فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و دوم شماره 4 (پیاپی 98، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/08/30
  • تعداد عناوین: 15
|
  • الهه مسلمی مهنی، فرخ خوش احوال*، رضا پورایمانی، محمدامین امیرخانی دهکردی صفحات 1-8

    محاسبات آسیب ناشی از تابش نوترون برای تخمین طول عمر تاسیسات هسته ای بسیار حایز اهمیت است. هدف از این پژوهش، بررسی حساسیت میزان آسیب نسبت به طیف نوترون در ناحیه بیشینه شار از محفظه فشار می باشد. محاسبات آسیب تابشی برای سه ساختار گروه بندی انرژی مختلف در ناحیه بیشینه شار توسط کدهای SPECOMP و SPECTER صورت گرفته است. با مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی کد SPECTER و مقادیر به دست آمده از استاندارد ASTM E-693، برای سه ساختار گروه بندی انرژی WIMS، CINDER و OPENMC در ضخامت یک چهارم محفظه فشار، میزان اختلاف محاسبات به ترتیب 4-10×25/0، 4-10×75/0 و 4-10×74/1 به دست آمده است. بنابراین گروه بندی انرژی WIMS با اختلاف 4-10×25/0، میزان آسیب دقیق تری در ضخامت یک چهارم محفظه فشار رآکتور WWER 1000 را به دست می دهد. در ضخامت سه چهارم محفظه فشار (با توجه به تغییر ترکیبات ماده محفظه فشار)، میزان اختلاف محاسبات به ترتیب برابر با 4-10×43/0، 4-10×52/0و 4-10×86/1 می باشد. بنابراین در ضخامت سه چهارم محفظه فشار نیز گروه بندی انرژی WIMS با کم ترین اختلاف نسبت به مقدار استاندارد ASTM E-693 (4-10×43/0)، دقیق ترین آسیب را نسبت به دو طیف دیگر محاسبه می کند. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت محاسبات آسیب در ضخامت های مختلف گویای این واقعیت است که محاسبات آسیب نسبت به تعداد گروه انرژی نوترون بسیار حساس است و با افزایش گروه انرژی، اختلاف بین مقادیر آسیب با مقدار استاندارد ASTM E-693 کاهش یافته است. با توجه به نتایج آسیب برای ضخامت یک چهارم، میزان تنش عملکردی به وجود آمده توسط گروه بندی انرژی WIMS در مدت زمان 1، 5، 10، 15، 20، 25، 30، 35 و 40 سال کارکرد رآکتور WWER 1000 محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: آسیب تابش، کد محاسباتی SPECTER، آنالیز حساسیت، تنش عملکردی، محفظه فشار
  • سیده مریم قیاسی، عفت یاحقی*، امیر موافقی، خوزه آنتونی مادرید گارسیا صفحات 9-18

    آسیب های عمده در تابلوهای هنری شامل پارگی، خراشیدگی، تاب برداشتن و... است که به دلیل تغییرات درجه حرارت، قرارگیری در محل مرطوب و ساییدگی به وجود می آیند. تشخیص محل دقیق آسیب از طریق پرتونگاری صنعتی، که از آزمون های غیرمخرب می باشد، امکان پذیر است. تصاویر تهیه شده در آزمون پرتونگاری، به دلیل پراکندگی ذاتی پرتو ایکس، عوامل هندسی مانند اندازه چشمه پرتو، ضخامت قطعه و فاصله چشمه تا فیلم (SFD) ممکن است وضوح پایینی داشته باشند. تشخیص دقیق شکل و اندازه آسیب ها در برخی موارد با دشواری انجام می شود. روش های پردازش تصویر به عنوان ابزار کمکی برای افزایش کیفیت تصویر و تفسیر سهل تر، می توانند به کار گرفته شوند. در این پژوهش، برای شناسایی بهتر محل آسیب های تابلوهای هنری از صافی گابور که مبتنی بر تجزیه اطلاعات تصویر با کمک موجک گابور با سطح آستانه خودکار است، برای کاهش عدم وضوح و افزایش کنتراست استفاده شده است. نتایج نشان داد تصاویر بازسازی شده حاصل از این الگوریتم دارای کنتراست بهتری بوده و آسیب ها و نشانه ها واضح تر از تصویر اولیه می باشند. این روش می تواند کمک شایانی به کارشناسان مرمت برای مرمت تابلوهای هنری به شمار رود.

    کلیدواژگان: پرتونگاری صنعتی، شناسایی آسیب، تابلوهای هنری، صافی گابور، پردازش تصویر
  • ولی الله غضنفری، علی اکبر صالحی، علیرضا کشتکار*، محمدمهدی شادمان، محمدحسین عسکری صفحات 19-26

    برای افزایش عملکرد یک سانتریفیوژ گازی که در صنعت غنی سازی اورانیم استفاده می شود، میدان جریان گاز درون آن بررسی و شبیه سازی می گردد. در این مطالعه، برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور از روش دقیق و کامل معادلات ناویراستوکس با استفاده از روش CFD بهره گیری شده است. برای استفاده از روش CFD، برای اولین بار یک حلگر ضمنی کوپل شده و بر مبنای چگالی در نرم افزار اپن فوم (OpenFOAM) توسعه داده شد که از آن برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور استفاده گردید. در یک روتور نمونه، توان جداسازی با تنظیم پارامترهای دبی خوراک، فشار دیواره، گرادیان دمای دیواره و نیروی درگ اسکوپ بهبود یافت. بررسی نتایج نشان داد کمیت های عملیاتی مقدار بهینه ای دارند که در آن مقدار بهینه، توان جداسازی بیشینه شده است. برای رسیدن روتور مدل به بیشینه توان جداسازی 87/12 کیلوگرم سو 6UF بر سال، شرایط بهینه روتور در دبی خوراک 90 گرم بر ساعت، فشار دیواره 44 تور، گرادیان دمای 25 کلوین و نیروی درگ 1557 دین تعیین شد. با انجام این مطالعه گام مهمی در ارتقا عملکرد جداسازی سانتریفیوژ برداشته شده است.

