarafından otomatik olarak başlatılacaktır.

Yapılan bu çalışmada, hızlandırıcı sisteminin durdurulmasına gerek olmayan

uyarı sisteminde ise; kişisel dozimetri, havalandırma sistemlerinden ve nem

dedektörlerinden alınan bilgiler ile kullanıcılar uyarılacaktır. Anlık doz ölçümü

için kullanılan DMC 2000 S dozimetreleri ile görevliler tarafından tesis

113

girişlerinde bulunan PGS’ye bağlı olan LDM 220’ye (Şekil 5.11) giriş ve çıkış

işlemlerinde okutma sırasında personelin almış olduğu yıllık ortalama doz oranı

20 mSv geçmesi durumunda personel uyarılır. Ayrıca radyasyon bacasında

bulunan Geiger-Müller dedektörü ile ölçülen doz değerleri TAEK tarafından

belirlenen yıllık 1 mSv aşıyor ise uyarı sinyali verilecek ve sistemde bulunan hepa

ve karbon filtreler kontrol edilecektir.

Uyarı sisteminde bulunan prototipi Arduino ile yapılan nem dedektörlerinden

(Şekil 5.43) gelen bilgiler ile su soğutma sisteminde meydana gelebilecek

kaçaklara karşı, sistem tarafından görevliler uyarılacaktır.

TARLA için yapılan bu çalışma, ayrıca tasarım aşamasında olan THM’nin alt

projeleri: TURKSEL, TURKPRO, TURKAY ve TURKFAB tesisleri için de bir kaynak

oluşturabilecektir.

114

KAYNAKLAR

Afad, 2014. Erişim Tarihi: 16.06.2014. https://kbrn.afad.gov.tr/kategori-1182-

dozimetreler.html Aksoy, A., 2013. Ankara Üniversitesi Hızlandırıcı ve Lazer Tesisi. İzmir Yüksek

Enerji Fiziği Çalıştayı, 11-13 Eylül 2013, İzmir, 65. Aksoy, A., 2014. Özel görüşme. Aksoy, A., Yavas, Ö., Zengin, K., Özkorucuklu, S., Tapan, İ., Yıldız H. D., Nergiz, Z.,

Aksakal, H., Arıkan, P., 2010. The Status of TAC IR FEL and Bremsstrahlung Project. Proceedings of IPAC’10, TUPE045, 2242-2244.

Appleby, L.J., Luttrell SP., 1993. Case-Studies of Significant Radioactive Releases.

In: Warner F, Harrison RM, Editors. Radioecology After Chernobyl. Chichester’ John Wiley & Sons, 275p, UK.

Arduino, 2014. Erişim Tarihi: 05.09.2014. http://arduino.cc/en/Guide/

HomePage ArduinoTürkiye, 2014. Erişim Tarihi: 05.12.2014. http://arduinoturkiye.com/

arduino-mega-2560-nedir Arpansa (Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency), 2013.

Erişim Tarihi: 29.08.2013. http://www.arpansa.gov.au/ radiationprotection/basics/xrays.cfm

Berthold Technologies, 2014. Erişim Tarihi: 15.03.2014.

https://www.berthold.com/en/rp/lb-6701-ionisation-chamber Berthold Technologies, 2014. Erişim Tarihi: 15.03.2014.

https://www.berthold.com/en/rp/lb-112-micro-gamma-stationary-dose-rate-monitor

Berthold Technologies, 2014. Erişim Tarihi: 15.03.2014.

https://www.berthold.com/en/rp/lb-6411-neutron-probe Beşergil, B., 2014. Erişim Tarihi: 22.03.2014. http://www.bayar.edu.tr

/besergil/2_iyon_dedektorleri.pdf Bhatt, B.C., 2010. Thermoluminescence, Optically Stimulated Luminescence and

Radiophotoluminescence Dosimetry: An Overall Perspective. Publication of India Association for Radiation and Protection, 41, India, 6-16.

Biçer, M., 2012. Süperiletken Linak İçin Elektron Demet Durdurucu Sisteminin

Araştırılması ve Simülasyonu. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 47s, Ankara.

115

Bulut, F., 2011. Radyasyonun Biyolojik Etkileri. Biyofizik ders notları, İnönü Üniversitesi, 60s, Malatya.

