فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و دوم شماره 1 (پیاپی 95، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/13
  • تعداد عناوین: 15
|
  • حسن اسمعیلی، حسین کاظمی نژاد*، حسین خلفی، سید محمد میروکیلی صفحات 1-10

    در این پژوهش، یک روش عددی به منظور مدل سازی جریان جوشش زیر سرد در یک کانال عمودی با استفاده از مدل شار رانشی ارایه شده است. سیستم معادلات غیرخطی با روشی کاملا ضمنی و با استفاده از روش نیوتن- کریلف مستقل از ژاکوبین (JFNK) حل شده اند. به منظور بهبود کارایی روش JFNK و پایداری عددی، پیش شرط ساز نیمه ضمنی بر پایه فیزیک مسئله پیاده سازی شده است. اخیرا پژوهشگران برای حل معادلات تنک، بزرگ و کاهش هزینه محاسبات، به طور گسترده ای از روش JFNK در تدوین نرم افزارهای ترموهیدرولیک هسته ای استفاده نموده اند. به منظور اعتبارسنجی، نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی، نتایج نرم افزار RELAP5 و نیز نتایج حاصل از شبیه سازی با روش نیمه ‎ضمنی مقایسه شده و توافق مناسبی به دست آمد. مقایسه نتایج نشان می دهد که روش JFNK با پیش شرط ساز نیمه ضمنی، همگرایی را حداقل به مقدار 50% سرعت بخشیده و هم چنین قابلیت پیش بینی کسر بخار با میانگین خطای مطلق کم تر از 34/7% در گستره قابل ملاحظه ای از فشار را داراست.

    کلیدواژگان: جریان دوفازی، مدل شار رانشی، روش نیوتن- کریلف
  • فاضل ضحاکی فر، امیر چرخی*، میثم تراب مستعدی، رضا داورخواه صفحات 11-20

    در این مطالعه، بازیابی اورانیم از محیط سولفاته توسط غشای مایع توده ای حاوی آلامین 336 مورد بررسی قرار گرفته است. اثر غلظت اورانیم و سولفوریک اسید در فاز دهنده، غلظت حامل در فاز غشای مایع، غلظت آمونیم کربنات در فاز گیرنده و سینتیک انتقال بررسی شد. بهترین شرایط جهت انتقال اورانیم را فاز دهنده حاوی سولفوریک اسید 15/0 مول بر لیتر، آمونیم کربنات 5/0 مول بر لیتر به عنوان فاز گیرنده و غشای مایع آلامین 336 با غلظت 0125/0 مول بر لیتر فراهم نمود. با افزایش غلظت سولفوریک اسید تا غلظت 15/0 مول بر لیتر و غلظت آلامین 336 تا 0125/0 مول بر لیتر انتقال اورانیم افزایش و سپس کاهش یافت. افزایش غلظت اولیه اورانیم در فاز دهنده موجب کاهش در انتقال اورانیم گردید. بررسی سینتیک انتقال نشان داد که عامل کنترل کننده سرعت انتقال، رهاسازی اورانیل از فاز غشای مایع به فاز گیرنده می باشد. سینتیک انتقال با فرض واکنش های سری شبه درجه یک برگشت ناپذیر به ترتیب برای استخراج و بازیابی مدل شد. برای غشای مایع حاوی آلامین 336 و آلامین 336 سولفاته شده ثابت سرعت استخراج به ترتیب 1-min 0061/0 و 0107/0 و ثابت سرعت بازیابی به ترتیب1-min 4-10×56/5 و 4-10×12 به دست آمد.

    کلیدواژگان: غشای مایع توده ای، سینتیک، اورانیم، محیط سولفاته، آلامین 336، آمونیم کربنات
  • فریدالدین صدیقی، اردوان کوهی*، چاپار رسولی، داود ایرجی، حسین رسولی صفحات 21-29
    در این مقاله پارامترهای پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن با استفاده از سامانه پروب لانگمویر اندازه‏ گیری گردید. بدین منظور برای اندازه‏ گیری این پارامترها در توکامک دماوند، قسمت‏ های مختلف پروب لانگمویر طراحی و ساخته شد. الکترود مورد استفاده در این سامانه یک مفتول از جنس تنگستن با قطر و طول به ترتیب 1/0 و 6 میلی‏ متر است. مدار الکتریکی طراحی شده برای این سامانه قادر است تا ولتاژ و جریان به ترتیب 400 ولت و 1 آمپر را تامین نماید و می‏ تواند پالس‏ های مثلثی در بازه فرکانسی 10 هرتز الی 10 کیلوهرتز را تولید نماید. پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن به منظور پاک سازی محفظه خلا، به وسیله دو الکترود که در قسمت تحتانی توکامک دماوند وجود دارد، در ولتاژ 450 ولت، جریان 5/1 آمپر و فشار 3-10 تور تولید می‏ گردد. با اعمال ولتاژ به الکترود پروب در بازه 200 الی 350 ولت، جریان عبوری از پروب اندازه ‏گیری و با تحلیل مشخصه جریان- ولتاژ، پارامترهای پلاسما مشخص می‏ شود. دمای الکترونی، چگالی پلاسما، پتانسیل پلاسما و طول دبای پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن که با استفاده از این سامانه اندازه ‏گیری شده است به ترتیب برابر با 8/5 الکترون‏ولت، 1015×17/1 بر متر مکعب، 236ولت و 523 میکرومتر می ‏باشد.
    کلیدواژگان: تخلیه درخشان، توکامک، پروب لانگمویر، دمای الکترونی، چگالی پلاسما
  • مرتضی ایمانی*، مهدی آقایی، احمدرضا ذوالفقاری، محمدعماد عادلی خواه، عبدالحمید مینوچهر صفحات 30-39