    کلیدواژگان: سانتریفیوژ گازی، مطالعه پارامتریک، روش عددی، اپن فوم
  • علیرضا جوکار*، امیدرضا کاکویی، محمد لامعی رشتی صفحات 27-34

    هدف از این پژوهش، اندازه گیری پارامترهای فیزیکی موثر بر سطح مقطع دیفرانسیلی واکنش های گسیل پرتو گاما ذره - القایی در خط باریکه 45 راست شتاب دهنده واندوگراف است. ثابت مدرج سازی، ارتباط بین انرژی ذره و فرکانس NMR، با استفاده از واکنش های هسته ای مناسب تعیین شد. نمودار بازده مطلق آشکارساز HPGe در بازه 60 تا  keV10800 با استفاده از پرتوهای گامای حاصل از چشمه های پرتوزای استاندارد و پرتوهای گامای آبشاری حاصل از واکنش های گیراندازی پروتون به دست آمد. زاویه فضایی آشکارساز ذرات باردار با استفاده از دو روش متفاوت تعیین شد. با استفاده از طیف های ذرات پس پراکنده، جریان باریکه و تعداد هسته های هدف اندازه گیری شدند. هم چنین در مورد کاهش زمینه آزمایشگاه و شناسایی قله های مزاحم حاصل از واکنش های القایی با نوترون بحث شد. با ایجاد شرایط آزمایشگاهی مطلوب، عدم قطعیت سیستماتیک برای اندازه گیری سطح مقطع، کم تر از 9% تخمین زده شد.

    کلیدواژگان: شتاب دهنده واندوگراف، واکنش های گسیل پرتو گاما ذره- القایی، سطح مقطع دیفرانسیلی
  • احسان علی بیگی، زعفر ریاضی مبارکی*، امیر موافقی، مجتبی عسکری صفحات 35-43

    دقت در طراحی درمان پروتون درمانی بستگی به صحت اطلاعاتی دارد که برای محاسبه RSP بافت ها در بدن بیمار به کار می رود. این اطلاعات از تصاویر xCT و با استفاده از منحنی کالیبراسیون مورد نیاز برای تبدیل اعداد هانسفیلد به مقادیر RSP حاصل می شود. استفاده از xCT منجر به ایجاد خطا، در تخمین برد و محاسبه دز پروتون در طراحی درمان می شود. ولی با به کارگیری pCT در مد انتگرال نهشت انرژی، این خطا حذف شده و نقشه RSP بافت ها به طور مستقیم محاسبه می شود. در این مطالعه، یک سیستم مدرن تصویربرداری pCT با قابلیت ردیابی ذره به ذره، با استفاده از ابزار مونت کارلو Geant4 شبیه ‏سازی شد. هدف از این شبیه ‏سازی، بهبود رزولوشن چگالی تصاویر بافت‏ ها بدون افزایش دز می ‏باشد. فانتوم استاندارد CIRS062M با انرژی پروتون MeV 300 پرتودهی شد و مقادیر انرژی، موقعیت و جهت حرکت ذرات قبل و بعد از فانتوم توسط آشکارسازهای هسته‏ ای در فایل root ذخیره شدند. ماتریس تصویر فانتوم به صورت نقشه RSP بافت ‏ها با استفاده از سه الگوریتم تحلیلی رادون بازسازی و نتایج از نظر مقدار دز، رزولوشن چگالی و RMSE نسبت به داده های تصویر فانتوم مقایسه شد. الگوریتم پیشنهادی با اعمال تصحیح زاویه افکنده ها در سطح دز برابر، منجر به بهبود رزولوشن چگالی از 1/9% به 3/4% و RMSE از 43/26% به 81/6% شد.

