فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و دوم شماره 2 (پیاپی 96، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • زهرا خدابنده*، رسول صدیقی بنابی، محمدحسین مجلس آرا صفحات 1-8

    یک مدل بهینه سازی نیمه کلاسیک جهت کنترل فرایند تولید هماهنگ های مراتب بالا و افزایش فرکانس قطع معرفی شده است. ویژگی و مشخصات میدان لیزر تابشی جهت بیشینه سازی فرکانس قطع توسط این مدل تعیین شده است. صحت این مدل بهینه سازی نیمه کلاسیک توسط طیف هماهنگ های مراتب بالا از مولکول فلویور براساس روش کوانتومی در حالت اعمال میدان لیزر دو-رنگی مورد ارزیابی قرار گرفته و تایید شده است. طیف هماهنگ مراتب بالا با کمک نظریه تابعی چگالی وابسته زمانی در سه بعد حقیقی با استفاده از برنامه اختاپوس انجام گرفته است. نتایج مطالعه نشان داد با ترکیب دو میدان لیزر در حالت بهینه شده، فرکانس قطع مولکول فلویور 96 % نسبت به اعمال ترکیب بهینه نشده دو میدان لیزر افزایش می یابد. هم چنین پهنای زمانی پالس آتوثانیه تولید شده از as 200 در حالت اعمال میدان دو-رنگی بهینه نشده به as 135 در حالت اعمال میدان دو-رنگی بهینه شده کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: تولید هماهنگ مراتب بالا، پالس آتوثانیه
  • فرزانه اعزازی، محمدحسن ملاح*، جواد کریمی ثابت، علی نوروزی، عادل محمودیان صفحات 9-18

    در این پژوهش به بررسی عملکرد زنجیره مربعی در جداسازی ایزوتوپ های پایدار تلوریم پرداخته شده است. انتخاب مناسب مرحله ورود خوراک، برش مرحله اول زنجیره و برش زنجیره مربعی از جمله پارامترهای موثر در جداسازی ایزوتوپ ها در زنجیره مربعی هستند. نتایج نشان داد که در فاکتورهای جداسازی مختلف، انتخاب مرحله ورود خوراک در بخش های میانی زنجیره، منجر به نتایج مناسبی خواهد شد. هم چنین استنباط می گردد که اگر برش مرحله اول زنجیره به صورتی انتخاب شود که برش های مراحل در بخش تهی سازی یکسان به دست آید، به ازای این برش، دو گروهی شدن اجزاء از بالاترین مقدار ممکن برخوردار خواهد بود. بر اساس انتخاب این برش برای مرحله اول زنجیره، یکی از راهبردهای ممکن همراه با تهیه کدی به نام SQCASSIM جهت جداسازی ایزوتوپ های پایدار تلوریم تا غنای بیش از 90 درصد ارایه شده است.

    کلیدواژگان: زنجیره مربعی، برش مرحله اول، ایزوتوپ پایدار، پارامتر دوگروهی، تلوریم
  • هادی صوفی، میرمحمدرضا سید حبشی*، مجتبی محمدیان کهل، سعید گلشاه صفحات 19-26

    با توجه به اهمیت تفلون در صنایع نظامی، به ویژه صنعت موشکی و هوافضا، بررسی تاثیر تابش های مختلف هسته ای بر روی خواص فیزیکی این پلیمر می تواند تا حد زیادی به فرایند ساخت و مهندسی قطعاتی که از این پلیمر در ساخت آن ها استفاده شده، کمک کند. در این پژوهش نوارهای تفلون با دزهای جذبی مختلف تابش گاما از 1 تا kGy 12 پرتودهی شدند. در ادامه برای ارزیابی خواص مکانیکی، آزمون کشش و برای بررسی تغییرات در خواص ساختاری، طیف FTIR از نمونه های تفلون گرفته شد. در بررسی های ساختاری، تغییراتی هم چون تشکیل پیوند دوگانه در ساختار نوار تفلون پرتودهی شده، مشاهده شد. هم چنین در اندازه گیری پارامترهای مکانیکی، کاهشی در مقدار تنش و کرنش در نقطه استحکام نهایی و نقطه پارگی به دست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده، مشخص شد که در ساختار نوار تفلون پرتودهی شده، پیوندهای دوگانه تشکیل می شود و این به معنای شکست زنجیره اصلی است. در خواص مکانیکی نیز بهبودی دیده نمی شود.

    کلیدواژگان: تفلون، ساختار شیمیایی، خواص مکانیکی، پرتودهی گاما
  • حسن حسین خانی*، مسعود پیشدست، جمال الدین یزدان پناه، سید ابولفضل قاسمی صفحات 27-35

