فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - سال سی و یکم شماره 4 (پیاپی 54، زمستان 1389)

مجله علوم و فنون هسته ای
سال سی و یکم شماره 4 (پیاپی 54، زمستان 1389)

  • 68 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1390/02/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • فرشاد قاسمی، فریدون عباسی دوانی، محمد لامعی رشتی، حامد شاکر صفحات 1-9
    اجرای پروژه ی طراحی و ساخت شتاب دهنده ی خطی الکترون توسط وزارت علوم، تحقیقات و فن آوری، به عهده ی پژوهشگاه دانش های بنیادی گذاشته شده است. هدف تحقیقات جاری دست یابی به دانش و فن آوری ساخت اجزای شتاب دهنده ی خطی است که یکی از مولفه های آن، خوشه ساز است. در این مقاله دو نوع خوشه ساز معرفی شده و یکی از آن ها یعنی خوشه ساز نوع بارگذاری شده با صفحه برای طراحی و ساخت انتخاب شده است. با مطالعه ی حرکت الکترون ها در میدان مابین روزنه ی صفحه ها و استفاده از معادلات حاکم بر تئوری موج برهای بارگذاری شده با صفحه، ابعاد خوشه ساز موردنظر این طرح به دست آمده است. در محاسبات و برای شبیه سازی از نرم افزار MATLAB و کد SUPERFISH استفاده شده و گستره ی فازی ورودی و خروجی این طراحی، به ترتیب، برابر 348 و 50 درجه تعیین گردیده است. این، به ضریب خوشه سازی حدود 7 می انجامد که مقدار مناسبی برای این نوع خوشه ساز ها است.
    کلیدواژگان: شتاب دهنده ی خطی الکترون، خوشه ساز، موج بر بارگذاری شده با صفحه، کد سوپرفیش
  • محمدمحسن کلاهدوز، علی ابوطالبی، فرید شیخ الاسلام صفحات 10-18
    در این مقاله، هدف، محاسبه ی میدان در انتهای یک مسیر باردار در آشکارساز سونش الکتروشیمیایی ردپای هسته ای می باشد. برای حل این مسئله از حل عددی معادله ی لاپلاس استفاده شده است. با حل این معادله و با در نظر گرفتن یک پتانسیل مشخص و معین در یک ناحیه ی مرزی می توان علاوه بر محاسبه ی شدت میدان در انتهای مسیر باردار، عوامل موثر بر شدت میدان را مورد بررسی قرار داد.
    کلیدواژگان: سونش الکتروشیمیایی، آشکارساز ردپای هسته ای، معادله ی لاپلاس
  • سیده زهرا اسلامی راد، مجتبی شمسایی، رضا قلی پورپیوندی، محمد قنادی مراغه، علی بهرامی سامانی، سیمین دخت شیروانی صفحات 19-24
    تولید Sm153 از بمباران نوترونی هدف ساماریم طبیعی، تولید ناخالصی های Eu154،155،156 را به دنبال دارد. بنابراین میزان و روش جداسازی این ناخالصی ها حایز اهمیت است. این مقاله جداسازی Sm153 از ایزوتوپ های Eu با استفاده از روش کروماتوگرافی تبادل یون را مورد مطالعه قرار می دهد. ساماریم طبیعی به صورت پودر اکسید آن (3O2Sm) در نیتریک اسید حل و در داخل محفظه ی آلومینیمی در رآکتور MW5 تهران با شار نوترونی 1-S2-cm1013×5 پرتودهی شد. نمونه ی پرتودهی شده در هیدروکلریک اسید حل و به ستون کروماتوگرافی حاوی رزین Dowex-50Wx8 با اندازه ی ذرات 200 تا 400 مش تزریق و Sm153 با بهره ی جداسازی بیش از 65% و خلوص رادیونوکلیدی 8/99% از ناخالصی های Eu جداسازی شد.