    در طراحی میله سوخت، توانایی پیش بینی قابل اطمینان از عملکرد سوخت به منظور رعایت اصول ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای دستیابی به این هدف، کدهای کامپیوتری مختلفی ارایه شده اند که هر یک از آن ها از مدل های مختلف مکانیکی و روش های مختلف عددی و تحلیلی استفاده می کنند. بر همین اساس، هدف پژوهش حاضر تهیه برنامه ای کامپیوتری به زبان برنامه نویسی فرترن به منظور آنالیز مکانیکی و حرارتی میله های سوخت (2UO) با استفاده از روش های عددی، به ویژه به کارگیری اصل کار مجازی در تحلیل مکانیکی میله سوخت در شرایط پایا می باشد. برای حل معادلات به دست آمده از روش المان محدود استفاده شده است. در قسمت تحلیل مکانیکی پدیده هایی از قبیل تورم و تراکم سوخت و خزش در غلاف در نظر گرفته شده اند. سپس با پدیده های فوق و انجام تحلیل مکانیکی و حرارتی به صورت هم زمان، زمان تماس سوخت با غلاف، میزان تنش و کرنش در سوخت و غلاف، دمای مرکز سوخت، میزان رشد لایه اکسید بر روی غلاف و توزیع دمای سوخت و غلاف در طول کار راکتور در حالت پایا (در یک توان ثابت) توسط برنامه نوشته شده به دست می آیند. نتایج این برنامه با نتایج روش تحلیلی موجود در منابع صحت سنجی شده و برای راکتور VVER1000 تحلیل مکانیکی و حرارتی میله سوخت در یک بازه 1600 روزه انجام پذیرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، قرص سوخت پس از 1250 روز با غلاف تماس پیدا می کند.

    کلیدواژگان: میله سوخت، غلاف، قرص سوخت، تحلیل مکانیکی، تحلیل حرارتی، روش المان محدود، اصل کار مجازی
  • فائزه حکم آبادی، امیرحسین فرهبد*، اکبر نظری گلشن صفحات 40-47

    چگونگی توزیع عرضی شدت باریکه لیزر یا نمایه مدی از مهم ترین شاخصه های یک نوسانگر لیزر به شمار می آید. در این پژوهش رفتار نمایه مدی نوسانگر لیزر Ce:Nd:YAG با دمش دیود نور گسیل و بستگی آن به آرایش هندسی و شدت منابع نوری مورد مطالعه تجربی و نظری قرار گرفته است. مشاهدات تجربی نشان می دهند که با انتخاب مناسب توزیع شدت به روش کنترل توان الکتریکی اعمال شده به دیودهای نورگسیل به همراه هندسه مناسب برای سامانه دمش می توان به گستره وسیعی از توزیع عرضی و نمایه های مدی اینس-گاوسی باریکه لیزر با پایداری مناسب دست یافت. بررسی های عددی بر پایه محاسبه نمایه عرضی توان جذب شده در واحد حجم محیط فعال و بهره به روش ردیابی تصادفی پرتوهای دمش و انتشار میدان نوری درون تشدیدگر نیز بیان گر تاثیر آرایش دمش و فاصله سطح تابنده دیودهای نورگسیل تا سطح جانبی محیط فعال بر نمایه مدی نوسانگر لیزر است.

    کلیدواژگان: دمش نوری، دیود نورگسیل، نمایه مدی اینس-گاوسی، لیزر Ce:Nd:YAG
  • فرزانه غراب*، زرین اسحاقی، نسرین شیخ، اعظم اخوان صفحات 48-56

    کاربرد تابش گاما به عنوان عامل سنتز پرتوی نانوذرات نقره و پیوند همزمان آن ذرات به سطوح پلی پروپیلنی در اصلاح عملکرد سیستم تهیه آب بدون یون، پروژه تجربی نوینی است. در این پروژه، استفاده از تاثیر پرتو گاما بر روی سطح نوع خاصی از فیلتر، موجب احیای یون های نقره و اصلاح سطح فیلتر به طور همزمان گردید. سپس، اثر فیلتر اصلاح شده بر عملکرد سیستم های تهیه آب بدون یون، که به طور مستقیم و غیر مستقیم با فن آوری های کوانتومی وعلوم هسته ای ارتباط دارند، از طریق الگودهی سطح نیم رسانای ایندیم فسفاید بررسی شد. تعیین میزان دز تابش گاما و بررسی شرایط احیای نانوذرات نقره، پس از گذر از مرحله بهینه سازی، صورت گرفت. بر این اساس، از اطلاعات میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس، طیف سنجی جذبی فرابنفش- مریی، طیف های بازتاب کل تضعیف شده و آزمون های شمارش باکتری ها در سطوح آغشته به آگار استفاده شد. سپس مشخص گردید که نتیجه مطلوب اصلاح سطح فیلتر، به دلیل ایجاد رزونانس پلاسمون سطحی در محلول کلوییدی نانو ذرات نقره می باشد که به هنگام سنتز با تابش گاما به وجود می آید.

    کلیدواژگان: تابش گاما، اصلاح سطح فیلتر، سنتز نانوذرات نقره، الگودهی سطح نیم رسانا
  • پیمان منوچهری، سعید علمدار میلانی*، حسین ابوالقاسمی صفحات 57-66

    توانایی نانوذرات تیتانوسیلیکات ساخته شده به روش آب گرمایی وعامل دار شده با گروه عاملی آمینه (2TiSiNH) برای جذب یون های توریم (IV) ازمحلول های آبی درسیستم ناپیوسته بررسی شد. اثر چهار متغیر مستقل فرایندی شامل pH محلول، غلظت اولیه ی توریم (IV) ، مقدار جاذب و دما با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) بر پایه ی طرح مرکب مرکزی (CCD) مورد ارزیابی قرارگرفت.اعتبارمدل درجه ی دوم با استفاده از ضریب تعیین بررسی شد. نتایج بهینه سازی نشان داد که میزان جذب توریم (IV) تحت شرایط بهینه، 04/83میلی گرم بر گرم است. نتایج مدل سازی نشانداد که داده های تجربی سینتیک جذب توریم، به وسیله ی مدل دونمایی بهتر برازش می شوند وایزوترم لانگمویرداده های تجربی تعادلی جذب را به خوبی توصیف می کند. حداکثرظرفیت جذب 2TiSiNH برای توریم به وسیله ی ایزوترم لانگمویر1-mg g  71/87 تخمین زده شد.