CCLRC, 2006. 4GLS Conceptual Design Report Council for the Central Laboratory

of the Research Councils, UK. Chen, C. R., Chang, F. D., Liu, J., Wang, J. P., Sheu, R. J., Kao, S. P., 2005. The

Radiation Safety Interlock System for Top-Up Mode Operation at NSRRC. Particle Accelerator Conference, 16-20 May, Knoxville, Tennessee, 3328-3330.

Çakır, İ.T., 2013. Radyasyonun Madde ile Etkileşimi. IX. Ulusal Parçacık

Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yazokulu, 10 - 15 Eylül 2013, Bodrum, 156-167.

Demir, M., 2008. Nükleer Tıp Fiziği ve Uygulamaları. Bayrak Ofset, 257s, Ankara. Durpdg, 2013. Erişim Tarihi: 16.06.2013. http://durpdg.dur.ac.uk/vvc/

accelerators/bpm.html Dursun, Ş., 2010. Biyofizik Ders Kitabı, İstanbul Üniversitesi, 598s, İstanbul. Ege Üniversitesi, 2014. Erişim Tarihi: 10.03.2014. http://fen.ege.edu.tr/fizik/

images/nukleer-lab/Deney2.pdf EGS (Elektronik Güvenlik Sistemleri), 2013. Erişim Tarihi: 04.03.2013.

http://elektronikguvenliksistemi.blogcu.com Elektrikport, 2013. Erişim Tarihi: 15.05.2013. http://www.elektrikport.com/

teknik-kutuphane/hvac-sistemlerinde-otomasyon-ve-enerji-verimliligi Epa (United States Enviromental Protection Agency), 2012. Erişim Tarihi:

19.02.2012. https://www.epa.gov/radiation/radiation-basics Epa (United States Enviromental Protection Agency), 2014. Erişim Tarihi:

06.04.2014. http://www.epa.gov/iaq/pubs/ozonegen.html ENS (European Nuclear Society), 2014. Erişim Tarihi: 22.03.2014.

https://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/i/ionizationchamber. htm

Ferrari, A., Fasso, A., Ranft, J., Sala, P.R., 2005. FLUKA: a multi-particle transport

code. CERN, 387p, Geneva. Freund, H. P., Antonsen, T. M., 1996. Principle of Free-Electron Lasers, Chapman

& Hall, 541p., London.

116

Fröhlich, L., Hamdi, A., Luong, M., Novo, J., Görler, M., Göttlicher, P., Nölle, D., Pugachov, D., Schlarb, H., Schreiber, S., Staack, M., Werner, M., 2006., First Experience With The Machine Protection System of Flash. 28th International Free Electron Laser Conference, 27 August-01 September 2006, Berlin, Germany, 587-589.

Güvenlik Danışmanlık, 2013. Erişim Tarihi: 04.03.2013.

http://www.guvenlikdanismanlik.com ICRP (International Commission on Radiological Protection), 1993. Annual

Report of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication. Ann ICRP Oxford:Pergamon, 136p, England.

Jenkins, T. M., 1979. Neutron And Photon Measurements Through Concrete for A

15 Gev Electron Beam on A Target-Comparison with Models and Calculations. Nuclear Insrument and Methods, 159, 265-288.

Jordan, K., Allison, T., Coleman, J., Evans, R., 2003. Machine Protection for High

Average Current Linacs. PAC2003 Particle Accelerator Conference, IEEE Conference Publications, 12-16 May, Portland, 3, 1485-1487.

Kago, M., Matsushita, T., Nariyama, N., Saji, C., Tanaka, R., Asano, Y., Fukui, T., Itoga,

T., Design of The Accelerator Safety Interlock System for XFEL in Spring-8. 2009. Proceedings of ICALEPCS2009, Kobe, Japan, 588-590.

Kago, M., Matsushita, T., Nariyama, N., Saji, C., Tanaka, R., Yamashita, A., Asano, Y.,

Fukui, T., Itoga, T., 2010. System Design of Accelerator Safety Interlock for The XFEL/SPRING8. Proceedings of IPAC’10, Kyoto, Japan, 2827-2829.

Kago, M., Matsushita, T., Nariyama, N., Saji, C., Tanaka, R., Yamashita, A., Asano, Y.,

Hara, T., Itoga, T., Otake, Y., Takebe, H., Tanaka, H., 2011. Radiation Safety Interlock System for SACLA (XFEL/SPRING-8). Proceedings of ICALEPCS2011, Grenoble, France, 43, 732-734.