    در این مطالعه، تاثیر نیروی های واکنش تابش در مدل های کلاسیکی و کوانتومی بر رفتار پلاسما و میدان های الکترومغناطیسی در برهم کنش لیزرهای فوق پرتوان (2W/cm 1023-1022~I) با پلاسماهای نزدیک بحرانی (حدود چند دهم تا چند برابر چگالی بحرانی) با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول در یک بعد مکانی در فرمول بندی های کلاسیکی و کوانتومی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند نیروی واکنش تابش تاثیر قابل ملاحظه ای بر اختلالات پلاسمایی القا شده و تحولات آن ها و هم چنین تحولات خودسازگار لیزر دارد. به طور کلی، در شدت های فوق نسبیتی بالاتر (حدود 2W/cm 1023)، وارد کردن اثرات واکنش تابش باعث افزایش تزریق انرژی پالس به پلاسما می شود. این انرژی تزریق شده یا صرف افزایش انرژی مکانیکی اختلال پلاسما (افزایش جذب موثر) شده یا به صورت تابش فوتون های فرابنفش به بیرون هدر می رود. در شدت های پایین تر (حدود 2W/cm 1022)، پدیده واکنش تابش بیش تر همانند یک نیروی اتلافی و اصطکاکی نقش ایفا کرده و میزان جذب موثر و دامنه موج پلاسمایی را کاهش می دهد. اگرچه اثر اصطکاکی نیروی واکنش تابش ملموس و قابل انتظار است، اثر مشاهده شده در افزایش جذب در شدت های بالاتر، یک پدیده غیرخطی پیچیده و غیرعادی است. علاوه براین، وجود نیروی واکنش تابش باعث ایجاد بعضی تغییرات الگویی در موج پلاسمایی و اشباع شدگی در جذب انرژی لیزر می شود. در این پژوهش، ضمن گزارش این پدیده ها و هم چنین مقایسه هایی بین نتایج فرمول بندی های کلاسیکی و کوانتومی، توضیحاتی در مورد آن ها ارایه شده است.

    کلیدواژگان: برهم کنش لیزر و پلاسما، نیروی واکنش تابش کلاسیکی، نیروی واکنش تابش کوانتومی
  • حسن رنجبر، علی یوسفی* صفحات 36-41
    شناسایی و اندازه گیری میزان پرتوزایی ذرات معلق در هوا یک امر ضروری و بسیار مهم برای شناخت و تخمین اثر آلودگی های پرتوزا بر سلامت افراد و محیط زیست است. طیف سنجی گاما یکی از مفیدترین روش های آنالیز کمی و کیفی نمونه ها از جمله فیلترهای هوا است. یکی از اقدامات اولیه و ضروری در انجام آنالیز نمونه ها توسط طیف سنجی گاما، کالیبره کردن این تجهیز است که نیازمند چشمه های استاندارد مناسب می باشد. هدف از این پژوهش طراحی و ساخت یک چشمه استاندارد مناسب با هندسه فیلتر و سپس کنترل کیفی و صحه گذاری آن است. به این منظور از فیلتر هوای هپای دایره ای شکل با قطر mm 60 استفاده گردید. سیستم طیف سنجی HPGe با استفاده از چشمه استاندارد ساخته شده کالیبره گردید. نتایج شمارش چشمه ساخته شده و کنترل کیفی آن صحت روش ساخت چشمه را نشان داد. صحه گذاری روش ساخت چشمه به وسیله روش اسپایک، خطای قابل قبول 8 % را نشان داد.
    کلیدواژگان: چشمه استاندارد، طیف سنجی گاما، کالیبراسیون بازده، فیلتر هوا
  • ساره ارحمی، محمد مهدی فیروزآبادی*، زهره غلامزاده صفحات 42-51