    کلیدواژگان: جذب توریم، تیتانوسیلیکات، عامل دار شده، روش سطح پاسخ، طرح مرکب مرکزی
  • مریم قلبی آهنگری، مهدی مریدی فریمانی، مصطفی عرفانی*، مصطفی گودرزی صفحات 67-72
    هدف از این پژوهش، نشان دارسازی ترکیب طبیعی فلاونویید کویرستین با تکنسیم 99- ام و مطالعه توزیع بیولوژیکی آن در بافت های مختلف موش 57C توموری شده با رده سلول سرطانی 10F16B به منظور تشخیص تومور بوده است. نشان دارسازی کویرستین با تکنسیم 99- ام با مقدار کویرستین (mg 5/1) و µg 40 کلرید قلع در دمای اتاق در pH حدود 5 انجام شد. سپس بازده نشان دارسازی با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک در حلال های استون و آب/ استونیتریل مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین توزیع بیولوژیکی ترکیب نشان دار در ارگان های مختلف حیوان شامل قلب، ریه، معده، روده، کبد، کلیه، خون، طحال، ماهیچه و تومور پس از جداسازی و اندازه گیری میزان اکتیویته آن ها توسط آشکارساز گاما مورد بررسی قرار گرفت. خلوص رادیوشیمیایی بیش از 95% و پایداری رادیوشیمیایی یک ساعته، 90% مشاهده گردید. توزیع بیولوژیکی ترکیب نشان دار بیش ترین جذب اکتیویته در بافت های کبد، کلیه، روده و هم چنین جذب مناسب توموری (17/0±20/2 در زمان 2 ساعت پس از تزریق) را نشان داد. نتایج حاکی از آن است که نشان دارسازی کویرستین به روش مستقیم با خلوص رادیوشیمیایی بالا می تواند به عنوان یک گزینه ترکیب نشان دار تشخیص توموری مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: کوئرستین، تکنسیم 99- ام، تومور، تصویربرداری
  • فاطمه منصورزاده، علی اصغر قربانپور خمسه*، سید جابر صفدری، علی نوروزی، مجید خواجه نوری صفحات 73-81

    یکی از پارامترهای مهم در آبشار مربعی که تاثیر زیادی بر عملکرد آن در جداسازی ایزوتوپ های چند جزیی دارد، برش آبشار می باشد. در این پژوهش ابتدا به بررسی اثر برش بر جداسازی ایزوتوپ های میانی گاز زینان در یک آبشار مربعی با 20 مرحله پرداخته شده است. این مطالعات برای دو حالت که در آن فاکتور جداسازی ماشین سانتریفیوژ برابر 2/1 و 1/1 باشد، انجام گرفته است. پس از آن کم ترین طول لازم برای ایجاد یک آبشار طویل با تغییر نسبت Z/F و برش آبشار با این دو فاکتور جداسازی تعیین شده است. بر اساس محاسبات انجام گرفته، در صورتی که فاکتور جداسازی برابر 2/1 و 1/1 باشد، کم ترین تعداد مراحل آبشار به ترتیب برابر با 55 و 110 مرحله خواهد شد که عملیاتی نمودن آن به سادگی امکان پذیر نیست. بررسی ها نشان می دهد که مقدار برش مناسب برای دست یابی به بیش ترین مقدار غلظت ایزوتوپ هدف در آبشار طویل با آبشار کوتاه متفاوت است. در صورتی که آبشار کوتاه باشد، با استفاده از مطالعات پارامتریک می توان مناسب ترین برشی را که در آن غلظت ایزوتوپ موردنظر به بیشینه خود می رسد تعیین کرده و بیش ترین بهره را از آبشار موجود داشت. مقدار برش آبشار برای دست یابی به بیش ترین مقدار 129Xe- در یک آبشار 20 مرحل ه ای برابر با 2/0 در فاکتور جداسازی 2/1 و 15/0 در فاکتور جداسازی 1/1 می باشد.