    کلیدواژگان: مقطع نگاری رایانه ای پروتون، فانتوم چگالی الکترونی، CIRS062M، بازسازی، FBP
  • مسعود خواجه نوری، سید جابر صفدری، علی حقیقی اصل*، علی نوروزی صفحات 44-53
    رفتار گاز در ماشین سانتریفیوژ را می توان به دو قسمت مولکولی و پیوسته تقسیم کرد. معادله بولتزمن روشی دقیق برای بررسی رفتار گاز در تمام نواحی ماشین سانتریفیوژ به شمار می رود. یکی از روش های حل این معادله، روش DSMC می باشد. تاکنون چشمه جرمی مورد استفاده در معادله انساگر- پنکیک در ناحیه پیوسته یک چشمه فرضی بوده و پژوهشگران زیادی چشمه های جرمی فرضی مختلفی را ارایه داده اند. در پژوهش حاضر، شکل رسیدن خوراک به ناحیه پیوسته و اثرگذاری آن در مرز دو ناحیه به صورت چشمه جرمی با روش مستقیم مونت کارلو محاسبه شده و با چشمه جرمی فرضی گانزبرگر مقایسه شده است. سپس چشمه جرمی حاصل از حضور گاز سبک هیدروژن فلوراید در خوراک به صورت یک مخلوط دو جزیی (97/0=6ZUF و 03/0=ZHF)، (93/0=6ZUF و 07/0=ZHF) و (9/0=6ZUF و 1/0=ZHF) در مرز دو ناحیه محاسبه شده است. با جای گذاری تابع جریان حاصل در معادلات نفوذ انساگر- کوهن، توزیع غلظت در طول روتور محاسبه شده و در نهایت پارامترهای جداسازی و توان جداسازی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار گاز سبک در خوراک ورودی به ماشین فاکتور و توان جداسازی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مدل سازی، مونت کارلو، ناحیه مولکولی، چشمه جرمی
  • صادق یوسفی نسب، جواد کریمی ثابت*، سید جابر صفدری، الهام امینی، علی نوروزی صفحات 54-63
    برای مدل سازی رفتار گاز درون روتور یک ماشین سانتریفیوژ گازی، یک ابزار قدرتمند که به صورت موازی و با سرعت بالا، تمام محدودیت های محاسباتی یک ماشین سانتریفیوژ گازی برای اعمال تمامی محرک ها شامل اثر خوراک، اثر اسکوپ، اثر بفل و... را برای تمامی رژیم های جریان شکل گرفته پوشش دهد، موردنیاز است. به همین دلیل دسترسی به یک کد یا نرم افزار کاربردی جهت شبیه سازی رفتار گاز داخل یک ماشین سانتریفیوژ به نحوی که اثر تمامی عوامل موثر بر جداسازی در یک ماشین سانتریفیوژ اعم از چرخش روتور با سرعت بالا، محرک های حرارتی و محرک های مکانیکی در آن به خوبی لحاظ گردد، ضروری است. با توجه به پوشش دادن روش بر پایه مولکولی DSMC برای تمامی رژیم های جریان تشکیل شده در داخل ماشین سانتریفیوژ، در این پژوهش نحوه اعمال تمامی عوامل موثر در فرایند جداسازی یک ماشین سانتریفیوژ در مختصات متقارن محوری بر روی کد نوشته شده DSMC و هم چنین حل گر dsmcFOAM بیان شده و نتایج به دست آمده از کد از جمله تغییرات شعاعی فشار، شارجرمی محوری و اجزاء سرعت با نتایج به دست آمده از حل گر dsmcFOAM مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاکی از انطباق بالای نتایج کد نوشته شده و حل گر dsmcFOAM برای شبیه سازی یک ماشین سانتریفیوژ با حضور تمامی محرک های آن می باشد.
    کلیدواژگان: ماشین سانتریفیوژ، OpenFoam، کد DSMC، اثر محرک ها، جریان داخلی
  • ماریا احمدی، سید محمد متولی*، پیوند طاهرپرور صفحات 64-71

    به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که از لحاظ مکان تخلیه دز برای کربن ها وجود دارد، این مطالعه به بررسی کربن تراپی تومورهای مغزی با استفاده از ابزار 4GEANT پرداخته است. برای دیدن اثر ماده فانتوم در محاسبات دزیمتری، سه فانتوم متشکل از بافت مغز، بافت نرم و آب در نظر گرفته شد. تومور کروی شکل در مرکز مغز درنظر گرفته شده و قله براگ در مرکز تومور به دست آمد. تفاوت مکان تخلیه دز برای هر سه فانتوم متفاوت درنظر گرفته شده است به طوری که این تفاوت برای فانتوم مغز و بافت نرم حدود mm 3 و برای بافت نرم و آب حدود mm 4 است. توزیع دز عمقی ذرات ثانویه نشان می دهد که فوتون ها بخش اعظم انرژی خود را نزدیک به سطح تخلیه می کنند، در حالی که برای ذرات آلفا و پروتون در عمق فانتوم و در قله براگ رخ می دهد. هم چنین دز تخلیه شده در تومور، بیش از صد برابر دز تخلیه شده در بافت سالم مغز و ده هزار برابر بیش تر از اندام هایی مانند غده های تیموس و تیرویید است. نتایج این پژوهش تایید می کند در طراحی درمان باید بیش ترین تلاش برای استفاده از فانتوم های واقعی تر صورت پذیرد.