Kalaycı, A. G., Şekerci, M., 2013. Yüksek Güvenlikli Modüler Makine Güvenlik Kilidi

Sistemi Donanımı İçin Cross Platform Özellikli Firemonkey Tabanlı Kontrol Yazılımının Geliştirilmesi ve Uygulanması. Akademik Bilişim 2013, Antalya, 136-142.

Kanat, V., 2015. Sensörler ile Arduino. Dikeyeksen, 198s, İstanbul. Kaya, Ç., 2014. Özel görüşme. Kaya, Ç., 2012. TARLA Enjektör Taşınım Hattı Çalışmaları. XI. Türk Hızlandırıcı

Merkezi YUUP Çalıştayı, 30.11.2012, Ankara, 70-72. Kayaalp, K., Şekerci, M., Kalaycı, A. G., Ceylan, S., Özkorucuklu, S., 2012, THM

TARLA Tesisi İçin Personel Radyasyon Güvenliği. ADIM Fizik Günleri – II, Denizli, 187.

117

Kazancı, E., 2014. Özel görüşme. Kılıç, Ö., 2015. Radyasyon Kimyası Ders Notları. İstanbul Üniversitesi, 29s,

İstanbul. Kılıçkaya, M.S., 1996. Temel Fizik. T.C. Anadolu Üniversitesi Yayınları No: 674,

121s, Eskişehir. Kozak, T., Makowski, D., Napieralski, A., 2009. Distributed Radiation Monitoring

System for Linear Accelerators Based on CAN Bus. 16th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, 25-27 June 2009, Poland, 107-110.

Krane, K.S. 1988. Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons, 845p, Canada. Kuper, E. A., Oreshkov, A. D., Repkov, A. V., Salikova, T. V., Sklokin, D. A.,

Tararyshkin, S. V., Vinokurov, N. A., 2006. Radiation Dosimetric Diagnostic System of a FEL. RuPAC, Novosibirsk, Russia, 231-232.

Kürkçüoğlu, E., 2012. Measurements of Radiation Level at TARLA Facility. 4th

Meeting of International Machine Advisory Committee of Turkish Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara (TARLA) March 8-9, Golbasi, Turkey.

Labicenter, 2013. Erişim Tarihi: 01.05.2013. http://labicenter.org/picsowc/

Film-Badge-Monitoring.html Lamarsh, J.R., 1983. Introduction to Nuclear Enginering. Addison and Wesley,

689p, Massachusetts. LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory), 2012. Erişim Tarihi: 16.02.2012.

http://www2.lbl.gov/MicroWorlds/ALSTool/EMSpec/EMSpec2.html Leo, W.R., 1987. Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiment.

Springer-Verlag, 365p., New York. Loveland, W.D., Morrisey, D.J., Seaborg, G.T., 2006. Modern Nuclear Chemistry.

Wiley-Interscience, 671p,U.S.A. Makowski, D., Gecki. M., Napieralski, A., 2005. A Distributed System for Radiation

Monitoring at Linear Accelerators. Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 19-23 September 2005, Palais des Congres, Cap d'Agde, France, 1-8.

MEB, 2012. Radyasyondan Korunma. Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları, 51s,

Ankara.

118

Michel, P., Teichert, J., Schuring, R., Langenhagen, H., 2003. Beam Loss Detection at Radiation Source ELBE. The European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators, DIPAC 2003, 5-7 May 2003, Mainz Germany, 65-67.

Microsoft, 2014. Erişim Tarihi: 30.06.201. https://msdn.microsoft.com/tr-

tr/library/kx37x362.aspx Mirion Technologies, 2014. Erişim Tarihi: 15.03.2014.

https://mirion.app.box.com/s/zuixw66581h0px861yq1 Nariyama, N., Matsushita, T., Aoyagi, H., Kago, M., Saji, C., Tanaka, R., Itoga, T.,

Asano, Y., 2010. Concept of Radiation Monitoring And Safety Interlock Systems For Xfel/Spring-8. Proceedings of IPAC’10, Kyoto, Japan, 2836-2838.

NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurements), 1987.

Ionizing Radiation Exposure of the Population of the U.S., Report No. 93. NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurements), 2003.

