Μελέτη φαινόμενων ραδιενέργειας στο θαλάσσιο περιβάλλον με χρήση του κώδικα Fluka - Φατσέα, Ελένη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής, 2015)
Στο περιβάλλον, υπάρχει ραδιενέργεια που προέρχεται από φυσικές διεργασίες και εκπέμπεται από συγκεκριμένα υλικά που περιλαμβάνουν τις ραδιενεργές σειρές των U-238,U-235 και Th-232 με τα θυγατρικά τους προϊόντα, καθώς και το φυσικό Κ-40. Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως οι διαδικασίες εξόρυξης και εκμετάλλευσης των ορυκτών ή οι πυρηνικές δοκιμές και τα πυρηνικά ατυχήματα, έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της ραδιενέργειας στο περιβάλλον. Οπότε, η μέτρηση ραδιονουκλιδίων σε συγκεκριμένες περιοχές, για παράδειγμα στο νερό και στο ίζημα, είναι σημαντική για τη μελέτη των επιπέδων ραδιενέργειας από φυσικές ή τεχνητές πηγές στο θαλάσσιο περιβάλλον.Για τις μετρήσεις της ραδιενέργειας, είτε συλλέγονται δείγματα από το ίζημα και μετά από ειδική επεξεργασία γίνεται η μέτρηση σε εργαστήριο, είτε με ανιχνευτή ιωδιούχου νατρίου (NaI), που τοποθετείται μέσα στο θαλάσσιο περιβάλλον, γίνονται επιτόπιες μετρήσεις. ́Ομως και στις δυο περιπτώσεις, ο ανιχνευτής είναι πολύ κοντά ή και σε επαφή με την πηγή για λόγους καλύτερης στατιστικής και έτσι εμφανίζεται το φαινόμενο της πραγ- ματικής σύμπτωσης (true coincidence summing). Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει όταν από έναν πυρήνα αποδιεγείρονται δύο ή περισσότερες ακτίνες-γ σε σειρά σχεδόν ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα, σε περίπτωση που βρίσκεται μέσα στη στερεά γωνία που καλύπτει ο ανιχνευτής να γίνονται αντιληπτές ως ένα μόνο γεγονός και να αθροίζεται η ενέργεια που εναποθέτουν στον ανιχνευτή, λόγω της τεράστιας διαφοράς χρόνου ανάμεσα στην κλίμακα των συνήθων πυρηνικών αποδιεγέρσεων σταθμών( t πολύ μικρό) και της χρονικής διακριτικής ικανότητας των ηλεκτρονικών μας ( t πολύ μεγάλο). Λαμβάνοντας υπόψιν την πραγματική σύμπτωση, υπάρχει ανάγκη χρήσης ενός κώδικα προσομοίωσης Monte Carlo , με τον οποίο θα μπορεί να υπολογιστεί η απόδοση του ανιχνευτικού συστήματος που χρησιμοποιήθηκε θεωρητικά. Στην εργασία αυτή, επιλέχτηκε ο κώδικας FLUKA . Το FLUKA , είναι ένα πρόγραμμα Monter Carlo γενικού σκοπού για την αλληλεπίδραση και τη μεταφορά των αδρονίων, βαρέων ιόντων και ηλεκτρομαγνητικών σωματιδίων, από μερικά KeV μέχρι κοσμικής ακτινοβολίας ενέργειες σε οποιοδήποτε υλικό. ́Εχει κατασκευαστεί και διατηρείται με στόχο να περιλαμβάνει τα καλύτερα δυνατά μοντέλα φυσικής, όσον αφορά την πληρότητα και την ακρίβεια. Αρχικά δημιουργήθηκε και έγινε γνωστό για τη γέννηση αδρονικών γεγονότων, αλλά μπορεί να χειριστεί, με την ίδια ή με καλύτερη ακρίβεια, ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. ́Εχει τη δυνατότητα να υπολογίζει την πραγματική τυχαία άθροιση δύο ή περισσοτέρων ενεργειών, που λόγω την άμεσης επαφής του ανιχνευτή με το νερό ή το ίζημα, υπάρχει πάντα στις μετρήσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον. Επίσης, δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να πραγματοποιήσει οποιαδήποτε προσομοίωση με οποιαδήποτε γεωμετρία, καθώς μπορεί να παρέμβει ο ίδιος στην ρουτίνα του προγράμματος και επίσης έχει την ελευθερία να διαλέξει ποιες αλληλεπιδράσεις τον ενδιαφέρουν να παρακολουθήσει ο αλγόριθμος. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας, είναι η εφαρμογή του προγράμματος FLUKA στο θαλάσσιο περιβάλλον για την εύρεση της απόδοσης του ανιχνευτή και στο τελικό στάδιο αυτής, για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, γίνεται σύγκριση του προγράμματος FLUKA με το πρόγραμμα MCNP-CP , που χρησιμοποιείται συνήθως για παρόμοιες εφαρμογές. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια παρουσίαση του προγράμματος μέσω μιας απλής εφαρμογής, χρησιμοποιώντας για σημειακή πηγή το ραδιονουκλίδιο Co-60 σε απόσταση 2 cm από τον ανιχνευτή. Στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά στην μελέτη του γινομένου εV (η απόδοση κορυφής πολλαπλασιασμένη με το συνολικό όγκου του νερού που χρησιμοποιήθηκε) για την εύρεση της ενεργού ακτίνας για την εφαρμογή στο θαλάσσιο περιβάλλον με πηγή το ισότοπο του Tl-208 . ́Επειτα στο 3 ο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η εφαρμογή του κώδικα σε εκτεταμένη γεωμετρία επαφής στο θαλάσσιο περιβάλλον για το ραδιονουκλίδιο Tl-208 και συγκρίνεται με τα αποτελέσματα από το πρόγραμμα MCNP-CP . Επίσης γίνεται και γενική σύγκριση των δύο αυτών κωδίκων από άποψη φιλικότητας προς τον χρήστη, ακρίβειας και λειτουργικότητας. Στο 4 ο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για όλα τα συνήθη ραδιονουκλίδια που υπάρχουν στο θαλάσσιο περιβάλλον και τέλος, στο 5 ο κεφάλαιο , διατυπώνονται τα γενικά συμπεράσματα και οι ερευνητικές προοπτικές που δημιουργεί η χρήση του κώδικα FLUKA .