    کلیدواژگان: کربن تراپی، تومور مغزی، قله براگ، شبیه سازی مونت کارلو
  • مسعود پیشدست*، جمال الدین یزدان پناه، سید ابوالفضل قاسمی صفحات 72-79
    در برهم کنش لیزرهای فوق پرتوان با پلاسما، پدیده های الکترودینامیک کوانتومی از قبیل تابش فوتون های پر انرژی توسط الکترون ها، به دام اندازی واکنش تابش و یا خلق پاد ذرات می تواند سازوکار برهم کنش را تحت تاثیر قرار دهد. در این مقاله سازوکار برهم کنش لیزر با قطبش های خطی و دایروی با شدت بزرگ تر از 2W/cm 1023 با پلاسمای کم چگال در حضور نیروی واکنش تابش با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که پدیده به دام اندازی واکنش تابش برای لیزر با قطبش دایروی قوی تر از قطبش خطی است. در برهم کنش لیزر با قطبش دایروی، چگالی الکترون های به دام افتاده بزرگ تر از قطبش خطی است. هم چنین چگالی فوتون های گسیل شده توسط الکترون ها برای قطبش دایروی بزرگ تر از قطبش خطی است. برای هر دو قطبش لیزر، در زمان های بعدتر برهم کنش، لحاظ نمودن گسیل فوتون و نیروی واکنش تابش، منجر به کاهش قابل توجه انرژی قطع الکترون ها می شود. انرژی قطع فوتون های گسیل شده برای قطبش دایروی بزرگ تر از قطبش خطی است.
    کلیدواژگان: قطبش لیزر، برهم کنش لیزر- پلاسما، واکنش تابش
  • احمد لشکری*، میثم علیخانی، روح الله آهنگری شادهی، رضا صابری صفحات 80-89
    در این مقاله از روش جدیدی برای اندازه گیری ضریب راکتیویته دمایی و توان استفاده شد. در این روش میزان تغییرات راکتیویته کل قلب رآکتور در اثر افزایش دما یا توان به طور مستقیم و مستقل از ارزش و موقعیت میله های کنترل محاسیه می گردد. این موضوع باعث کاهش خطا نسبت به روش اندازه گیری از طریق موقعیت میله های کنترل شد. استفاده از این روش کاملا جدید بوده و گزارش یا مقاله ای در این زمینه گزارش نشده است. افزایش توان قلب باعث اعمال راکتیویته منفی در اثر فیدبک های دمایی می شود و بالعکس خنک کردن قلب باعث اعمال راکتیویته مثبت می شود. در این روش ابتدا رآکتور در حالت خنک کنندگی طبیعی در یک توان ثابت بحرانی می شود، سپس بعد از مدتی که تعادل گرمایی نسبی برقرار شد، با باز کردن شیر پروانه ای رآکتور رژیم خنک کنندگی از حالت طبیعی به حالت اجباری تغییر داده می شود. بدیهی است با برقراری جریان خنک کنندگی در زمان کوتاه تمام گرمای تولید شده در قلب در اثر گردش طبیعی به یک باره از بین رفته و یک راکتیویته مثبت معادل با توان رآکتور تزریق می شود. تزریق این مقدار راکتیویته باعث افزایش توان رآکتور می شود. با اندازه گیری زمان دو برابر شدن توان، مقدار راکتیویته تزریقی با استفاده از معادله inhour به دست می آید. متوسط ضریب راکتیویته توان در محدوده آزمایش های انجام شده در حدود pcm/KW 02/1 اندازه گیری شد که مقدار آن هم با نتایج مطالعات قبلی و هم نتایج شبیه سازی ها سازگار است.
    کلیدواژگان: رآکتورهای تحقیقاتی، ضریب راکتیویته توان، ضرایب راکتیویه دمایی، خنک شوندگی طبیعی
  • پرویز اشتری*، شهزاد فیضی، غلامرضا اصلانی صفحات 90-96
    رادیوایزوتوپ فلویور-18 از بمباران آب غنی شده (O218H) در سیکلوترون با بازدهی بالا تولید می شود. این آب دارای غنای O18، بیش تر از  98% بوده و به طور کامل از خارج از کشور تامین می شود. از آن جایی که در بمباران اول آن فقط چند درصد از آن در تولید اول کاسته می شود، اگر ناخالصی های شیمیایی و رادیوشیمیایی وارد شده از تولید اول را جداسازی نماییم، می توان از آن مجددا برای تولید رادیو ایزوتوپ فلویور-18، استفاده نمود. آب مصرف شده محتوی ناخالصی هایی از قبیل مواد آلی و معدنی بوده و قابل استفاده مجدد نمی باشد و بایستی برای استفاده مجدد تخلیص شود. برای تخریب مواد آلی از نور UV و جداسازی ناخالصی های معدنی از روش تبادل یونی و تقطیر دمای پایین در اتمسفر کنترل شده، استفاده می شود. در این مطالعه روش نوین تخلیص آب غنی شده مصرفی با استفاده از روش های جدید شیمیایی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت. از محصول بازیابی شده، (O218H)، جهت تست نهایی کیفیت، برای بمباران در سیکلوترون و تولید رادیوایزوتوپ فلویور-18 و در نهایت رادیوداروی F-FDG18 استفاده شد. نتایج تولید موفق رادیودارو و احراز پارامترهای کنترل کیفی رادیوداروی تولیدی، تایید دیگری برای انجام موفقیت آمیز این پژوهش بود.
    کلیدواژگان: آب غنی شده، تخلیص، F-FDG18
  • الناز خلیل زاده، محمدجعفر جعفری*، زهره دهقانی صفحات 97-104

    در این پژوهش، شکل گیری موج عقبه در برهم کنش پالس قوی لیزر با گاز با استفاده از نتایج کد شبیه سازی PIC به همراه یونیزاسیون بررسی شده و نتایج با حالتی که پالس لیزر در پلاسمای پیش فرض منتشر می شود، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که برخلاف نتایج قبلی که به دلیل ایجاد نوسانات چگالی هنگام یونیزاسیون، به راه اندازی قوی ناپایداری رامان رو به جلو و به دنبال آن به مدوله شدن قوی پالس لیزر اشاره کرده بودند، اندازه میدان عقبه تولیدی در حالت انتشار پالس لیزر در گاز نسبت به پلاسما، به شدت به شیب پالس لیزر وابسته است. علاوه بر آن برای پالس هایی با شیب تند، این دو مقدار تقریبا یکسان هستند. این در حالی است که برای پالس هایی با شیب ملایم تر، میدان عقبه در پلاسما دارای مقادیر بزرگ تری بوده و برای پالس های با شیب کم تر، دامنه میدان عقبه در گاز بزرگ تر می باشد.