    رآکتورهای ماژولار کوچک SMR و واداشته توسط شتاب دهنده ADS به دلیل دارا بودن ویژگی های منحصر به فرد، توسط بسیاری از پژوهش گران در سراسر جهان مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرند. در این پژوهش، هدف فوتونوترونی مناسب برای رآکتور ماژولار کوچک هولوس با استفاده از کد 6/2 MCNPX طراحی و بهینه شد. بردهای تقریب کندشدگی پیوسته (CSDA) الکترون های عبوری از تانتالیم، تنگستن، جیوه، سرب و سرب- بیسموت بررسی شدند. آهنگ تولید و نشت نوترون و فوتون، مقدار ذخیره و انباشت گرمای حاصل از نوترون و فوتون در فرایند بمباران الکترونی اهدافی از جنس تانتالیم، تنگستن، جیوه، سرب و سرب- بیسموت با انرژی های الکترونی 100 تا MeV 1000 محاسبه شدند. موارد دیگری مانند بهینه سازی ابعاد هدف فوتونوترونی به ازای الکترون های 20 و MeV 200 و انتخاب انرژی بهینه الکترون های فرودی برای هدف فوتونوترونی با ابعاد بهینه نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: رآکتور ماژولار کوچک، رآکتور زیربحرانی واداشته توسط شتاب دهنده، هدف فوتونوترونی، برد CSDA، کد 6، 2 MCNPX
  • حسن زندی، معصومه فتاحی، بیژن معاونی*، حسین رسولی صفحات 52-61
    در این مقاله با بهره گیری از توابع انرژی و روش هامیلتون- لاگرانژ، مدلی از دینامیک جریان پلاسما و معادلات دینامیکی مابین آن با جریان سیم پیچ های فعال در توکامک دماوند استخراج شده است. در فرایند محاسبه پارامترهای مدل دینامیک جریان پلاسما، از محاسبات تحلیلی بر پایه قوانین فیزیکی و هم چنین روش های تخمین پارامتر مبتنی بر مدل جعبه خاکستری استفاده شده است. از داده های سه شات تجربی توکامک دماوند در حضور پلاسما به منظور تخمین پارامتر نامشخص مدل و هم چنین صحه گذاری استفاده شده است. نتایج مدل سازی جریان پلاسما بیان گر مدل دینامیکی با پارامترهای متغیر به صورت تابعی از شرایط و موقعیت مکانی پلاسما است. در این مقاله، بر اساس مدل سازی صورت گرفته، یک کنترل کننده مقاوم تناسبی- انتگرالی به منظور کنترل جریان پلاسما با استفاده از مقدار جریان سیم پیچ های مرکزی و تعادلی و نحوه تاثیر گذاری آن ها طراحی شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های تجربی بیان گر عملکرد قابل قبول سیستم کنترل طراحی شده است.
    کلیدواژگان: توکامک دماوند، دینامیک جریان پلاسما، روش هامیلتون- لاگرانژ، مدل جعبه خاکستری، کنترل کننده مقاوم
  • سحر سهرابی، میترا وصال، هدیه پازوکیان، محمود ملاباشی، محمدرضا رشیدیان وزیری* صفحات 62-70
    تابش دهی لیزری پلیمرها سبب تغییر مشخصات ساختاری سطح و خواص نوری آن ها می شود. پلی متیل متاآکریلات (PMMA) از جمله پلیمرهایی است که به دلیل دارا بودن ویژگی هایی مانند ارزان بودن و زیست سازگاری، کاربرد فراوانی در بخش های مختلف از جمله ساخت ابزارهای پزشکی ریزشاره دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر تعداد پالس و شاریدگی های بالاتر از حد آستانه لیزر گازکربنیک در ایجاد ریزساختارهای ایجاد شده بر روی سطح پلیمر PMMA و تغییر خصوصیات نوری آن، از جمله ضریب جذب، ضریب شکست و انرژی گاف نواری بوده است. نتایج به دست آمده بیانگر شکل گیری ریزساختارها بر روی سطح پلیمر PMMA در شاریدگی های بالاتر از حد آستانه لیزر گازکربنیک است. در یک شاریدگی ثابت، با افزایش تعداد پالس های برخوردی به سطح پلیمر تراکم و پهنای ریزساختارها به ترتیب افزایش و کاهش می یابند. با افزایش شاریدگی در یک تعداد پالس برخوردی ثابت نیز روند مشابهی در ریزساختارها شکل می گیرد. در بازه شاریدگی های مورد بررسی در این مطالعه، 10-50 ژول بر سانتی متر مربع، پهنای کانال های ریزساختار بین 10-150 میکرومتر اندازه گیری شده است. در تطابق با نتایج تجربی پیشین، نتایج این مطالعه بیانگر افزایش ضریب جذب، گاف نواری انرژی و ضریب شکست پلیمر PMMA پس از برهم کنش با لیزر گاز کربنیک است.
    کلیدواژگان: ریزساختارها، پلیمر PMMA، کندوسوز لیزری، لیزرپالسی گازکربنیک
  • احسان ناظمی، امیر موافقی*، بهروز رکرک، مارین دینکا، محمدحسین چوپان دستجردی صفحات 71-77

    مطالعه فرایند جذب و تبخیر سیالات در محیط های متخلخل در علومی هم چون زمین شناسی، عمران، محیط زیست و... از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از دقیق ترین روش ها برای بررسی فرایندهای مذکور، پرتونگاری نوترونی است. با توجه به سطح مقطع بالای برهم کنش نوترون های حرارتی با هیدروژن، بررسی فرایند جذب و تبخیر سیالات حاوی هیدروژن هم چون آب، نفت و... در داخل مواد متخلخل با حساسیت بالایی امکان پذیر می باشد. در این پژوهش با استفاده از تکنیک پرتونگاری نوترونی دیجیتالی بلادرنگ به بررسی روند تبخیر آب از داخل یک نمونه متخلخل ساختمانی در دمای C° 10 محیط آزمایشگاه پرداخته شده است. بدین منظور یک قطعه آجر ساختمانی به مدت 24 ساعت در آب غوطه ور گردید و سپس در مقابل باریکه نوترونی قرار داده شد. در طول 145 دقیقه زمان فعالیت رآکتور، 30 تصویر با فواصل زمانی 5 دقیقه از نمونه مرطوب ثبت گردید. تصاویر به دست آمده نشان داد که با استفاده از تکنیک به کار گرفته شده، تغییر توزیع و مقدار حجمی آب در داخل نمونه به خوبی قابل مشاهده است. هم چنین نتایج نشان داد که نسبت حجمی آب موجود در نمونه با آهنگ 4-10×94/3 درصد بر ثانیه در دمای محیط آزمایشگاه تبخیر می گردد.