    کلیدواژگان: ایزوتوپ های پایدار، آبشار مربعی، برش آبشار، جداسازی ایزوتوپ های چندجزیی، زینان
  • هژبر صحبت زاده، علیرضا کشتکار*، جابر صفدری صفحات 82-91
    در پژوهش حاضر، مقاومت های انتقال جرمی مراحل مختلف جذب زیستی اورانیم توسط جاذب زیستی Pseudomonas putida @ Chitosan درون ستون بستر ثابت محاسبه شد. تشریح پارامترهای دینامیکی در قالب اعداد بدون بعد نشان داد که عدد بایوت در تمامی آزمایش ها بزرگ تر از 30 است که تاییدکننده نرخ بالای انتقال جرم از فیلم مایع در مقایسه با نفوذ درون ذره ای می باشد. افزایش نیروی محرکه انتقال جرم در عرض فیلم مایع از طریق افزایش در غلظت خوراک و کاهش ضخامت فیلم مایع از طریق کاهش اندازه جاذب موجب کاهش مقاومت انتقال جرم فیلم مایع شد. هم چنین افزایش ارتفاع بستر و کاهش اندازه جاذب موجب افزایش عدد پکلت شد که به معنی کوتاه شدن ضخامت ناحیه انتقال جرمی درون ستون و کاهش مقاومت پراکندگی محوری می باشد. ساختار جاذب زیستی باعث شد تا شار نفوذ حفره ای در مقایسه با شار نفوذ سطحی قابل صرف نظر کردن باشد و عملا فرایند نفوذ درون ذره ای از نوع نفوذ سطحی باشد. نتایج ثابت کرد که مقاومت نفوذ درون ذره ای در تمامی آزمایش ها چندین برابر مقاومت فیلم مایع و مقاومت پراکندگی محوری بوده و مرحله کنترل کننده فرایند می باشد. به دلیل تاثیرپذیری کم نفوذ درون ذره ای از تغییر شرایط عملیاتی، بازدهی ستون تنها با زمان ماند فرایند و در محدوده صفر تا 00/53 % تغییر کرد.
    کلیدواژگان: دینامیک، جذب زیستی اورانیم (VI)، ستون بستر ثابت، مقاومت انتقال جرمی، مرحله کنترل کننده
  • محمدهادی ملکی*، سعید جلوانی، ایران حسین زاده لیش، هاشم حجتی راد، مریم قشلاقی، هدی ملاحی صفحات 92-97

    قطعات اپتیکی با پوشش ضدبازتاب ساخته شده بر روی زیرلایه ZnSe به عنوان یکی از قطعات اپتیکی اصلی لیزر گازکربنیک محسوب می شوند. محدوده طول موجی این پوشش های ضدبازتاب در ناحیه فروسرخ دور و در طول موج nm  10600 است. معمولا برای پوشش ضد بازتاب از مواد 3YF و ZnS  استفاده می شود. اگرچه برای ساخت آینه های بازتاب از جنس طلا و نقره برای طول موج μm 6/1، کارهای پژوهشی متعددی در کشور انجام گرفته است، در مورد پنجره اپتیکی ضد بازتاب و یا قسمتی از آن در این طول موج پژوهشی صورت نگرفته است. برای ساخت پوشش ضدبازتاب ابتدا خواص مواد مورد استفاده در این ناحیه طول موجی مورد بررسی قرار گرفت که از میان آن ها دو ماده 3YbF و ZnS انتخاب شدند. سپس طراحی ضدبازتاب در طول موج nm 10600 با استفاده از این دو ماده توسط نرم افزار Macleod انجام گرفت. در مرحله تجربی، لایه نشانی به روش تبخیر فیزیکی در خلا بر روی یک طرف زیر لایه ZnSe توسط دستگاه لایه نشانی 510Balzers- Ba انجام شد. عملکرد قطعه بر خروجی لیزر گازکربنیک W 10 بررسی شده و میزان عبور باریکه لیزر از ضدبازتاب استاندارد، زیرلایه پولیش شده و ضدبازتاب طراحی و ساخته شده، مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج نشان دهنده عبور میانگین 84/77 % در طول موج مورد نظر در قطعه با پوشش ضدبازتاب در صفر درجه ساخته شده است. ریخت شناسی و ضخامت لایه ها با استفاده از تصویربرداری SEM انجام شده است.

    کلیدواژگان: پوشش ضدبازتاب، زیر لایه ZnSe، ZnS، YbF3، لایه نشانی، لیزر گازکربنیک
  • الناز خلیل زاده، امیر چخماچی*، جمال الدین یزدان پناه صفحات 98-106
    در این مقاله با استفاده از نتایج کد شبیه سازی ذره در جعبه، اثر زمان خیزش پالس لیزر بر گرمایش الکترون ها در برهم کنش پالس قوی لیزر با پلاسمای زیر چگال بررسی شده است. به همین منظور، دو پالس لیزر به طول 200 فمتو ثانیه و با زمان خیزش متفاوت 80 فمتو ثانیه و 40 فمتو ثانیه انتخاب شده اند. شدت پالس لیزر 2w/cm 1018 و چگالی پلاسما ncr02/0 (ncr چگالی بحرانی در پلاسما است) در نظر گرفته شده است. برای اندازه گیری دقیق و صحیح دمای الکترون ها در نواحی مختلف پلاسما، از عناصر تانسور تنش استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، گرمایش و در نتیجه دمای الکترون ها به شدت وابسته به زمان خیزش پالس لیزر بوده و با کاهش مقدار زمان خیزش پالس، افزایش قابل توجهی می کند. به عبارت دقیق تر، برای پالس با شیب ملایم (با زمان خیزش بلند 80 فمتو ثانیه)، پراکندگی های تولید شده در پلاسما، زمینه را برای گرمایش کاتوره ای الکترون ها فراهم می کند. حال آن که برای پالس لیزر با شیب تندتر (با زمان خیزش کوتاه 40 فمتو ثانیه) گرمایش الکترون ها با رخ دادن شکست موج آغاز می شود. در ادامه نقش افزایش شدت پالس لیزر بر گرمایش الکترون ها برای پالس های با زمان خیزش متفاوت بررسی شده و نتیجه گیری می شود برای پالس با زمان خیزش کوتاه اثر آن شدیدتر است.
    کلیدواژگان: گرمایش الکترون ها، برهم کنش لیزر با پلاسما، شبیه سازی ذره ای، زمان خیزش پالس، عناصر تانسور تنش
  • محمد تقان ساسانپور*، محسن شریف زاده، علی طاهری، مجتبی عسکری صفحات 107-116
    فاصله سنجی به روش پس پراکنش کامپتون روشی نوین برای اندازه گیری فاصله بین صفحات فلزی است که می تواند کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله صنعت نفت و گاز و پتروشیمی داشته باشد. در این مقاله به منظور فاصله سنجی از ورق های فولادی با ضخامت های 2، 6 و mm 10 به عنوان ضخامت های کم، متوسط و زیاد استفاده شد. هم چنین با هدف نشان دادن تاثیر انرژی چشمه بر فاصله سنجی، دو چشمه Cs137 و Co60 استفاده شده اند. نتایج نشان داد که فاصله سنجی به انرژی چشمه گاما وابسته است و برای دقت اندازه گیری یکسان، چشمه گاما با انرژی بالاتر قابلیت بیش تری برای اندازه گیری فاصله بین دو صفحه فولادی دارد. افزایش انرژی چشمه، دقت اندازه گیری را نیز افزایش می دهد. علاوه بر انرژی چشمه گاما، فاصله سنجی به ضخامت دو صفحه و ترتیب قرارگیری صفحه ضخیم تر نسبت به صفحه نازک تر نیز بستگی دارد. هم چنین با افزایش فاصله بین دو صفحه فلزی، دقت اندازه گیری نیز کاهش می یابد. به همین دلیل بیشینه فاصله سنجی بین دو صفحه، با در نظر گرفتن دقت اندازه گیری، به مقدار cm 1 درنظر گرفته شده است.
    کلیدواژگان: فاصله سنجی، پس پراکنش کامپتون، چشمه Cs137، چشمه Co60، فولاد
  • پرویز اشتری*، سید یوسف فضائلی حسینی نژاد، غلامرضا اصلانی صفحات 117-122