Radiation Protection for Particle Accelerator Facilities, Report No. 144. NDT, 2014. Erişim Tarihi: 18.06.2014. https://www.nde-ed.org/

EducationResources/CommunityCollege/RadiationSafety/radiation_safety_equipment/pocket_dosimeter.htm

Nergiz, Z., Aksoy, A., Özkorucuklu, S., Aksakal, H., Kaya, C., Ceylan, S., 2011.

Electron Beam Diagnostic Layout For The Injector of Turkish Accelerator Center IR-FEL Facility, Balkan Physics Letters, Bogazici University Press BPL, 19, 191029, 258 – 261.

OSHA (European Agency for Safety and Health at Work), 2014. Erişim

Tarihi:06.04.2014. https://osha.europa.eu Öktem, Y., 2009. Hızlandırıcılarda Radyasyon Güvenliği, V. Ulusal Parçacık

Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yazokulu, 28 Ağustos- 3 Eylül 2009, Bodrum, 123-130.

Özkorucuklu, S., 2014. Özel görüşme. Özkorucuklu, S., Aksoy, A., 2011. The Technical Design Report of Turkish

Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara (TARLA-TDR), 148p, Ankara.

Özkorucuklu, S., 2012. TARLA Genel Durum. XI. Türk Hızlandırıcı Merkezi YUUP

Çalıştayı, Ankara, 10-21.

119

Penno, M., Köhler, W., Leich, H., Petrosyan, B., Trowitzsch, G., Wenndorff, R., A Configurable Interlock System for RF Stations at XFEL. International Workshop on Personal Computers and Particle Accelerator Controls, 20-23 October, Ljubljana, Slovenia, 159-161.

Powsner, R.A., Powsner, E.R., 2006. Essential Nuclear Medicine Physics. Blackwell

Publishing, 206p, U.S.A. Radkor, 2014. Erişim Tarihi: 18.03.2014. https://radkor.com RI, 2014. Erişim Tarihi: 08.05.2014. http://www.research-instruments.de Schlager, G., 2006. The Energy Response of ATLAS Calorimeter System, Vienna

University of Thecnology, Thesis of PhD, 197p, Vienne. Sarıyer, D., 2010. Parçacık Hızlandırıcılarında Dış Radyasyon Güvenliği. Celal

Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 93s, Manisa.

Shani, G., 2001. Radiation Dosimetry Instrumentation and Methods. Second

Edition, CRC Press LLC, 480p, U.S.A. Sibley, C., 2003. Machine Protection Strategies for High Power Accelerators.

PAC2003 Particle Accelerator Conference, 12-16 May 2013, Portland, Oregon USA, 607-611.

Smith, F. A., 2000. A Primer in Applied Radiation Physics, World Scientific

Publishing Co. Pte. Ltd., 442p, Singapure. Southernscientific, 2013. Erişim Tarihi: 25.04.2013.

http://www.southernscientific.co.uk/catalog/products/pdm122 TAEK, 2000. Radyasyon Güvenliği Yönetmeliği. Resmi Gazete Tarih: 24.03.2000. TAEK, 2012. Radyasyondan Korunmanın Temel Prensipleri. Erişim Tarihi:

09.07.2012. http://www.taek.gov.tr/sss/radyasyondan-korunma/503-radyasyondan-korunmanin-temel-prensipleri.html

TAEK, 2013. Radyasyon (Radyasyon ve Biz). Erişim Tarihi: 23.09.2013.

http://www.taek.gov.tr/ogrenci/r02.htm TAEK, 2014. Radyoloji Ünitelerinde Havalandırma Sistemleri ile İlgili Sorular.

Erişim Tarihi: 05.04.2014. http://www.taek.gov.tr/radyasyon-guvenligi-sss/680-radyoloji-unitelerinde-havalandirma-sistemleri-gerekli-midir-nasil-olmalidir.html

Tapan, İ., 2013. Parçacık Dedektörleri. Türk Fizik Derneği, IX. Ulusal Parçacık

Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yaz Okulu, 10-15 Eylül 2013, Bodrum, 123-130.