    کلیدواژگان: رادیونوکلید، ساماریم، 153، خلوص رادیونوکلیدی، جداسازی، رزین Dowex، 50Wx8، کروماتوگرافی تبادل یون
  • کاظم فاطمی، رسول سیاری، حمیدرضا مهاجرانی، محمدرضا رضوانیان زاده، محمدرضا قاسمی، رضا شفیعی، امید قیصری صفحات 25-36
    در کار پژوهشی ای که مقاله ی حاضر حاصل آن است، جداسازی یون های اورانیل و فلورید از محلول های حاوی مقادیر زیاد یون های نیترات و فلورید به روش های بستر متحرک و بستر ثابت توسط گاما- آلومینا مورد تحقیق قرار گرفته است. در این بررسی تاثیر چند پارامتر اساسی از جمله وزن گاما- آلومینا، دانه بندی آن و pH محیط بر جداسازی هم زمان یون های اورانیل و فلورید از محلول های حاوی -3NO و -F مطالعه و شرایط عملیاتی بهینه سازی شده است. در آزمایش های روش ستونی، غلظت اورانیم با استفاده گاما- آلومینای مرک تا حد 50 میکروگرم بر لیتر و با آلومینای صنعتی تا 3/1 میلی گرم بر لیتر و غلظت یون های فلورید در محلول دور ریز توسط هر دو نوع گاما-آلومینا تا 25 میلی گرم بر لیتر کاهش یافت. در فرایند بستر متحرک حداکثر 3 درصد اورانیم و 85 درصد یون های فلورید جذب گاما- آلومینا شد. با جذب شیمیایی یون های فلورید از محلول به روش بستر متحرک، شرایط استخراج برای اورانیم با استفاده از روش استخراج حلالی با تری بوتیل فسفات که تا قبل از این جداسازی به تناسب حجم محلول به حدود 800 متر مکعب نیتریک اسید نیاز داشت، فراهم شد. این، نشان گر اهمیت و کارآیی روش است. اثر پارامترهای جذب بر روی واجذبی یون های اورانیل و فلورید نیز نقطه به نقطه بررسی و محدوده ی بهینه ی واجذبی این یون ها در حضور محلول سدیم کربنات تعیین شد. عملیات بازیابی اورانیم جذب شده در ستون به وسیله ی محلول های سولفوریک و نیتریک اسید با pH برابر یک و محلول سدیم کربنات و آمونیم بی کربنات به آسانی انجام شد و توسط محلول سدیم کربنات و سولفوریک اسید 99% اورانیم از ستون بازیابی شد.
    کلیدواژگان: گاما، آلومینا، اورانیم، فلورید، نیترات، رزین آنیونی، سیلیکاژل، استخراج حلالی، بستر ثابت، بستر متحرک
  • محمود اسکندری نسب، سعید علمدار میلانی، عباس سام صفحات 37-43
    با توجه به عیار پایین توریم و اورانیم در سنگ معدن زریگان، انجام عملیات کانه آرایی در قبل از تخلیص نهایی ضروری است. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس (XRD) نمونه ی معرف سنگ معدن زریگان نشان داد که این سنگ معدن حاوی مقادیر زیادی فلدسپات، کوارتز، هماتیت، تیتانومنیتیت و مقداری عناصر نادر خاکی می باشد. پس از خردایش سنگ توسط سنگ شکن فکی، خروجی آن برای رسیدن به درجه ی آزادی مطلوب به وسیله آسیای گلوله ای، تا ابعاد 85 میکرون آسیا شد. سپس با انجام جدایش ثقلی بر روی آن با استفاده از میز لرزان، حدود 95 درصد سیلیس آن خارج شد. به دنبال آن، بخش سنگین میز تحت جداسازی مغناطیسی شدت- بالا قرار گرفته و کنسانتره ی مغناطیسی آن به وسیله ی جداکننده ی مغناطیسی شدت- پایین جداسازی گردید. در ادامه، خروجی جداکننده ی مغناطیسی شدت- پایین تحت جداسازی الکتریکی قرار گرفت. عیار توریم و اورانیم در کنسانتره ی نهایی بخش غیرمغناطیسی شدت- بالا، به ترتیب، به 4000 و 5000 گرم در تن افزایش یافت. این در حالی است که تنها 15 درصد وزنی خوراک اولیه به این بخش انتقال یافت. این، به کاهش قابل ملاحظه ی مصرف اسید و افزایش راندمان عملیات فروشویی منجر خواهد شد. نهایتا، مدار کانه آرایی به صورت سنگ شکن فکی/آسیای گلوله ای/میز لرزان/جداکننده ی مغناطیسی شدت- بالا/جداکننده ی مغناطیسی شدت- پایین/ و جداکننده ی الکتریکی پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: کانه آرایی، توریم، اورانیم، زریگان، جداسازی مغناطیسی، جداسازی الکتریکی، جدایش ثقلی
  • یادداشت علمی و فنی
  • منصور جعفری زاده، سیدمهدی حسینی پویا، بهنام فیروزی، علیرضا کمالی شرودانی، خیرالله محمدی صفحات 44-48