    هدف این تحقیق بررسی امکان تولید آهن-55 به عنوان یک چشمه گسیلنده پرتو ایکس در مصارف علمی و صنعتی می باشد. مزیت این روش، حذف مراحل آب کاری و انحلال منگنز فلزی در تولید هدف و عدم نیاز به مراحل پیچیده خالص سازی شیمیایی و رادیوشیمیایی است. محاسبات مربوط به انرژی پروتون مورد استفاده برای بمباران هدف با روش ALICE/ASH انجام شد. نمونه ها برای تعیین مقدار آهن-55 تولیدی با روش طیف سنجی پرتو ایکس و گاما مورد ارزیابی قرار گرفتند. منگنز-54 به عنوان ناخالصی عمده در تولید آهن-55 تولید می شود. جداسازی و تخلیص آهن-55 از منگنز با تلفیق روش رسوب گیری و استخراج مایع- مایع انجام شد. مقدار منگنز و نیز مقدار تبدیل شده به منگنز-54 قابل توجه است اما نتایج نشان می دهد، جداسازی منگنز-54 از آهن-55 به طور کامل انجام شده است. هم چنین نتایج نشان داد، تولید رادیو ایزوتوپ آهن-55 و خالص سازی آن برای مصارف داخل ایران با روش ارایه شده امکان پذیر می باشد.

    کلیدواژگان: چشمه باز و بسته، تولید و تخلیص رادیوایزوتوپ آهن-55، ALICE، ASH
  • مرتضی ذوالقدر، سید محمد مهدی ابطحی*، کامران سپانلو، احسان ظریفی صفحات 123-130

    هدف از پژوهش حاضر ساخت نوعی دزیمتر فردی است که بتواند با قابلیت اتصال به ادوات الکترونیکی، داده های مربوط به آهنگ دز و هم چنین دز تجمعی را به صورت برخط منتقل نماید. به این منظور یک برد الکترونیکی طراحی شد. برد به ‏وسیله ‏ی نرم افزار Altium Designer شبیه سازی شد. سپس به ‏وسیله‏ نرم افزار Code Vision برنامه نویسی میکروکنترلر صورت گرفت. صحت عملکرد مدار به ‏وسیله‏ نرم افزار Proteus Design Suite  بررسی شد. در مرحله بعدی، آزمون و عیب یابی مدار به صورت تجربی انجام شد. ضریب سنجه ‏بندی و ضریب تبدیل شمارش به دز با استفاده از یک اتاقک یونش در آزمایشگاه دزیمتری استاندارد ثانویه ایران به دست آمد. توزیع دز برحسب فاصله از چشمه با نتایج توزیع دز حاصل از اتاقک یونش کالیبره شده مورد مقایسه قرار گرفت. به این منظور از چشمه Cs137 بدون حفاظ، با حفاظ سربی به ضخامت mm 22 و هم چنین دو حفاظ سربی به ضخامت های mm 18 و mm 22 استفاده شد. با توجه به نتایج، برای دزیمتر ساخته شده، ضریب سنجه ‏بندی 02/0±99/0 به‏ دست آمد. نتایج سنجه ‏بندی نشان داد این دستگاه تمامی الزامات 17025:2005ISO/IEC را برآورده کرده است. هم چنین نتایج در هر سه حالت توزیع دز مربوط به چشمه بدون حفاظ، با حفاظ تک سرب و با حفاظ دو سرب اختلاف کم تر از 01/0 % را بین دزیمتر ساخته شده و دزیمتر مرجع نشان داد. نتایج حاصل نشان داد دزیمتر ساخته شده می تواند به عنوان یک دزیمتر مرجع و استاندارد در مراکز آزمایشگاه، برای مانتورینگ و دزیمتری پرتوهای فوتون یونیزان مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: دزیمتر فردی، دزیمتری، گایگرمولر، سنجه ‏بندی
|
  • H. Esmaili, H. Kazeminejad *, H. Khalafi, S.M. Mirvakili Pages 1-10

    In the present work, a numerical method is proposed in order to model the subcooled boiling flow in a vertical channel using the Drift Flux Model. The system of nonlinear equations is solved with the fully-implicit scheme using the Jacobian-free Newton–Krylov (JFNK) method. In order to improve the efficiency of the JFNK method and its numerical stability, a semi-implicit physics based preconditioning (PBP) is implemented. Recently, the JFNK method has been widely used to solve large and sparse system of equations. To validate the proposed method, the results were compared with the experimental data, the results of modeling by using the RELAP5 code, and the available numerical results in the literature. It was found that the results corresponding to the present work have a good agreement with those of the other mentioned methods. Also, it was found that the convergence rate of the JFNK method with the PBP is at least 50% higher than the JFNK method, and the void fraction mean absolute percentage error (MAPE) is less than 7.34% over a wide range of flow and pressure