    کلیدواژگان: پرتونگاری نوترونی دیجیتالی بلادرنگ، محیط متخلخل، سیالات هیدروژن دار، تبخیر
  • غزاله غنی مقدم*، سمیه رضایی، محمدجعفر جعفری، امیرحسین فرهبد صفحات 78-87
    پلاسماهای لیزری به عنوان یکی از منابع تولید لیزر پرتو ایکس نرم حایز اهمیت می باشد. قابلیت کنترل ضریب بهره پرتو خروجی و کیفیت آن از طریق کنترل پارامترهای لیزر و پلاسما از جمله مزیت های این روش است. در این پژوهش، یک پالس دمش به همراه یک پیش پالس بر روی هدف ژرمانیم به عنوان محیط فعال تقویت کننده پلاسمایی می تابد و بهره لیزر پرتو ایکس نرم در طول موج nm 6/19 محاسبه می شود. به منظور مطالعه اثر پارامترهای لیزری از قبیل شدت، پهنای پالس و اختلاف زمانی بین دو پالس از کد هیدرودینامیکی MED103 استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که برای دستیابی به بیشینه بهره لیزر پرتو ایکس نرم یک پهنای پالس بهینه برای پیش پالس و نیز پالس اصلی دمش وجود دارد. به علاوه مطابق با نتایج به دست آمده با افزایش شدت پیش پالس مقدار بهره لیزر پرتو ایکس نرم ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد در حالی که با افزایش شدت پالس اصلی دمش، این مقدار به طور پیوسته افزایش می یابد. هم چنین مناطق بهینه مکانی و زمانی بهره لیزر پرتو ایکس نرم در شرایط مختلف اختلاف زمانی دو پالس آورده شده است.
    کلیدواژگان: برهم کنش لیزر- پلاسما، ژرمانیم شبه نئون، لیزر پرتو ایکس نرم، محیط فعال پلاسمایی
  • علی حیدری چناری، سید جواد احمدی*، فاضل ضحاکی فر صفحات 88-94
    با توجه به محدود بودن ذخایر اورانیم و مزایای سوخت های توریمی نسبت به سوخت های اورانیمی، توسعه چرخه سوخت توریم در کشورهای مختلف ازجمله ایران مورد توجه قرار گرفته است. یکی از انواع سوخت های توریمی مورد استفاده در راکتورهای هست ه ای، سوخت مخلوط دی اکسید اورانیم- توریم است. نوع روش سنتز پودر، نکته ای کلیدی در کارایی بهتر و بهینه ی این سوخت در راکتور است. هدف اصلی این مطالعه، ساخت مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم با ترکیب درصد وزنی 30% تا 70% 2O(Th-U) بود. با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی اثر چهار پارامتر غلظت، زمان، درصد اولیه نیترات اورانیم- توریم در محلول و دما بررسی شد. نانوذرات سنتزشده با آنالیزهای XRD،BET ،EDS  و SEM مشخصه یابی شدند. در بهترین شرایط نمونه ی پودری با خصوصیت (15/33% تا 85/66% 2O(Th-U)) به دست آمد. نمونه بهینه دارای ذراتی با اندازه nm 25/13 و خلوص 100% بود که نشان دهنده کارایی بالای سیال فوق بحرانی برای تولید نانوذرات است. نتایج نشان داد که روش هیدروترمال فوق بحرانی عملکرد مطلوبی جهت تولید مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم دارد.
    کلیدواژگان: سوخت توریمی، هیدروترمال فوق بحرانی، همگن، نانوپودر
  • مرتضی قاسمی ترک آباد، علیرضا کشتکار*، فاضل ضحاکی فر، علی یداللهی، ادیب ظاهری صفحات 95-103
    در این پژوهش، امکان بازیابی اورانیم از محلول های آبی با استفاده از فرایند الکترودیالیز بررسی شد. اثر زمان جداسازی، اختلاف پتانسیل الکتریکی، دبی، اسیدیته، غلظت اورانیم و غلظت محلول شستشوی الکترودها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که زمان پایداری الکترودیالیز کم تر از 20 دقیقه است. با افزایش اختلاف پتانسیل الکتریکی از 5 تا V 20، جداسازی اورانیم افزایش یافت و سپس به دلیل پدیده آبکافت، ثابت ماند. به دلیل مقاومت کم تر، عملکرد مدول غشایی تک محفظه ای از مدول چندمحفظه ای مناسب تر بود. با افزایش دبی و غلظت خوراک، جداسازی اورانیم به دلیل کاهش زمان اقامت و افزایش پدیده پلاریزاسیون غلظتی کاهش یافت. افزایش اسیدیته خوراک به دلیل رقابت بین یون های اسید با اورانیم، باعث کاهش جداسازی اورانیم و افزایش شدت جریان الکتریکی گردید. با افزایش غلظت نیترات سدیم در محلول شستشوی الکترودها از 01/0 به M 25/0، درصد جداسازی اورانیم افزایش یافت. نتایج این پژوهش نشان داد که امکان بازیابی اورانیم از محلول های آبی با استفاده از فرایند الکترودیالیز وجود دارد.
    کلیدواژگان: الکترودیالیز، اورانیم، غشا، اختلاف پتانسیل الکتریکی
  • علیرضا خلیلی گلمانخانه*، رویا عباس زاده، امیر پیشکو صفحات 104-112
    علی رغم اینکه سیستم های فیزیکی بیش تر توسط معادله های دیفرانسیل معین مدل سازی می شوند، چون در اغلب موارد از اثرات تصادفی صرف نظر شده است، از این رو جواب ها با نتایج تجربی سازگار نیستند. در این پژوهش، هدف بررسی اثر اختلال تصادفی « نوفه سفید » بر روی دو مدل فیزیکی است. در ابتدا متغیرها و فرایندهای تصادفی مرور شده است. سپس به حل معادله لانگوین، که فرم کلی یک معادله تصادفی با اختلال نوفه سفید است، پرداخته شده و دو مدل تصادفی فیزیکی برای جریان الکتریکی و تابش مواد رادیواکتیو گردیده است. این کار با در نظر گرفتن جمله اختلالی نوفه سفید در معادلات دیفرانسیل معمولی مربوطه انجام می شود. با حل این معادلات تصادفی، تابع مقدار میانگین، تابع واریانس و نیز تابع فرایندهای تصادفی به دست خواهند آمد. در نهایت برای مطالعه بیش تر نتایج به دست آمده، ضمن انجام شبیه سازی، نمودارهای آن ها نمایش داده شده اند. به منظور شبیه سازی حرکت تصادفی مورد نظر، از روش مونت کارلو در محیط نرم افزارExcel  استفاده شده است.
    کلیدواژگان: فرایند تصادفی، معادله لانگوین، اختلال تصادفی، نوفه سفید
  • علی جعفری، محمدرضا عبودزاده*، مژگان شریفیان، مهدی صادقی، علی رحیمی نژاد، بهروز علیرضا پور، سعید رجبی فر صفحات 113-120