    این پژوهش مبتنی بر برخی از آزمون های نوعی بوده است که بر روی نمونه دزیمتر چند بلوری (polycrystal) LiF: Mg،Ti ساخته شده در ایران انجام شده است. این آزمون ها شامل آزمون های حساسیت، یکنواختی نمونه ها، خطی بودن، تکرارپذیری، کم ترین دز قابل اندازه گیری (MMD) ، دز ذاتی و دز باقی مانده بودند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نمونه های تحت آزمون از نظر کم ترین دز قابل اندازه گیری، دز ذاتی و دز باقی مانده معیارهای استانداردهای 61066IEC و 668ASTM E را کاملا برآورده می نمایند اما در خصوص یک نواختی، خطی بودن و تکرارپذیری اندکی از این معیارها فاصله دارند. هم چنین میزان حساسیت آن ها 92/0 نمونه ی استاندارد دزیمتر LiF: Mg،Ti هارشا با نام تجاری 100-TLD می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که نمونه ی ساخته شده برای دزیمتری فردی و محیطی معمول، و هم چنین در دزیمتری پزشکی با در نظر گرفتن دقت موردنظر مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: دزیمتری، فلورید لیتیوم، ترمولومینسانس، 61066IEC آزمون های نوعی، استاندارد
  • داود جمالی، حسن مدنی صفحات 49-56
    مدل سازی درست واریوگرام غیرجهتی و کلی عیار یک کانسار، نقش بسیار مهمی را در نتایج مربوط به تخمین سه بعدی عیار و در نتیجه در توزیع آن در بلوک های تخمینی، ایفا می کند. کانسارهای اورانیم با توجه به تغییرپذیری زیاد عیار، اهمیت مدل سازی مناسب واریوگرام را بیش تر نمایان می سازند. در این تحقیق، براساس مجموعه ای از مدل های برازش شده بر روی واریوگرام تجربی داده های عیار اورانیم مربوط به کمپوزیت های 5/0 متری، حاصل از تجزیه ی مغزه های حفاری بر روی کانسار اورانیم خشومی و انجام آزمون اعتبار متقابل، مناسب ترین مدل انتخاب و تاثیر نتایج مناسب حاصل از مدل های چند ساختاری در مقایسه با سایر مدل های معمول، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی اعتبار مدل ها، آزمون اعتبار متقابل به کار رفت، طی آن و براساس مجموعه ای از شاخص ها چون میانگین اختلاف ها، اختلاف دو واریانس مقادیر تخمینی و واریانس داده های خام، به منظور تعیین صحت اعتبار مدل برازش شده، نتیجه گیری شد که مدل کروی دو ساختاری اعتبار بیش تری دارد و لذا اهمیت توجه به ساختارهای کوچک در مدل سازی واریوگرام، به ویژه برای کانسارهای اورانیم، بیش تر نمایان شد.
    کلیدواژگان: واریوگرام غیرجهتی، ذخیره های اورانیم، روش اعتبار متقابل، ناهمسانگردی، مدل های ساختاری
|
  • F. Ghasemi, F. Abbasi Davani*, M. Lamehi Rashti, H. Shaker Pages 1-9
    The project of design and construction of linear electron accelerator is being performed by the Ministry of Science, Research and Technology and Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM). The aim of the current research is to achieve the knowledge and the technology of manufacturing the components of linear accelerator; one of these components is buncher. In this paper, two types of bunchers are introduced, while the disk-loaded type has been selected to be fabricated. Studying the electrons motion in the field through the aperture of the disks and using the equations of disk-loaded waveguide theory, the dimensions of the desired buncher for this project were obtained. MATLAB software and SUPERFISH code were used in calculations and simulations. The design led to the initial and final phase ranges of 348 degrees and 50 degrees, respectively. The mentioned values for the initial and final phase ranges resulted in a bunching factor of about 7 that is appropriate for this type of the bunchers.