    کلیدواژگان: موج عقبه، برهم کنش لیزر پلاسما، زمان خیزش پالس لیزر، ناپایداری رامان
  • پرویز اشتری*، سید یوسف فضائلی حسینی نژاد، محمدرضا کاردان صفحات 105-109
    به سبب خواص تشخیصی و درمانی برجسته نانوذرات طلا و هسته پرتوزای گالیم-68، جهت رسانش هدفمند این هسته پرتوزا به اندام های هدف، این هسته پرتوزا بر روی میزبان نانو عامل دار شده با تیوگلیکولیک اسید تثبیت شد. مراحل کنترل کیفی دقیق و آزمایش هایی نظیر RTLC، TEM، PET scan و اندازه گیری مقدار مواد رادیواکتیودر بافت با آشکارساز HPGe جهت اندازه گیری دقیق رفتارهای این نانوذرات نشان دار در محیط آزمایشگاه و درون بدن حیوانات آزمایشگاهی انجام شد. اطلاعات زیستی نانو ذرات نشان دار حاکی از تغییر عملکرد مکانیسم دفع (افزایش مثبت دفع کلیوی) و دسترسی کامل نانوذرات به تمامی اندام های حیاتی حیوانات آزمایشگاهی بود. با در نظرگرفتن ویژگی های فارماکوکینتیکی متمایز نانو ذرات طلای نشان دار نظیر توزیع مناسب در بدن، دفع سریع، پایداری ساختاری مناسب، و گردش مناسب در بدن از طریق خون، این نانوذرات نشان دار را می توان به عنوان یکی از گزینه های بالقوه و مناسب در تصویر برداری هسته ای PET جهت مقاصد تشخیصی معرفی نمود.
    کلیدواژگان: هسته پرتوزای گالیم-68، توزیع زیستی، نانو ذرات طلا، تیوگلیکولیک اسید
  • مرضیه احمدی روشن، سمیرا برنجی اردستانی*، سارا شیخ نصیری، سپیده سادات جمالی، مونا سرابی صفحات 110-119
    مصرف سبزیجات تازه نقش مهمی در ارتقای سلامتی افراد جامعه و پیشگیری از بیماری های مختلف دارد، اگرچه این محصولات مفید ناقلی مناسب برای انتقال باکتری ها، انگل ها و ویروس های بیماری زا به انسان هستند. ماندگاری این محصولات به صورت تازه بسیار محدود است و حداکثر پس از سه روز، در شرایط یخچالی قابلیت مصرف خود را از دست داده و به توده ای از ضایعات تبدیل می شوند. پرتودهی می تواند یک تیمار عملی برای اطمینان از ایمنی و افزایش ماندگاری سبزیجات تازه و امکان صادرات آن ها به بازراهای بین المللی باشد. در این پژوهش اثرات دزهای پرتودهی گاما 0، 25/0، 5/0، 75/0 و 1 کیلوگری بر کیفیت میکروبی و ایمنی تره و جعفری تازه نگه داری شده در دو دمای  °C 25 و 4 بررسی شد. نتایج نشان دادند که نمونه های نگه داری شده در دمای °C 25  به علت بار میکروبی بالا در همان دو روز اول از چرخه مطالعه حذف شدند. در نمونه های پرتودهی تا روز 8 روند کاهش بارمیکروبی وابسته به دز مشاهده شد. باکتری های بیماری زای غذایی  E.coli  وStaphylococcus aureus، هم فقط در نمونه های شاهد و kGy 25/0 حضور داشتند. بنابراین با توجه به نتایج قابل پذیرش از نظر ایمنی میکروبی و حسی و چشایی، در صنعت فراوری سبزی، پرتودهی 5/0 کیلوگری همراه با نگه داری یخچالی می تواند در افزایش ماندگاری تره و جعفری تازه در حدود 8 روز و کاهش ضایعات مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: پرتودهی گاما، تره، جعفری، میکروبی، حسی- چشایی
  • میثم کرمی وند، فاطمه محمدپور قاضی، سمانه ذوالقدری، باقر کلانتری، بهروز علیرضاپور، حسن یوسف نیا* صفحات 120-126

    رنیوم-188 به عنوان گزینه ای مناسب جهت توسعه رادیوداروهای درمانی شناخته می شود. به تازگی مولد Re188W / 188 بر پایه آلومینا در کشور تولید شده است. از آن جا که ویژگی های اصلی یک مولد نقش به سزایی در امکان یا عدم امکان بهره گیری از آن در فرایند توسعه رادیوداروها برعهده دارد، در این پژوهش، مشخصه های اصلی مولد شامل انتخاب محلول مناسب جهت شستشو، منحنی شویش و بازده شستشو تعیین شده و خلوص رادیونوکلیدی، خلوص شیمیایی و خلوص رادیوشیمیایی محصول شویش مولد مورد ارزیابی قرار گرفته است. منحنی شویش مولد نشان داد که بیش ترین غلظت اکتیویته رنیوم-188 در کسرهای 2، 3 و 4 وجود دارد که می تواند در مقاصد نشان دارسازی خاص مورد بهره بردای قرار گیرد.بازده مولد و درصد تنگستن-188 باقی مانده در محلول شسته شده از مولد به ترتیب برابر با 69 % و 4-10×76/1 % بوده که در محدوده مجاز فارماکوپه اروپا است. نتیجه بررسی خلوص شیمیایی مقادیر کم تر از ppm5 وجود یون آلومینیم در محصول شویش نشان داد. هم چنین خلوص رادیوشیمیایی محصول شویش مولد با استفاده از روش ITLC بیش از 99 % به دست آمد. به طور کلی نتایج به دست آمده از کنترل کیفی مولد 188W / 188Re تولید شده در کشور رضایت بخش بوده و امید است این مولدها نقش موثری در تولید رادیوداروهای درمانی در کشور ایفا نمایند.