    اسکاندیم-47 در درمان رادیونوکلییدی، به ویژه در تصویربرداری برش نگاری رایانه ای تک فوتونی (SPECT) قابلیت استفاده دارد. در این پژوهش، به منظور تولید رادیونوکلیید Sc47، برهم کنش پروتونی تیتانیم طبیعی در سیکلوترون کرج مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، توابع برانگیختگی واکنش های منجر به تولید رادیونوکلیید Sc47 به همراه ناخالصی های رادیوایزوتوپی همراه آن، با استفاده از کدهای هسته ‎ای TALYS-1.9، ALICE/ASH و EMPIRE-3.2.2 ارزیابی شده است. ضخامت هدف برای بهترین محدوده ی انرژی پیشنهادی با استفاده از توان توقف های به دست آمده از کد SRIM-2013 تخمین زده شده است. بهره ی تولید نظری برای هر واکنش با استفاده از انتگرال سیمپسون محاسبه گردیده است. فویل تیتانیم طبیعی توسط باریکه ی پروتونی با انرژی MeV 5/29، در سیکلوترون کرج بمباران گردیده است. شدت جریان کلی پرتودهی شده روی هدف در پایان بمباران، μA·h 5 بوده است. از روش استخراج مایع- مایع، برای جداسازی ناخالصی های رادیوایزوتوپی استفاده شده است. کنترل کیفی با استفاده از طیف نگاری پرتو گاما انجام پذیرفته است. بازده جداسازی اسکاندیم- 47 برابر 95% به دست آمده است. نتایج تجربی به دست آمده، توافق خوبی را با نتایج شبیه سازی و داده های تجربی منتشر شده نشان می دهد.

    کلیدواژگان: اسکاندیم-47، رادیو نوکلئید، تابع برانگیختگی، سیکلوترون
  • سید علی حسینی، امیرسعید شیرانی* صفحات 121-130

    در دسترس بودن برق نیروگاه جهت بهره برداری ایمن نیروگاه های تجاری و بازیابی سیستم های ایمنی در مواقع حوادث، امری ضروری است. حادثه قطع برق خارجی نیروگاه (LOOP) یکی از حوادثی است که پس از حادثه فوکوشیما مورد توجه قرار گرفته است. اگر حادثه LOOP با روی خط آمدن دیزل ژنراتورهای واقع در سایت نیروگاه همراه نباشد، موجب وقوع حادثه قطع کامل برق نیروگاه (SBO) می گردد. در این مقاله حادثه هم زمان از دست رفتن خنک کننده در محدوده شکست های کوچک (SB-LOCA)، همراه با حادثه LOOP با در نظر گرفتن سناریو بازگشت و عدم بازگشت برق اضطراری برای شکست های mm 25، mm 50 و mm 100 با استفاده از کد ترموهیدرولیک RELAP5، مورد ارزیابی قرار گرفته است. هم چنین در ارزیابی سناریوی بازگشت برق اضطراری صورت گرفته، بازیابی برق نیروگاه در ساعت اول و دوم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این شبیه سازی نشان داد که در ساعت اول بازیابی برق اضطراری، قلب رآکتور در هر سه شکست در آستانه آسیب به سوخت قرار نمی گیرد. این در حالی است که در ساعت دوم بازیابی برق اضطراری، قلب رآکتور پیش از روی کار آمدن دیزل ژنراتور های اضطراری برای شکست های mm 25 و mm 50، در آستانه ذوب قرار می گیرد. بنابراین نتایج به دست آمده نشان می دهد که در محدوده شکست های کوچک در شرایط نبود برق نیروگاه، حداقل تا ساعت اول فرصت جهت بازیابی برق اضطراری و سیستم های ایمنی وجود دارد.

    کلیدواژگان: نیروگاه اتمی بوشهر، ارزیابی یقینی ایمنی، حادثه SB-LOCA، حادثه قطع برق خارجی نیروگاه، حادثه SBO، RELAP5
|
  • Z. Khodabandeh *, R. Sadighi Bonabi, M.H. Majlesara Pages 1-8

    A semi-classical optimization model is introduced for controlling the high-order harmonic generation process and extending the cutoff frequency. This method is capable of defining the driving laser shape interact with the F2 molecule for maximizing the cutoff frequency properly. This optimization procedure is evaluated by examining the high harmonic spectrum from the F 2 molecule irradiated by a two-color laser field. High harmonic spectrum is done using time-dependent density functional theory in a three-dimensional space. The results showed that adding two driving laser pulses with optimization could enhance the cutoff frequency by 96% compared to two driving laser pulses without optimization. In addition, this model for the F2 molecule is capable of reducing the output attosecond pulse duration from 200 as not optimized two-color laser to 135 as the optimized two-color laser.