    Keywords: E-Linac, Buncher, Disk-Loaded Waveguide, SUPERFISH
  • M. Kolahdooz*, A. Abotalebi, F. Sheikh Aleslam Pages 10-18
    The goal of this article is calculation of the electric field at the end of loaded path in solid- state track detectors. For the calculation, Laplace-Equation has been solved numerically. By solving the equation, upon considering a specific potential at the boundary of the region, in addition to calculating the electric field at the end of path, the parameters which are affecting the electric field have also been investigated.
    Keywords: Solid State Nuclear Track Detector (SSNTD), Laplace Equations
  • S.Z. Islami Rad*, M. Shamsaei, R. Gholipour Peyvandi, M. Ghannadi Maragheh, A. Bahrami Samani, S. Shirvani Pages 19-24
    The 153Sm production by neutron bombardment of a natural samarium target produces 154,155,156Eu impurities. Therefore, it is important to investigate amount of impurities and their separation methods. In this study, 153Sm was separated from Eu radioisotopes by ion exchange chromatography. Natural Sm2O3 powder was dissolved in HNO3 and encapsulated in aluminum foils. The target was irradiated by the Tehran 5MW Research Reactor with the neutron flux of 5´1013 n cm-2 s-1. The irradiated target was dissolved in HCl and was injected into a chromatography column that was packed with Dowex-50Wx8, 200-400 mesh resin. As a result, 153Sm was separated with the recovery yield of more than 65% with a purity better than 99.8% from Eu impurities.
    Keywords: Radionuclide, Samarium-153, Radionuclide Purity, Separation, Dowex-50Wx8 Resin, Ion Exchange Chromatography
  • K. Fatemi, R. Sayyari*, H.R. Mohajerani, M.R. Rezvaniyanzadeh, M.R. Ghasemi, R. Shafiei, O. Gheysari Pages 25-36
    In this research, separation of fluoride and uranyl ions from high content nitrate and fluoride solution, by γ-Alumina in moving and fixed bed methods, has been studied. In this investigation, the effect of some principal parameters such as, alumina weight, its particle size, and pH on the efficiency of separation of these ions from uranium solution, has been optimized. In the moving bed process, in fact, for decreasing pH, the best and economical condition for uranium extraction by solvent extraction process with TBP has been made available, and therefore it leads to save 800m3 HNO3 as a good advantage. In addition, in the fixed bed process, at an optimum pH, the concentration of uranyl and fluoride ions in the final raffinate decreased for uranium in a range of 50 ppb to 1.3 mg/L, and 170 ppb for fluoride. The effect of adsorption parameters on desorption of these ions was investigated and optimized by sodium carbonate solution. Uranium desorption from the column by sulfuric and nitric acid and sodium carbonate solution was carried out easily, and by sulfuric and sodium carbonate solution 99% recovery was obtained.
    Keywords: γ-Alumina, Uranium, Fluoride, Nitrate, Anionic Resin, Column Bed, Moving Bed, Silicagel, Solvent Extraction
  • M. Eskandari Nasab, S. Alamdar Milani*, A. Sam Pages 37-43
    Because of low grade of thorium and uranium in the Zarigan mineral deposit, the
    pre-concentration operation prior to leaching is necessary. From X-ray diffraction analysis results, it was clear that this ore has large amount of other minerals such as Feldespat, Quartz, Hematite, Titanomagnetite, and rare earths. In this paper the thorium enhancement grade in Zarigan deposit by using gravity, magnetic and electrical separations methods is reported. The output of a Jaw crusher was ground to 85 micron by using ball mill. Then about 95% of SiO2 was separated by using shaking table separation. The heavy concentrate of shaking table was processed by a high intensity magnetic separator and then the magnetic concentrate separated by a low intensity magnetic separator. Finally, the non magnetic concentrate of low magnetic separator was processed with the electrical separation. The grades of thorium and uranium in the non magnetic concentrate of low magnetic separator were increased to 4000 and 5000 ppm, respectively where only 15% of the initial feed (ore) was transferred to this concentrate. Therefore, this resulted in a decrease of acid consumption in the leaching processes and the efficiency enhancement of the process. The pre-treatment circuit of this ore was designed as Jaw crusher/ball mill/shaking table/high-magnetic separator/low-magnetic separator/electrical separator, respectively.