120

Tessco Technologies Incorporated, 2011. Erişim Tarihi: 06.06.2011. https://www.tessco.com/products/displayProductInfo.do?sku=472196&eventGroup=4&eventPage=1

Togay, Y. E., 2002. Radyasyon ve Biz. Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Yayınları,

37s, Ankara. Tsoulfanidis, N., 1995. Measurement and Detection Of Radiation. Taylor and

Francis Co., 614p, U.S.A. THMP (Türk Hızlandırıcı Merkezi Projesi), 2013. Erişim Tarihi: 05.03.2014

http://thm.ankara.edu.tr/tac/AU_AG/OZGE/TIPLERI.HTM UNSCEAR, 2000. ANNEX B: Sources and effects of Ionizing radiation, Volume 1

Sources, exposures from natural radiation sources. Wikipedia, 2012. Erişim Tarihi: 08.06.2012. https://tr.wikipedia.org/wiki/

Azot_oksit Wikipedia, 2014. Erişim Tarihi: 13.02.2014. https://en.wikipedia.org/wiki/

Ionization_chamber Wikipedia, 2014. Erişim Tarihi: 10.03.2014. https://tr.wikipedia.org/wiki/

Geiger_sayacı Yangın Yönetmeliği, 2007. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik.

01/11/2007 tarih ve 5098 sayılı kanun, 19.12.2007. Yalçın, L. Ş., 2015. Parçacıklar ve Radyasyonun Madde ile Etkileşmesi. Fizik Ders

Notları, İstanbul Üniversitesi, 29s, İstanbul. Yaramış, B., 1985. Nükleer Fizik. İ.T.Ü., Fen Edebiyat Fakültesi, Yayın No:7, 258s,

İstanbul. Yaşar, E., 2014. Algoritma ve Programlamaya Giriş. Ekin Basın Yayın Dağıtım, 5.

Baskı, 312s, Bursa. Yavaş, Ö., 2009. Parçacık Hızlandırıcıları ve Teknolojileri. FM’in Sesi Topluluğu

Yazılı Röportaj, Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fizik Mühendisliği Bölümü, 10s, Ankara.

Yazıcı, Z., 2013. Radyasyon Güvenliği ve Radyasyondan Korunma Yöntemleri.

Sağlık Teknisyen ve Teknikerlerine Yönelik Mezuniyet Sonrası Eğitim Etkinlikleri-II, Görüntüleme Sempozyumu, 17 Kasım, Bursa.

Zhukov, A., 2010. Beam Loss Monitors (BLMs): Physics, Simulations and

Applications in Accelerators. Beam Instrumentation Workshop, May 2-6, New Mexico, USA, 553-564.

121

EKLER

Ek A. FLUKA Programı Bilgi Giriş Ekranı

Ek B. C# Program Kodu

Ek C. Arduino Program Kodu

122

Ek A. FLUKA Programı Bilgi Giriş Ekranı

123

124

Ek B. C# Program Kodu using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; namespace THMPSS { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); } public static bool sistemCalisiyormuHizlandirici = false; public static bool sistemCalisiyormuSalindirici = false; public static bool sistemCalisiyormuBremsstrahlung = false; int sayac = 6; private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) { label2.Visible = true; if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 1) AraBKontrol.kapiHTimer = true; if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 2) AraBKontrol.kapiUTimer = true; if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 3) AraBKontrol.kapiBTimer = true; sayac--; yaz(); if (sistemCalisiyormuHizlandirici==true && acilButon.sonBasilan==1) { gosterge1.Kirmizimi = true; } if (sistemCalisiyormuSalindirici==true) { gosterge2.Kirmizimi = true; } if (sistemCalisiyormuBremsstrahlung == true) { gosterge3.Kirmizimi = true; } if (sayac==-1) { acilButon7.ArkaPlanRenk = Color.Red; timer1.Stop(); sayac=6; label2.Visible = false; if (acilButon.sonBasilan==1) { gosterge1.Sarimi = true; sistemCalisiyormuHizlandirici = false;

125

CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla2.png"); } if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 1 ) { AraBKontrol.kapiHTimer = false; kapiH1.KapiAc = true; if (sistemCalisiyormuSalindirici==true) { sistemCalisiyormuSalindirici = false; gosterge2.Sarimi = true; AraBKontrol.kapiUTimer = false; kapiU1.KapiAc = true; } if (sistemCalisiyormuBremsstrahlung == true) { sistemCalisiyormuBremsstrahlung = false; gosterge3.Sarimi = true; AraBKontrol.kapiBTimer = false; kapiB1.KapiAc = true; } } else if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 2) { if (sistemCalisiyormuSalindirici == true) { sistemCalisiyormuSalindirici = false; gosterge2.Sarimi = true; AraBKontrol.kapiUTimer = false; kapiU1.KapiAc = true; CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla3.png"); } else if (acilButon.sonBasilan==2) { AraBKontrol.kapiUTimer = false; kapiU1.KapiAc = true; } } else if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 3) { if (sistemCalisiyormuBremsstrahlung == true) { sistemCalisiyormuBremsstrahlung = false; gosterge3.Sarimi = true; AraBKontrol.kapiBTimer = false; kapiB1.KapiAc = true; CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla3.png"); } else if (acilButon.sonBasilan == 2) { AraBKontrol.kapiBTimer = false; kapiB1.KapiAc = true; } } } }