    Keywords: High harmonic generation, Attosecond pulse
  • F. Ezazi, M.H. Mallah *, J. Karimi Sabet, A. Norouzi, A. Mahmoudian Pages 9-18

    In the present work, the performance of a square cascade in the separation phase of tellurium stable isotopes is studied. In this cascade, the selection of an appropriate feed stage, the first stage cut, and the cut of the cascade are the effective parameters. The results showed that in the various separation factors, selection of the middle feed stage leads to appropriate results. Also, if the cut of the first stage is selected in such a way that the cuts of stripping section are obtained the same, it is one of the cut-offs for which the two grouping parameters of components will have the highest possible value. Based on the selection of this cut, one of the possible strategies available through using the code-named SQCASSIM for the separation of tellurium stable isotopes to the enrichment of more than 90% is presented.

    Keywords: Squared Cascade, First Stage Cut, Stable isotope, Two Group Separation Parameter, Tellurium
  • H. Soofi, M.M.R. Seyedhabashi *, M. Mohammadian Kohal, S. Golshah Pages 19-26

    Due to the importance of Teflon in the military industries, especially the missile and aerospace industries, the study of the effect of different nuclear radiation on the physical properties of this polymer can greatly assist the fabrication and engineering process of the components used in its manufacture. In this study, Teflon tape was cut into six bands, and then five bands were irradiated with different absorbed doses of gamma radiation up to 12 kGy. Moreover, the tensile test to evaluate the mechanical properties, and the FTIR spectra to investigate the changes in the structural properties, were obtained from Teflon samples. Through the structural studies, variations such as the formation of double bond in the structure of irradiated Teflon strips were observed. Also, the reduction of the stress and the strain values ​​at the final strength and rupture point were observed by studying the mechanical parameters of the Teflon strips. It was concluded that in the irradiated Teflon strip structure, double bonds are formed which is a sign of major chain failure. Furthermore, no improvement in mechanical properties was observed.

    Keywords: Teflon, Chemical structure, Mechanical properties, Gamma Irradiation
  • H. Hosseinkhani *, M. Pishdast, J. Yazdanpanah, S.A. Ghasemi Pages 27-35

    In the present study, by using one dimensional PIC simulation, we investigate the radiation reaction (RR) effects on the plasma behaviors and self-consistent laser evolutions during the interaction of ultra-high intensity lasers (I~1022-1023 W/cm2) with near critical plasmas (one tenth to few times of the critical density). The results show that RR force has significant effects on the induced plasma disturbance and self-consistent laser evolutions. Generally, at higher intensities (~1023 W/cm2), introducing the RR effects leads to enhanced delivered electromagnetic energy to the plasma. This energy is either used to increase the mechanical energy of the plasma disturbance (increasing the effective absorption) or compensation of the radiation energy loss by ultra-violate photon emissions. At lower intensities (~1022 W/cm2), RR phenomenon mostly acts as a damping friction force, and reduces the effective absorption and the plasma wave amplitude. Though the friction effect of the RR force is conceptually well known, the observed enhanced absorption at higher intensities is a complex and anomalous nonlinear phenomenon. In addition, the presence of RR force introduces structural differences in the plasma disturbance and whence the absorption saturation. Here, along with reporting these phenomena as well as comparisons between the classical and quantum frameworks, their possible descriptions have been presented.

    Keywords: Laser Plasma Interaction, Classical radiation reaction, Quantum radiation reaction
  • H. Ranjbar, A. Yousefi * Pages 36-41
    Identifying and measuring the radioactivity of airborne particles are a necessary and very important to recognize and estimate the effect of radioactive contamination on human health and the environment. Gamma-ray spectromety is one of the most useful methods for quantitative and qualitative analysis of samples, like air filters. One of the first and necessary steps in performing sample analysis by Gamma-ray spectrometer is to calibrate this equipment, which requires appropriate standard sources. The purpose of this research is to design and manufacture a suitable standard source considering filter geometry and its quality control and validation. For this purpose, a circular HEPA air filter with a diameter of 60 mm was used. Gamma-ray spectrometry system (HPGe) was calibrated by mentioned standard source. The results of counting and quality control of the manufactured source showed the accuracy of source manufacturing method. The validation of manufacturing method by Spike method showed an acceptable error of 8%.
    Keywords: Standard source, Gamma-ray spectrometry, Efficiency Calibration, Air filter
  • S. Arhami, M. M. Firoozabadi *, Z. Gholamzadeh Pages 42-51

    Because of many special benefits of the Small Modular Reactors (SMRs) and the Accelerator Driven Subcritical Reactors (ADSRs), they are subject of a large number of studies all over the world. In the present work, the ADS photoneutron target for Holos reactor was designed and optimized by using MCNPX2.6 code. The Continuous Slowing Down Approximation (CSDA) ranges of passing electrons through tantalum, tungsten, mercury, lead and lead-bismuth were investigated. The production and leakage rates for neutrons and photons, and therefore, the deposited heat from neutrons and photons were calculated considering the electron beam bombardment of tantalum, tungsten, mercury, lead and lead-bismuth targets at beam energies of 100–1000 MeV. Other factors such as the optimization of photoneutron target dimensions for 20 and 200 MeV electron beams, and choosing of the optimal energy of incident electrons for the optimized photoneutron target were examined.