    Keywords: Two-Phase Flow, Drift Flux Model, JFNK method
  • F. Zahakifar, A. Charkhi *, M. Torabmostaedi, R. Davarkhah Pages 11-20

    In the present study, the uranium recovery by utilizing the bulk liquid membrane which contains Alamine 336 has been investigated. The effect of uranium and sulfuric acid concentration in the donor phase, carrier concentration in the liquid membrane phase, and ammonium carbonate concentration in the acceptor phase and transport kinetics were studied. The optimum conditions of uranium transport were obtained at 0.15 mol.L-1 H2SO4 in donor phase, 0.5 mol.L-1 (NH4)2CO3 in the acceptor phase, 0.0125 mol.L-1 Alamine 336 in kerosene. The results demonstrated that by increasing the concentration of sulfuric acid up to 0.15 mol.L-1  and the Alamine 336 concentration to 0.0125 mol.L-1, the uranium transfer will increase and then decrease. The uranium transfer was decreased with an increment in initial uranium concentration. Studying the effect of time on the uranium transfer showed that the cause of rate-controlling is the release of uranyl from the liquid membrane phase to the acceptor phase. The kinetics of uranium transport was modeled assuming consecutive irreversible pseudo-first-order reactions. The extraction rate constant of 0.0061 min-1 and 0.0107 min-1 and the stripping rate constant of 5.56×10-4 and 12× 10-4 min-1 were obtained for liquid membrane containing Alamine 336 and sulfated Alamine 336, respectively.

    Keywords: Bulk Liquid Membrane, Kinetic, Uranium, Sulfate Medium, Alamine 336, Ammonium Carbonate
  • F. Sedighi, A. Koohi *, Ch. Rasouli, D. Iraji, H. Rasouli Pages 21-29
    In this paper, the plasma parameters of hydrogen glow discharge were measured using Langmuir probe system. To measure these parameters in Damavand tokamak, different parts of the Langmuir probe were designed and fabricated. The electrode used in this system is a tungsten wire with diameter and length of 0.1 and 6 mm, respectively. The electrical circuit constructed for this system is capable of supplying voltage and current in the order of 400 V and 1 A, and can produce triangular pulses in the frequency range of 10 Hz to 10 kHz, respectively. Glow discharge hydrogen plasma, which is used for vacuum vessel cleaning and conditioning, is produced by two electrodes located in the lower part of the Damavand tokamak with the voltage of 450 V, current of 1.5 A and pressure of 10-3 Torr. By applying voltage to the electrode of probe, in the range of 200 to 350 V, the current drawn from the probe was measured. By interpreting the current-voltage characteristic, the plasma parameters were determined. The electron temperature, plasma density, plasma potential, and Debye length of the hydrogen glow discharge measured using this system are 5.8e V, 1.17×1015 m-3, 236 V and 523 μm, respectively.
    Keywords: Glow Discharge, Tokamak, Langmuir probe, Electron Temperature, Plasma Density
  • M. Imani*, M. Aghaei, A. R. Zolfaghari, M.E. Adelikhah, A.H. Minuchehr Pages 30-39

    In designing the fuel rod, having a reliable prediction of fuel performance is of high importance in order to comply with safety principles. Various computer codes have been provided for this purpose. Each of these codes uses different mechanical models, numerical and analytical methods. Accordingly, the purpose of the present work is to develop Fortran computer software for mechanical and thermal analysis of fuel rods using numerical methods, especially applying the principle of virtual work in mechanical analysis of fuel rods in steady-state conditions. The finite element method is used to solve the equations. The mechanical analysis includes phenomena such as swelling and fuel density and clad creep. Through these phenomena and simultaneous performance of mechanical and thermal analysis, fuel-clad interaction, stress and strain rate in fuel and clad, fuel center temperature, oxide layer thickness, fuel, and clad temperature distribution during operation is obtained by the code. The results of the code are compared with the results of the analytical method which are available in other research works. Finally, for the VVER1000 reactor, mechanical and thermal analysis of the fuel rod was performed over a 1600-day interval. According to the simulation, the fuel-clad interaction occurs after 1250 days.

    Keywords: fuel rod, Clad, Fuel pellet Mechanical Analysis, Thermal Analysis, Finite element method, Virtual Work
  • F. Hokmabadi, A.H. Farahbod *, A. Nazari Golshan Pages 40-47

    Transverse intensity distribution or laser mode profile is one of the most important characteristics of a laser oscillator. In the present study, mode profile of a LED-pumped Ce:Nd:YAG laser oscillator and its dependency on the geometrical configuration and intensity of optical pump sources have been experimentally and theoretically investigated. Experimental observations show that with a proper pumping geometry and the control of electrical pumping power of the light-emitting diodes, a wide spectrum of stable transverse beam profiles with Ince-Gaussian mode pattern can be generated. In addition, numerical computations based on randomly ray tracing and calculation of the absorbed pump power per unit volume of the active medium, gain profile, and the propagation of optical field inside the optical resonator were confirmed the effect of the pumping configuration and distance between the emitter surface of LEDs and lateral surface of the active medium on the mode profile of the laser oscillator.