    کلیدواژگان: مولد Re188W، 188، بازده شستشو، منحنی شویش، کنترل کیفی
|
  • E. Moslemi Mehni, F. Khoshahval *, R. Pour Imani, M. A. Amirkhani Dehkordi Pages 1-8

    Radiation damage calculation is very important for estimating the lifetime of nuclear power plant instruments. The purpose of the present study is to evaluate the sensitivity of the damage values to the neutron group energy, where the neutron flux rate is maximum. In the present study, we propose three neutron group energy (WIMS, CINDER, and OPENMC) to evaluate the sensitivity of radiation damage calculations. The obtained result from SPECTER code shows that the differences between these results and the standard values (ASTM E-693) for three group energy WIMS, CINDER and OPENMC are respectively 0.25E-04, 0.75E-04, and 1.74E-04 in the ¼ diameter of reactor pressure vessel (RPV). Therefore, the WIMS energy group is the most accurate spectrum compared to other spectrums in this region. Also, these differences are respectively 0.43E-04, 0.52E-04, and 1.86E-04 in the ¾ diameter of RPV. Moreover, the WIMS group energy is the most accurate spectrum in this region. This result shows that increasing the number of neutron energy group cause to reduce the difference between calculation of damage and its standard values. According to the results of calculated damage that induced by WIMS group energy in ¼ diameter of RPV, the values of yield strength at 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 and 40 years are calculated by SPECOMP and SPECTER codes.

    Keywords: Radiation damage, SPECTER code, Sensitivity Analysis, Yield strength, Reactor pressure vessel
  • S. M. Ghyasi, E. Yahaghi *, A. Movafeghi, J. A. Madrid Garcia Pages 9-18

    The significant defects in the artistic paints are rupture, scratches, and twisting, which are caused by variations in temperature, exposure to moisture, and erosion. Industrial radiography can detect the defect locations, which is a non-destructive test, can be carried out. In radiography testing (RT), the produced radiographs may suffer from some degree of blurriness and low contrast due to the inherent scattering of X-ray, geometric factors such as the size of the beam source, the thickness of the part, and the source to film distance (SFD). The diagnosis of the shapes and sizes of the damages is difficult in some cases. Image processing methods can be used as additional tools for enhancing image quality and more accessible interpretation. In the present study, a Gabor filter technique, based on wavelet analysis with an automatic threshold level, was used to reduce the fogginess of radiographs. The reconstructed images of the proposed algorithm have better contrast, and the defects and signs are more precise than the original image. This algorithm can help the restoration experts for repairing the artistic paintings.

    Keywords: Industrial radiography, Defect Identifying, Artistic Painting, Gabor filtering, Image processing
  • V. Ghazanfari, A.A Salehi, A. Keshtkar *, M. M. Shadman, M. H. Askari Pages 19-26

    In order to increase the performance of a gas centrifuge used in the uranium enrichment industry, the gas flow field inside it is studied and simulated. In the present work, the full Navier-Stokes equations using the CFD method are used to simulate the gas flow inside the rotor. For the CFD method, a density-based implicit coupling solver was developed in OpenFOAM software, which was used to simulate the gas flow inside the rotor. The separation power was improved in a sample rotor by adjusting feed flow parameters, wall pressure, wall temperature gradient, and scoop drag force. The results show that the process variable had an optimal value in which the separation power is maximum. In order to achieve the maximum separation power of 12.87 kg UF6 SWU/year, the optimum rotor conditions were determined at a feed rate of 90 g/h, wall pressure of 44 torr, the temperature gradient of 25 K, and drag force of 1557 dyne. This study can be considered an important step in improving the performance of centrifuge separation.

    Keywords: Gas Centrifuge, Parametric studies, numerical method, OpenFoam
  • A. Jokar *, O. Kakuee, M. Lamehi Rachti Pages 27-34

    The present research aims to measure the physical parameters affecting the differential cross-sections of PIGE reactions in the 45˚R beamline of the Van de Graaff accelerator. The calibration coefficient, the correlation between particle energy and NMR frequency, was determined using the relevant nuclear reactions. The absolute efficiency of the HPGe detector within the energy range of 60 to 10800 keV was obtained using the gamma rays of the standard radioactive sources and the cascade gamma rays due to the proton capture reactions.  Two different techniques determined the solid angle of the charged particle detector. Using the backscattered particles' spectra, the beam current and the number of target nuclei were calculated. Also, the necessity for reducing the laboratory background and identifying the undesired peaks due to neutron-induced reactions was discussed.  Under favorable experimental conditions, the systematic uncertainty for cross-section measurement was estimated to be less than 9%.

    Keywords: Van de Graaff Accelerator, Particle Induced Gamma-ray Emission, Differential Cross Section
  • E. Alibeigi, Z. Riazi *, A. Movafeghi, M. Askari Pages 35-43

    Accuracy in the treatment planning of proton therapy depends on the accuracy of the information used to calculate the relative stopping power of tissues in the patient's body. This information is obtained from x-ray computed tomography images using a calibration curve to convert Hansfield numbers to relative stopping power values. Using x-ray computed tomography images leads to errors in estimating the proton range and the proton dose distribution in the treatment plan program. But applying the proton computed tomography eliminates this error and directly calculates the relative stopping power map of the tissues. In the present study, a modern proton computed tomography imaging system was simulated using the Monte Carlo Geant4 toolkit by tracing particle-to-particle trajectory. The purpose of this simulation was the improvement of density resolution of tissue without dose increment. The standard CIRS 062M phantom was irradiated with a 300 MeV proton beam. The energy, position, and direction of particle movement values before and after the phantom were stored in the root file by nuclear detectors. The image matrix phantom was reconstructed as a relative stopping power map using three radon analytical algorithms. The comparison was made regarding dose, density resolution, and RMSE concerning real phantom image data. The proposed algorithm improved the density resolution from 9.1% to 4.3% and RMSE from 26.43% to 6.81% by correcting the angles of the projections at the same dose level.