    Keywords: Small modular reactor, Accelerator driven sub-critical reactor, Photoneutron target, CSDA range, MCNPX2.6 code
  • H. Zandi, M. Fatahi, B. Moaveni *, H. Rasouli Pages 52-61
    In the present work, a dynamic model of plasma current and its relation with the currents of active coils is derived using the Hamilton-Lagrange and energy functions. Model parameters of the plasma current are calculated using the analytical approach and the parameter estimation methods. The parameter estimation is performed based on the gray-box model. The experimental data of three shots in the presence of plasma in Damavand Tokamak have been used to estimate the parameters of the model. The results of plasma current modeling show a dynamic model with variable parameters as a function of plasma conditions and plasma position. In the present work, based on the obtained dynamical model, a robust PI controller has been designed to control the plasma current using the currents of the central solenoid and equilibrium coil. The simulation results using real experimental data indicate the acceptable performance of the designed control system.
    Keywords: Damavand tokamak, Plasma Current Dynamic, Hamilton-Lagrange Method, Gray-Box Model, Robust Controller
  • S. Sohrabi, M. Vesal, H. Pazokian, M. Mollabashi, M. R. Rashidian Vaziri * Pages 62-70
    Laser irradiation of polymers leads to the change of structural and optical properties. Because of its favorable features like cheapness and biocompatibility, poly (methyl methacrylate) (PMMA) is one of those polymers that is in widespread use in different areas such as manufacturing medial microfluidic devices. The aim of the present study is to investigate the effects of the pulse number and the above-threshold fluences of the CO2 laser in the creation of microstructures on the surface of PMMA polymer and variation of its optical properties, like absorption coefficient, refractive index, and bandgap energy. The obtained results indicate the formation of microstructures on the PMMA surface at the above-threshold fluences of the CO2 laser. At a fixed fluence, the density and width of the microstructures increase and decrease by increasing the number of incident pulses, respectively. By increasing the fluence at a fixed number of incident pulses the same trend forms in the microstructures. In the range of investigated fluences in this study, between 10-50 J/cm2, the width of the microstructures is measured to be between 10-15 micrometers. Consistent with previous experimental results, the results of this study indicate the enhancement of absorption coefficient, bandgap, and refractive index of the PMMA polymer after interaction with the CO2 laser.
    Keywords: Microstructures, PMMA Polymer, laser ablation, Pulsed CO2 Laser
  • E. Nazemi, A. Movafeghi *, B. Rokrok, M. Dinca, M. H. Choopan Dastjerdi Pages 71-77

    The study of the process of absorption and evaporation of fluids in porous media is of particular importance in sciences such as geology, civil engineering, environment, etc. Neutron radiography is one of the most precise methods for investigation of the mentioned processes. Due to the high cross-section of the interaction of thermal neutrons with hydrogen, precise investigation of absorption and evaporation of fluids containing hydrogen, such as water, oil, etc., is possible. In the present work, using the real-time neutron radiography technique, the vaporization of water from a porous building sample at 10 °C in the laboratory was investigated. For this purpose, a building brick was immersed into water for 24 hours, and then was placed in front of the neutron beam. During 145 minutes of reactor operation, 30 images were recorded with a 5 minutes interval from the wet sample. The obtained images showed that using the utilized technique, the distribution variations and volumetric water content inside the sample are well visible. Also, the results indicated that the volumetric water content in the sample was evaporated with a rate of 3.94×10-4 percent per seconds in the laboratory environment.