    Keywords: Optical pumping, Light-emitting diode, Ince-Gaussian mode profile, Ce:Nd:YAG laser
  • F. Ghorab *, Z. Eshaghi, N. Sheikh, A. Akhavan Pages 48-56

    The application of gamma irradiation as a factor to graft the synthesized silver nanoparticles to the polypropylene surface and modify the de-ionized (DI) water supply system is a new experimental project. In this study, using the effect of gamma irradiation on the surface of a certain type of filter, reduces silver ions and modifies the filter surface simultaneously. Then, the effect of the modified filter on the performance of DI water supply systems, which are directly and indirectly related to quantum technologies and nuclear science, was investigated by modeling on the surface of indium phosphide (InP) semiconductor. The dose of gamma irradiation and the reduction conditions of silver nanoparticles were determined after passing the optimization stage. So, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), ultraviolet-visible absorption spectroscopy (UV-Vis), attenuated total reflection (ATR) and bacterial counting tests by plate count agar (PCA) were used. Then it was found that the desired result of filter surface modification is due to the formation of surface plasmon resonance in the colloidal solution of silver nanoparticles which is produced during gamma irradiation synthesis.

    Keywords: Gamma Irradiation, Filter surface modification, Silver nanoparticles synthesis, Semiconductor surface patterning
  • P. Manouchehri, S. A.Milani *, H. Abolghasemi Pages 57-66

    The ability of amino-functionalized hydrothermally synthesized titanosilicate nanoparticles (TiSiNH2) was investigated for the adsorption of Th(IV) from aqueous solutions in batch mode. The effects of four process independent variables including pH, initial metal concentration, sorbent amount and temperature were investigated using response surface methodology (RSM) based on central composite design (CCD). The accuracy of model was verified by coefficient of determination. The results of optimization showed that the sorption capacity of TiSiNH2 for Th(IV) under optimal conditions was 83.04 mg g-1. The results of modeling showed that, experimental data of adsorption capacity of sorbent for Th(IV) were better fitted with double exponential kinetic model and Langmuir isotherm can describe the equilibrium data well. The maximum adsorption capacity of TiSiNH2 for Th(IV) was estimated to be 87.71 mg g-1 by Langmuir isotherm.

    Keywords: Adsorbtion of thorium, titanosilicate, Functionalized, Response surface methodology (RSM), Central composite design (CCD)
  • M. Ghalbi Ahangari, M. Moridi Farimani, M. Erfani *, M. Goudarzi Pages 67-72
    The aim of this study was to label quercetin as a natural flavonoid compound with technetium-99m and to study its biological distribution in different tissues of C57 mice bearing melanoma B16F10 cells for tumor diagnosis. Quercetin labeling was performed with technetium-99m at 1.5 mg quercetin and 40 μg SnCL2 at room temperature and pH about 5.  Labeling yield was evaluated using TLC in acetone and water / acetonitrile as solvents. Also, in animal study, the tissue activity of various organs including heart, lung, stomach, intestine, liver, kidney, blood, spleen, muscle, and tumor were measured through gamma counter. Radiochemical purity above 95% and radiochemical stability of 90% at one hour were observed. The results of biological distribution of the labeled compound showed the highest radioactivity uptake in liver, kidney, intestine and tumor (2.2 ± 0.17 at 2 h post injection) tissues. Quercetin labeled through direct method with high radiochemical purity can be used as a candidate for diagnostic radiotracer.
    Keywords: Quercetin, Technetium-99m, Tumor, Imaging
  • F. Mansourzadeh, A.A. Ghorbanpour Khamseh *, J. Safdari, A. Norouzi, M. Khajenouri Pages 73-81

    One of the important parameters in the square cascade, which has a great influence on its performance in the separation of multicomponent isotopes, is the cascade cut. In this research work, at first, the effect of cascade cut on the separation of xenon middle isotopes in a square cascade with 20 stages was studied. These studies were carried out for two cases in which the separation factor was 1.2 and 1.1. Moreover, the minimum length for creating a long cascade by changing the Z/F value and cascade cut has been determined. Based on the calculations, if the separation factor is 1.2 and 1.1, the minimum number of cascade stages will be 55 and 110, that's not simply possible. The results showed that the appropriate cascade cut in the long cascade is different from the short cascade. Using the parametric studies of the short cascade, it is possible to determine the most appropriate cascade cut in which the desired isotope concentration reaches its maximum. In order to maximize the amount of Xe-129 in a 20 stages cascade, the suitable cut is 0.2 in the separation factor of 1.2 and 0.15 in the separation factor of 1.1.

    Keywords: stable isotopes, Square cascade, Cascade cut, Multicomponent isotope separation, Xenon
  • H. Sohbatzadeh, A.R. Keshtkar *, J. Safdari Pages 82-91
    In the present research, mass transfer resistances of various steps of uranium biosorption using Pseudomonas putida @ Chitosan biosorbent in a fixed bed column were calculated. The description process dynamic parameters using dimensionless numbers showed that the Biot number was greater than 30 in all experiments which confirms the high mass transfer rate of the liquid film in comparison with intra-particle diffusion. Increment of the mass transfer driving force across the liquid film via enhancement in the inlet concentration along with a decrease in the liquid film thickness through a reduction in the sorbent particle size caused a decline in the mass transfer resistance of the liquid film. Furthermore, the Peclet number was found to be increased with increment of the bed height and decrement of the sorbent particle size which indicates a shortening in the mass transfer region thickness and reduction in the axial dispersion resistance. The biosorbent structure caused the pore diffusion flux to be negligible in comparison with the surface diffusion flux. The surface diffusion was the dominant intraparticle diffusion mechanism. The obtained results showed that intraparticle diffusion resistances were several times greater than liquid film resistances and axial dispersion resistances in all experiments, and also were the rate-controlling step. Since the change in operational conditions has a small effect on the intraparticle diffusion, the column efficiency was only proportional to the process residence time, varying between 0.00% to 53.00%.
    Keywords: Dynamic, U(VI) Biosorption, Fixed Bed Column, Mass Transfer Resistance, Rate-Controlling Step
  • M.H. Maleki *, S. Jelvani, I. Hosseinzadeh Lich, H. Hojati Rad, M. Geshlaghi, H. Mallahi Pages 92-97