    Keywords: pCT, Electron Density Phantom, CIRS062M, Reconstruction, FBP
  • M. Khajenoori, S.J. Safdari, A. Haghighi Asl *, A. Norouzi Pages 44-53
    The gas behavior within a centrifuge machine can be divided into molecular and continuum. The Boltzmann equation is an accurate method for studying the behavior of gas in all areas of a centrifuge. DSMC is one of the methods for solving the Boltzmann equation. In the literature published so far, a presumptive source has been considered the mass source used in the Onsager-Pancake equation in the continuum region. The researchers have presented various presumptive mass sources. In the present work, the feed reaching form to continuum region and its effect on the border between the two areas in the mass source form was calculated using the direct Monte Carlo method. The results were compared with Gunzburger's presumptive mass source. Moreover, the mass source obtained from the presence of hydrogen fluoride light gas in the feed was calculated at the border of two regions as a two-component mixture (ZUF6=0.97, ZHF=0.03), (ZUF6=0.93, ZHF=0.07) and (ZUF6=0.9, ZHF=0.1). The concentration distribution along the rotor was calculated by inserting the obtained flow function into the Onsager-Cohen diffusion equations. Finally, the separation parameters and the separation power were calculated. The results show that the separation factor and the separation power decrease by increasing the light gas amount in the feed entering the machine.
    Keywords: Modeling, Monte Carlo, Molecular reign, Mass source
  • S. Yousefi Nasab, J. Karimi Sabet *, J. Safdari, E. Amini, A. Norouzi Pages 54-63
    To model a gas behavior within a centrifuge machine, a powerful tool is required similarly. With high-speed cover, all the computational limitations for applying the influential derives such as feed, scoop, baffle effects, etc., formed flow regimes. Therefore, achieving an applicable code or software to simulate the gas behavior within a centrifuge machine to investigate the effect of the derives on the separation in a centrifuge machine, including high-speed rotation, temperature, and mechanical derives, is required. Considering the fact of covering the method based on the molecular DSMC for the all formed flow regimes within the centrifuge machine, in the present work, the method of applying the all influential factors in a separation process of a centrifuge machine in the axial symmetric coordinates on the written code of DSMC and also the dsmcFOAM solver have been studies. The results have been compared with those obtained from the code, including pressure radial changes, axial mass flux, velocity components, and dsmcFOAM solver. A good agreement was found between the results corresponding to the written code and dsmcFOAM solver to simulate a centrifuge machine in the presence of all the parameters.
    Keywords: Centrifuge machine, OpenFoam, DSMC code, Derive effects, internal flow
  • M. Ahmadi, S.M. Motevalli *, P. Taherparvar Pages 64-71

    Due to the unique properties of carbons in depth-dose deposition, this study investigated the carbon therapy of brain tumors using the Geant4 toolkit. To see the effect of phantom material on the dose calculations, three phantoms consisting of realistic brain tissue, soft tissue, and water were considered. The spherical tumor was considered at the center of the brain and the Bragg peak was calculated at the center of the tumor. The dose deposition in depth was different for all three phantoms, so that this difference is about 3 mm for the Bragg peak in the brain phantom and soft tissue phantom, and about 4 mm for the Bragg peak in the soft tissue and water. The depth dose distribution of the secondary particles indicates that the photons deposit most of their dose close to the surface, while for alpha and protons it depends on the Bragg peak depth. Also, the deposited dose in the tumor is more than one hundred times larger than the deposited dose in the brain healthy tissue, and ten thousand times higher than the organs such as the thymus gland and thyroid. The results of this investigation confirmed that more effort should be made to use more realistic phantoms in treatment design.

    Keywords: Carbon therapy, Brain tumor, Bragg peak, Monte Carlo Simulation
  • M. Pishdast *, J. Yazdanpanah, S.A. Ghasemi Pages 72-79
    In ultra-high power laser interaction with plasma, quantum electrodynamics phenomena such as high energy photon emission by electrons, radiation reaction trapping, and anti-particle creation can affect the interaction mechanism. In the present work, the interaction mechanism of the circular and linear laser with an intensity higher than 1023 W/cm2 with rarified plasma in the presence of the radiation reaction force has been investigated using particle in cell simulation. The results indicate that radiation reaction trapping for circular polarization is more effective than the linear one. Also, photons emitted by electrons have a higher density for circular polarization. For both polarizations, at later times of the interaction, considering photon emission and radiation reaction effects lead to the significant decrement of the cut-off energy of electrons. The cut-off energy of the emitted photons for circular polarization is higher than that of linear polarization.
    Keywords: Laser Polarization, Laser-plasma Interaction, Radiation Reaction
  • A. Lashkari *, M. Alikhani, R. Ahangari, R. Saberi Pages 80-89
    This paper uses a new technique to measure the power and temperature reactivity coefficients. In this method, the core reactivity changes due to the modifications in the power or temperature directly. The values of these coefficients are independent of the worth and positions of the control rods. This method is completely new and no report or article has been reported in this field. Increasing the core power causes negative reactivity due to the temperature feedback, and cooling the core makes positive reactivity. In this method, TRR is critical at constant power in natural cooling mode. After getting a relative equilibrium in inlet and outlet coolant temperature, the fly valve of the reactor is opened, so that the cooling mode of TRR changes from natural to the forced mode. Obviously, by establishing a cooling flow in a short time, all produced heat in the natural mode is removed by forced, then a positive reactivity is inserted. As a result, the positive reactivity increases the reactor power. By measuring the doubling time of the power growing, the value of the inserted reactivity is obtained using inhour equation in each initial power. The mean value of the power reactivity coefficient in TRR is about 1.02 pcm / kW that agrees with both results of the previous and recent simulations.
    Keywords: Research reactors, power reactivity coefficient, Temperature reactivity coefficients, natural cooling, MTR, PC code
  • P. Ashtari *, Sh. Feizi, Gh. Aslani Pages 90-96
    The 18F radioisotope is produced via the enriched water (H218O) bombardment with a high cyclotron yield. The 18O enrichment value of the water is more than 98% and has been imported from abroad. Hence, only a few percentages of enriched water are used in the first bombardment; the recovered water can be used to produce 18F after removing the chemical and radiochemical impurities. The used water contains organic and inorganic impurities, which should be removed before re-usage. In order to remove organic and inorganic impurities, ultraviolet irradiation and ionic exchange methods were applied in addition to low-temperature condensation in a controlled atmosphere. This study introduced a novel method for purification of used enriched water using chemical and physical methods. The purified enriched water was used for bombardment in cyclotron. Production of 18F radioisotope, and finally the production of 18F-FDG along with the QC test were performed. The qualified results of the 18F-FDG production and its QC tests, confirmed the successful purification of the enriched water.
    Keywords: Enriched Water, Purification, 18F-FDG
  • E. Khalilzadeh, M.J. Jafari *, Z. Dehghany Pages 97-104