    Keywords: Real time digital neutron radiography, Porous Media, Hydrogenous fluids, Evaporation
  • G. Ghani Moghadam *, S. Rezaei, M. J. Jafari, A. H. Farahbod Pages 78-87
    Laser produced plasma can be used as the sources of soft X-ray laser. The ability to control the laser quality and its gain coefficient by controlling laser and plasma’s parameters is one of the advantages of this method. In this study, a pump pulse assistant along with a pre-pulse is irradiated on a geranium target as the plasma active medium, thenthe gain of soft X-ray laser at wavelength 19.6 nm is calculated. In order to analyze the effect of laser parameters such as intensity, pulse length, and time delay between two pulses, MED103 hydrodynamic code has been used. The simulation results show that there is optimal pulse duration for the pre-pulse as well as the main pump pulse to achieve the maximum gain of soft X-ray laser. In addition, according to the results, by increasing the pre-pulse intensity the amount of soft X-ray laser gain initially increases and then decreases, while by enhancing the main pulse intensity, it keeps increasing. Also, the optimal spatiotemporal regions of the soft X-ray laser gain for different time delays of two pulses are given.
    Keywords: Laser-plasma Interaction, Ne-like Ge, Soft x-ray laser, Plasma active medium
  • A. H. Chenari, S.J. Ahmadi *, F. Zahakifar Pages 88-94
    Due to the limited uranium reserves and advantages of thorium fuels over uranium fuels, the development of the thorium fuel cycle in various countries including Iran, has been considered significantly. One type of thorium fuels used in nuclear reactors is a mixture of uranium dioxide and thorium. The type of powder synthesis method is a key point in improving the efficiency of this fuel in the reactor. The main objective of the present study was to achieve mixed nanoparticles of 30-70% (Th-U)O2. The effect of four parameters including concentration, time, initial percentage of uranium-thorium nitrate in solution, and temperature was studied using Taguchi's experimental design. The synthesized nanoparticles were characterized by XRD, BET, EDS, and SEM analyses. The results showed that at the best conditions, the nanoparticles were synthesized with a weight percentage of 32.28 and 67.72%, a particle size of 13.25 nm, high purity, and high surface area. Also, the results showed that the supercritical hydrothermal method has performed well for mixed nanoparticles of 30-70% (Th-U)O2 production.
    Keywords: Thorium fuel, Supercritical Hydrothermal, Homogeneous, Nano Powder
  • M. Ghasemi Torkabad, A.R. Keshtkar *, F. Zahakifar, A. Yadollahi, A. Zaheri Pages 95-103
    in the present study, the possibility of uranium recovery from aqueous solutions was investigated using electrodialysis process. Also, the effect of separation time, electrical potential difference, flow rate, acidity, uranium concentration, and concentration of electrodes wash solution were studied. The results showed that the electrodialysis process remained stable in less than 20 minutes. As the electrical potential difference rises from 5 to 20 V, the separation of uranium increased and then remained constant due to the hydrolysis phenomenon. Due to less resistance, the membrane module performance of the single-cell was more appropriate than the multi-cell module. In addition, the uranium separation was reduced by increasing the flow rate and the feed concentration, according to the reduction of residence time and increasing the concentration polarization phenomenon. Anothert result was that the increase of feed solution acidity reduced the uranium separation and increased the electric current, which can be justified by the competition between acid ions and uranium. By increasing the concentration of sodium nitrate in the electrodes wash solution from 0.01 to 0.25 M, the percentage of uranium separation increased. The results of this study showed that the recovery of the uranium from aqueous solutions using electrodialysis process is possible.
    Keywords: Electrodialysis, Uranium, Membrane, Electrical Potential Difference
  • A. Khalili Golmankhaneh *, R. Abaszade, A. Pishkoo Pages 104-112
    physical systems are mostly modeled by certain differential equations. However, in most cases random effects are omitted and therefore, the solutions are not in agreement with the experimental results. In the present work, we have investigated the effect of white noise perturbation on two physical models. At first, we have reviewed the random variables and processes and then, we have solved the Langevin equation, which is a general form of a random equation with a random white noise perturbation. We have also proposed a stochastic model for both the electric current and radiation of radioactive materials. This is done by considering the white noise perturbation sentence in the corresponding ordinary differential equations. By solving these random equations, we have obtained the mean value function, the variance function, and the random process function, as well. Finally, the results have been simulated and the corresponding diagrams presented. In order to simulate the desired random movement, the Monte Carlo method in Microsoft Excel environment was used.
    Keywords: Stochastic process, Langevin equation, Stochastic perturbation, White noise
  • A. Jafari, M. R. Aboudzadeh *, M. Sharifian, M. Sadeghi, A. Rahiminezhad, B. Alirezapour, S. Rajabifar Pages 113-120

    the Scandium-47 shows undertaking capability in therapeutic radionuclide, particularly in the single-photon emission computed tomography (SPECT) technique. In this study, for the production of the 47Sc, the proton interaction on natural titanium was investigated by the Karaj cyclotron. At first, the excitation functions for the production of 47Sc and accompanying impurities via proton bombardment of titanium targets were evaluated by three nuclear codes, TALYS-1.9, ALICE/ASH, and EMPIRE-3.2.2. The target thickness for the best range of suggested energy estimated through the stopping power using the SRIM-2013 code. The theoretical yields for each reaction were calculated using Simpson's integral. The natTi foil was irradiated by a 29.5 MeV incident proton beam in the Karaj Cyclotron.  The total current irradiated on the target was 5 μA·h at the end of the bombardment. The liquid-liquid extraction (LLX) method was employed for the separation of radiochemical impurities. Quality control was performed by γ-ray spectrometry. The separation yield of scandium-47 was 95%. The results showed good agreement with simulated and published experimental data.

    Keywords: Scandium-47, Radionuclide, Excitation Function, Cyclotron
  • S.A. Hosseini, A.S. Shirani * Pages 121-130

    The availability of current AC electrical power is essential for the safe operation and accident recovery of commercial nuclear power plants. Loss of offsite power (LOOP) considers as one of the significant post-Fukushima accidents. When the onsite diesel generators are not recovered in the power plant, the accident encounters with station blackout (SBO) situation. In this study, the emergency AC power recovery is investigated during SB-LOCA along with LOOP accident for 25 mm, 50 mm, and 100 mm breaks with RELAP5 thermal-hydronic. Likewise, in evaluating the emergency power recovery scenario, the power plant's recovery in the first and second hours has been investigated. The results showed that in the first hour of emergency power recovery, the reactor is not reached the core damage threshold in all three breaks. Meanwhile, in the second hour of emergency power recovery for 25 mm and 50 mm, the reactor core reaches to core damage threshold before the emergency diesel generators are activated. Therefore, the results show that in SB-LOCAs with a lack of emergency power recovery, there is a chance to recover emergency power and safety systems at least until the first hour.

    Keywords: Bushehr nuclear power plant, Deterministic safety assessment, SB-LOCA, Loss of offsite power, Station black-out, RELAP5