126

void yaz() { label1.Text = "aktif oda " + AraBKontrol.AktifOdaNo.ToString(); label2.Text = sayac.ToString(); label3.Text = AraBKontrol.kapiDurum0.ToString()+" - "+AraBKontrol.kapiDurum1.ToString(); } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { timer1.Start(); } private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { yaz(); } private void btnOdaH_Click(object sender, EventArgs e) { if (AraBKontrol.AktifOdaNo==1 && sure2>0) { kapiH1.KapiKapat1 = true; } aramaBtn.tikAdet = 0; aramaBtn.sira = 0; sure2 = 10; timer2.Stop(); } private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { timer2.Start(); } int sure2 = 10; private void timer2_Tick(object sender, EventArgs e) { label4.Text = "kalan sure" + sure2; sure2--; if (sure2==-1) { timer2.Stop(); } } private void btnOdaU_Click(object sender, EventArgs e) { if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 2 && sure2 > 0) { kapiU1.KapiKapat1 = true; } aramaBtn.tikAdet = 0; aramaBtn.sira = 0; sure2 = 10; timer2.Stop(); } private void btnOdaB_Click(object sender, EventArgs e) {

127

if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 3 && sure2 > 0) { kapiB1.KapiKapat1 = true; } aramaBtn.tikAdet = 0; aramaBtn.sira = 0; sure2 = 10; timer2.Stop(); } private void aramaBtn7_Load(object sender, EventArgs e) { if (AraBKontrol.AktifOdaNo == 2 && sure2 > 0) { kapiU1.KapiKapat1 = true; } aramaBtn.tikAdet = 0; aramaBtn.sira = 0; sure2 = 10; timer2.Stop(); } private void btnBaslat_Click(object sender, EventArgs e) { if (!AraBKontrol.kapiHAcikMi) { CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla3.png"); gosterge1.Yesilmi = true; sistemCalisiyormuHizlandirici = true; } else { sistemCalisiyormuHizlandirici = false; } } private void btnBaslaSalindirici_Click(object sender, EventArgs e) { if (sistemCalisiyormuHizlandirici==true && sistemCalisiyormuBremsstrahlung==false) { if (!AraBKontrol.kapiUAcikMi) { CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla4.png"); gosterge2.Yesilmi = true; sistemCalisiyormuSalindirici = true; } else { sistemCalisiyormuSalindirici = false; } } } private void btnHızlandiriciDurdur_Click(object sender, EventArgs e) { if (sistemCalisiyormuHizlandirici==true) {

128

acilButon.sonBasilan = 1; if (AraBKontrol.kapiHAcikMi == false) { AraBKontrol.AktifOdaNo = 1; (Application.OpenForms[0].Controls["button1"] as Button).PerformClick(); } } } private void btnSalindiriciDurdur_Click(object sender, EventArgs e) { if (sistemCalisiyormuSalindirici==true) { acilButon.sonBasilan = 2; if (AraBKontrol.kapiUAcikMi == false) { AraBKontrol.AktifOdaNo = 2; (Application.OpenForms[0].Controls["button1"] as Button).PerformClick(); } } } private void btnBaslatBremss_Click(object sender, EventArgs e) { if (sistemCalisiyormuHizlandirici == true && sistemCalisiyormuSalindirici==false) { if (!AraBKontrol.kapiBAcikMi) { CalismaFormu.BackgroundImage = Image.FromFile(Application.StartupPath + @"\Resimler\tarla5.png"); gosterge3.Yesilmi = true; sistemCalisiyormuBremsstrahlung = true; } else { sistemCalisiyormuBremsstrahlung = false; } } } private void btnBremssDurdur_Click(object sender, EventArgs e) { if (sistemCalisiyormuBremsstrahlung == true) { acilButon.sonBasilan = 2; if (AraBKontrol.kapiBAcikMi == false) { AraBKontrol.AktifOdaNo = 3; (Application.OpenForms[0].Controls["button1"] as Button).PerformClick(); } } } } }