    In the present work, the formation of the wakefield during the interaction of intense laser pulse with a gas medium has been investigated by using PIC simulation code, including the ionization process. The results have been compared with those corresponding to the case of the pre-formed plasma medium. Although in previously published works, the strong launch of forwarding Raman's instability was shown to be as a result of plasma density fluctuations during ionization and the subsequent strong laser pulse modulation, our results indicate that the wakefield amplitude in gas in comparison with plasma considerably depends on the laser pulse shape. For laser pulse with a high slope, the amplitude of the wake electric field is quite the same in gas and plasma mediums. However, as the slope of the laser pulse decreases (soft slope), the wakefield is generated with a larger amplitude in the plasma. A further decrease in the laser pulse slope leads to a larger wake electric field in gas than in a plasma environment.

    Keywords: Wake field, Laser-plasma Interaction, Pulse rise time, Raman instability
  • P. Ashtari *, S.Y. Fazaeli Hoseini Nejad, M. Kardan Pages 105-109
    Due to fascinating theranostic properties of Gold-nanoparticles and Ga-68 radionuclide, 68Ga was grafted on thioglycolic acid (TGA)-functionalized nano host, in order to target the delivery of the radionuclide to targeted organs. In order to have precise evaluation of the behavior of the labeled nano particles in in-vitro and in-vivo experiments, measurement of the radioactivity in tissue with HPGe detector, and precise quality control tests including RTLC, TEM, PET-Scan, were done as well. Biological information of the nano particles shows outstanding changes in excretion mechanism (increasing urinary tract excretion) and complete transfer of nanoparticles to all vital organs of the rodents. Regarding to the outstanding pharmacokinetics properties of these labeled gold nanoparticles such as proper biodistribution, fast excretion, high structural stability, and proper blood circulation, these labeled nanoparticles can be introduced as a potential candidate for diagnostic PET nuclear imaging.
    Keywords: Ga-68 radionuclide, Biodistribution, Gold Nanoparticles, thioglycolic acid
  • M. Ahmadi Roshan, S. Berenji Ardestani *, S. Sheikh Nasiri, S.S. Jamali, M. Sarabi Pages 110-119
    The consumption of fresh fruits and vegetables plays an important role in promoting the general public's health and preventing various diseases. However, these useful products can be a good carrier for transmitting bacteria, parasites, and pathogens to humans. The shelf life of these products is very limited and, after three days of storage under refrigerated conditions, they will lose their consumption and change to a bulk of food waste. Irradiation can be a suitable treatment to ensure safety, increase the shelf-life of fresh vegetables, and create the possibility of exporting them to international markets. In this study, the effects of irradiation doses at 0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1 kGy on microbial quality and safety of fresh leek and parsley vegetables preserved at 25 and 4 °C were investigated. This study showed that the samples stored at 25°C due to high microbial load in the first two days were removed from the study cycle. In irradiated samples, until the eighth day, a dose-dependent reduction of the microbial load was observed. Foodborne pathogenic bacteria including E.coli and Staphylococcus aureus were present only in control and 0.25 kGy irradiated samples. Therefore, considering acceptable results in terms of microbial safety and sensory assays, in fresh leafy vegetables processing industry, gamma irradiation at a dose of 0.5 kGy with keeping at 4 °C, can enhance shelf life up to 8 days and decrease wastes of vegetables including leek, parsley.
    Keywords: Gamma Irradiation, Leek, Parsley, Microbial, Sensory
  • M. Karamivand, F. Mohammadpour Ghazi, S. Zolghadri, B. Kalantari, B. Alirezapour, H. Yousefnia * Pages 120-126

    Rhenium-188 is known as a suitable candidate for the development of therapeutic radiopharmaceuticals. Recently, an alumina-based 188W / 188Re generator has been produced in the country. Owing to that, the main features of a generator will play an important role in the possibility or impossibility of using it in the process of radiopharmaceutical development. In the present study, the generator's main characteristics, including the selection of the appropriate washing solution, the washing curve, and efficiency, were determined. Also, the radionuclide purity, chemical purity, and radiochemical purity of the generator washing product were evaluated. The washing curve of the generator showed that the highest concentration of rhenium-188 activity is present in fractions 2, 3, and 4, which can be used for particular labeling purposes. The yield of the generator and the percentage of tungsten-188 remaining in the solution washed from the generator are 69% and 1.76 × 10-4%, respectively, which is within the acceptable range of European Pharmacopoeia. The result of chemical purity indicates the presence of aluminum ions of less than five ppm in the washing product of the generator. Also, the radiochemical purity of the washing product of the generator was higher than 99% using the ITLC method. In general, the obtained results from the quality control of the 188W / 188Re generator produced in the country are satisfactory. It is hoped that these generators will play a useful role in producing therapeutic radiopharmaceuticals in the country.

    Keywords: 88W, 188Re generator, Elution Yield, Elution Profile, Quality Control