    Keywords: Pre Concentration, Thorium, Uranium, Zarigan, Gravity Separation, Magnetic Separation, Electrical Separation
  • M. Jafarizadeh, S.M. Hosseini Pooya*, B. Firoozi, A.R. Kamali Shoroodani, Kh. Mohammadi Pages 44-48
    In this investigation, the standard type tests performed on the LiF:Mg,Ti chip samples which have been produced in Iran. The dosimetry tests are consisting of sensitivity, homogeneity, linearity, reproducibility, minimum measurable dose (MMD), self and residual doses. The obtained results show that some of the tests such as sensitivity, minimum measureable dose, self and residual doses fulfill the criteria given by IEC 61066 and ASTM E668 standards; however, the remaining tests show some discrepancies in comparison with the standards. Also the sensitivity was measured to be 0.92 of that of commercially available TLD-100 (Harshaw) sample. So, the produced LiF:Mg,Ti dosimeter can be used in a routine personal/environmental and medical dosimetry with considering its precision.
    Keywords: Dosimetry, Lithium Florid, Thermoluminescence, IEC 61066 Standard, Type Tests
  • D. Jamali Esfahlan*, H. Madani Pages 49-56
    Accurate modeling of omni-directional assay variograms for a deposit, plays a very significant role in the results of 3-D assay estimation and therefore its distribution within the estimation blocks. The high grade variations in uranium deposits render the significance of accurate variogram modeling. By this research, some models have been fitted to the experimental variograms with 0.5 meter composited uranium assay data, resulted from chemical analysis of drill core samples, from a uranium deposit. Reciprocal validation test has been applied for selection and evaluating the effect of suitable results, from multi-structural models in compare with other proper types of models. Validity study of the models is conducted through the reciprocal validation test, based on a series of criteria such as the average of differences and the difference of estimated values and raw data, in order to determine the validity accuracy of the fitted model. It is concluded that the dual-structure spherical model has a higher validity and furthermore reveals the significance of minor structures in variogram modeling, specifically for uranium deposits.
    Keywords: Omni-Directional Variogram, Uranium Deposits, Cross Validation Method, Anisotropy, Structural Models
  • J. Jafari*, S. Khakshournia Pages 57-62
    Tehran Research Reactor (T.R.R.) is a pool-type, 5 MW thermal research reactor. One probable event is that if some external objects or debris fall down into the reactor core and cause obstruction of the coolant flow through one of the fuel assemblies, decreasing the surface flow area, ceases the coolant flow, and also raises the fuel and sheaths temperature. Thermal hydraulic analysis of this event has been studied using RELAP5 system code. This report is related to the partial and total obstruction of a single Fuel Element (F.E.) and cooling channel of 27 F.E. equilibrium core of the T.R.R. Such event may lead to severe accident for such type of research reactors, since it may cause a local dry out and eventually loss of the F.E. integrity. Two scenarios are analysed in order to emphasize the severity of the mentioned accident. The first is a partial blockage of hot F.E. which is considered for four different obstruction levels of the nominal flow area: 25%, 50%, 75% and 93%. The second is related to an extreme case which consists of the total blockage of the same F.E. The reactor power is derived through the kinetic point calculation in the RELAP5 code. The point kinetic feedbacks including the fuel temperature (Doppler coefficient) and the coolant density coefficient have been considered through the applied model. The main results obtained from the RELAP5 calculations are as follows: 1. In case when the flow blockage is under 93% of the nominal flow area of an average F.E., only the increase of the coolant and clad temperatures are observed with no integrity of the F.E. consequences. The mass flow rate remains sufficient enough and cools the clad safely 2. In the case of a total obstruction in the nominal flow area, it is seen that the severe accident is due to dryout conditions and reaches promptly, while melting of the cladding occurs.
    Keywords: Tehran Research Reactor, Blockage of Flow, Fuel Element, RELAP5 Code