129

Ek C. Arduino Program Kodu ///// HIZLANDIRICI ODASI PARAMETRELERİ ///////////////// int h_kir_led = 26; int h_sar_led = 24; int h_yes_led = 22; int h_mtrPin1 = 8; int h_mtrPin2 = 9; int h_motorDegeri = 0; int h_cal=14; int h_dur=15; int h_acil_b1=25; int h_acil_b2=31; int h_buzzerPin = 28; int h_syc=1; boolean h_b1=false, h_b2=false, h_b3=false, h_b4=false, h_b5=false; boolean h_calis=false; boolean h_bslngc=true; boolean h_calisiyor=false; boolean h_cal_acil=false; ///// SALINDIRICI ODASI PARAMETRELERİ ///////////////// int s_kir_led = 34; int s_sar_led = 32; int s_yes_led = 30; . . ///// BREMSSTRAHLUNG ODASI PARAMETRELERİ ///////////////// . . int b_motorPin1 = 6; int b_motorPin2 = 7; int b_motorDegeri = 0; . . void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(h_kir_led,OUTPUT); pinMode(h_yes_led,OUTPUT); pinMode(h_sar_led,OUTPUT); pinMode(h_mtrPin1,OUTPUT); pinMode(h_mtrPin2,OUTPUT); pinMode(h_buzzerPin, OUTPUT); pinMode(s_kir_led,OUTPUT); pinMode(s_yes_led,OUTPUT); pinMode(s_sar_led,OUTPUT); pinMode(s_motorPin1,OUTPUT); pinMode(s_motorPin2,OUTPUT); pinMode(s_buzzerPin, OUTPUT); pinMode(b_kir_led,OUTPUT); pinMode(b_yes_led,OUTPUT); pinMode(b_sar_led,OUTPUT); pinMode(b_motorPin1,OUTPUT); pinMode(b_motorPin2,OUTPUT); pinMode(b_buzzerPin, OUTPUT); }

130

void loop() /// Ana program sürekli dönen bölüm { /////Acil Durum Butonlarından Bilgi Alma int h_acil_b1_deg=digitalRead(25); int h_acil_b2_deg=digitalRead(31); int s_acil_b1_deg=digitalRead(37); int s_acil_b2_deg=digitalRead(41); int b_acil_b1_deg=digitalRead(38); int b_acil_b2_deg=digitalRead(43); int k_acil_b1_deg=digitalRead(47); ///// ACİL DURUM BUTONLARI KONTROLÜ ///////////////////// ///// HIZLANDIRICI ODASI ACİL DURUM BUTONLARI KONTROLÜ /////// if(h_acil_b1_deg==1 || h_acil_b2_deg==1 || k_acil_b1_deg==true) { if(h_calis==true && h_calisiyor==false) { if(s_calis==true) { Serial.println("Hizlandirici Odasindaki Acil durum butonuna basildi"); Serial.println("Sal Kapi acilacak"); delay(5000); s_kapiAc(); delay(500); s_kapiDurdur(); s_Yak(0); s_bslngc=true; s_calis=false; } if(b_calis==true) { Serial.println("Hizlandirici Odasindaki Acil durum butonuna basildi"); Serial.println("Brems Kapi acilacak"); delay(5000); b_kapiAc(); delay(500); b_kapiDurdur(); b_Yak(0); b_bslngc=true; b_calis=false; } Serial.println("Acil durum butonuna basildi"); Serial.println("Hiz Kapi acilacak"); delay(5000); h_kapiAc(); delay(500); h_kapiDurdur(); h_Yak(0); h_bslngc=true; h_calis=false; } . . } ///ARAMA BUTONLARI KONTROLÜ . . if(s_bslngc==true && h_calis==true && b_calis==false) { s_Yak(0);

131

int s_buton1 = digitalRead(35); int s_buton2 = digitalRead(44); int s_buton3 = digitalRead(39); if(s_buton1==1) { if(s_syc==1) { s_syc++; s_b1=true; Serial.println("salindirici 1"); } else if(s_syc==3) { s_syc++; s_b3=true; Serial.println("11"); } } if(s_buton2==1) { if(s_syc==2) { s_syc++; s_b2=true; Serial.println("2"); } } . . ////// BREMSSTRAHLUNG ODASI METODLAR ///////////////// void b_Yak(int gelen) { if(gelen==0) { digitalWrite(b_yes_led,HIGH); digitalWrite(b_kir_led,LOW); digitalWrite(b_sar_led,LOW); Serial.println("Giris Serbest"); Serial.println("Yesil"); } . . } void b_kapiAc() { tone(b_buzzerPin, 349, 350); tone(b_buzzerPin, 415, 500); tone(b_buzzerPin, 349, 250); delay(400); noTone(b_buzzerPin); Serial.println("SAG"); b_motorDegeri = map(850, 0, 1023, 0, 255); Serial.println(b_motorDegeri ); analogWrite(b_motorPin1, b_motorDegeri); b_motorDegeri = map(0, 0, 1023, 0, 255); Serial.println(b_motorDegeri ); analogWrite(b_motorPin2, b_motorDegeri); } . . . }

132

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Kıyas KAYAALP Doğum Yeri ve Yılı : Isparta, 1976 Medeni Hali : Evli Yabancı Dili : İngilizce E-posta : kiyaskayaalp@sdu.edu.tr Eğitim Durumu Lise : Isparta Teknik Lisesi, 1994 Lisans : Marmara Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik Bilgisayar Eğitimi, 1999 Yüksek Lisans : Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektronik Bilgisayar Eğitimi, 2007 Mesleki Deneyim Isparta Anadolu Teknik, Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi 1999-2001 SDÜ Uluborlu Selahattin Karasoy MYO 2001-………. Yayınları Kayaalp, K., Duman, B., 2005. Isparta İli Kentiçi Trafik Akımlarının Yeşil Dalga ve

Bulanık Mantık İle Kontrolü. 3. Ulusal Meslek Yüksekokulları Sempozyumu, Burdur.

Çalış, H., Kayaalp, K., 2007. Asenkron Motor Hata Teşhisinde Modern Metotlar.

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt : 4 Sayi : 2 Sayfa : 49-57. Kayaalp, K., Çalış, H., 2008. Asenkron Motorlarda Veri Madenciliği ile Hata Tespiti.

Akıllı Sistemlerde Yenilikler ve Uygulamaları Sempozyumu (ASYU'08),19-21 Haziran, Isparta.

Kayaalp, K., Özkorucuklu, S., 2009. Accelerator Control System. 7th International

Student Conference of the Balkan Physical Union, 4-7 September, Bodrum, TÜRKİYE.

133

Özkorucuklu, S., Kalaycı, G., Kayaalp, K., Soygül,T., 2009. Electron Gun and Control System. The First Meeting of the International Machine Advisory Committee of the Turkish Accelerator Center, 4 - 5 December, Ankara University, ANKARA.

Kayaalp, K. 2009. IR FEL Kontrol Sistemi Ön Tasarım Çalışmaları. Türk

Hızlandırıcı Merkezinin (THM) Teknik Tasarımı ve Test Laboratuarları VIII. Çalıştayı, 7 - 8 Aralık, Gazi Üniversitesi, Ankara.

Kayaalp, K., 2010. Radiation Safety System, The Technical Design Report of

Turkish Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara (TARLA – TDR), August 19, Ankara.

Kayaalp, K., Kalaycı, A.G., Ceylan, S., Özkorucuklu, S., 2010. Türk Hızlandırıcı

Merkezi Serbest Elektron Lazeri Tesisi (TARLA) Personel Güvenlik Sistemi Tasarımı. IV. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK4), 30 Ağustos-01 Eylül, Bodrum-TÜRKİYE.

Kalaycı, A.G., Kayaalp, K., Ceylan, S., Özkorucuklu, S., 2010. THM SEL Tesisi için

Düşük Seviyeli RF Sistemi Tasarımı. IV. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK4), 30 Ağustos-01 Eylül, Bodrum-TÜRKİYE.

Kayaalp, K., Şekerci, M., Kalaycı, A.G., Ceylan, S., Özkorucuklu, S., 2012. THM

TARLA Tesisi için Personel Radyasyon Güvenliği. ADIM Fizik Günleri-II, 25-27 Nisan, Denizli-TÜRKİYE.

Kayaalp, K., Özkorucuklu, S., 2015. Arduino Teknolojisi Kullanılarak TARLA için

Radyasyon Kapı Kontrolü Tasarımı. SDÜ Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, Cilt 7, Sayı 2, Sayfa: 39-47.