    Anti-reflective optical elements prepared on ZnSe substrates are the main optical devices in CO2 lasers. These ‎anti-reflective coatings are used in the far-infrared region at the specified wavelength of 10600 nm. For the preparation phase of these anti-reflective coatings, first, the characterization of the used materials in this wavelength was investigated and then YbF3 and ZnS were chosen. However, a lot of research work has been done in the country to make reflection mirrors of gold and silver for a wavelength of 1.6 microns, but no research has been done on anti-reflective optical window or part of it at this wavelength. Then, anti-reflective coating at 10600 nm was designed by the Macleod software using these two materials. These thin films were deposited on one side of ZnSe substrates by physical vapor deposition (PVD) method with Balzers- Ba510 coating system. Optical element operation was investigated by a 10 W CO2 laser and the transmission was measured for the standard anti-reflection, the polished substrate, and the deposited antireflective element. The results show that the prepared anti-reflective element has 77.84% transmission coefficient. By studying the morphology and thickness of the layers by SEM, it was found that the transmission coefficient of ZnSe substrate is optimized by the prepared anti-reflection element.

    Keywords: Antireflective optical element, ZnSe substrate, YbF3, ZnS, coating, CO2 laser
  • E. Khalilzadeh, A. Chakhmachi *, J. Yazdanpanah Pages 98-106
    In this paper, the effects of the pulse rise-time in the performance of the electron heating in the interaction of intense laser pulse with under-dense plasma have been investigated using the particle-in-cell (PIC) simulation code. In this way, two laser pulses with a length of 200 fs and different pulse rise-time of 80 fs and 40 fs have been selected. The laser intensity and the plasma density are I=1018 w/cm2 and n=0.02 ncr (ncr is the plasma critical density), respectively. To correctly characterize the local plasma temperature in different regions of plasma, the stress tensor elements have been used. Our results show that the electron heating and the temperature of the electrons are strongly dependent on the laser pulse rise-time and increase significantly with decreasing the pulse rise-time. In other words, when the pulse rise-time is initially smooth (80 fs), the scattering fields can provide the necessary condition for stochastic heating. Whereas, in the quickly rising pulses (40 fs), the electron heating is initiated by the wave breaking. In the following, the effect of increasing the laser pulse intensity on the electron heating is investigated for the pulses with different rise-times, hence these effects are more severe for the pulses with the short rise-time.
    Keywords: Electron heating, Laser-plasma Interaction, Particle simulation, Pulse rise-time, Stress tensor element
  • M.T. Sasanpour *, M. Sharifzadeh, A. Taheri, M. Askari Pages 107-116
    Distance measuring between two metal plates by γ-ray backscattering is a new method that is applicable for different industries, especially the oil, gas, and petrochemical industry. In the present work, 2, 6, and 10 mm thick steel plates were used as thin, medium, and thick plates to perform the experiments. Also, two sources of 137Cs and 60Co have been used to show the effect of source energy on the accuracy of the measurements. The results showed that the distance measurement depends on the Gamma-ray energy, and for the same measurement accuracy, the Gamma source with higher energy would be more applicable for measuring the distance between two steel plates. Moreover, it was found that increasing the γ-ray energy will increase the accuracy of the measurement. In addition to the energy of the gamma source, the distance measurement depends on the thickness of the two plates, the arrangement of the thicker plate comparing to the thinner ones, and the distance between them. Finally, increasing the distance between the plates leads to reducing the measurement accuracy, which was calculated to be one centimeter.
    Keywords: Distance measuring, Compton backscattering, 137Cs, 60Co, Steel plates
  • P. Ashtari *, Y. Fazaeli, Gh. Aslani Pages 117-122

    The purpose of this study is to investigate the possibility of producing iron-55 as an X-ray source for the scientific and industrial applications. There are some advantages for this method the elimination of the manganese electro-plating, dissolving process in the target production step, and the need for the complex stages of chemical and radio-chemical purification. The calculations of proton energy for the target bombardment was performed using the ALICE/ASH method. The samples were evaluated to produce iron-55 determination by X-ray and gamma spectroscopy. Manganese-54 was produced as a major impurity in the production of iron-55. The Separation and purification phase of iron-55 from manganese was carried out by combining of precipitation and liquid-liquid extraction. The amount of manganese and manganese-54 was significant, but the results showed that the separation of manganese from iron-55 has been performed efficiently. Also, results agreed that the production and purification of iron-55 radioisotope for territorial use in Iran is possible with the proposed method.

    Keywords: Open, closed sources, Production, purification of Fe-55-radioisotope, ALICE, ASH
  • M. Zolghadr, S.M.M. Abtahi *, K. Sepanloo, E. Zarifie Pages 123-130

    This study aimed to produce a personal dosimeter to connect the electronic devices to transfer the dosimetry data online including dose rate data and integral dose. At first, an electronic board was designed. Afterwards, the board was simulated using Altium Designer software. Then, the microcontroller programming was performed using Code Vision software. The performance of the elements was tested using Proteus Design Suite software and the circuit diagnosis and testing were practically implemented. Afterwards, the calibration factor and the count-to-dose conversion coefficient were obtained using an ionization chamber in the Secondary Standard Dosimetry Laboratory of Iran. Furthermore, dose distribution as a function of distance to the source, was obtained using the produced dosimeter and was compared using a calibrated ionization chamber. To this purpose, an unmitigated Cs-137 source, a Cs-137 source with a 22 mm Pb shield, and a Cs-137 source with a 22 mm plus 18 mm shield were used. The results showed a calibration factor of 0.99 ± 0.02 for the designed dosimeter. Calibration results showed that the produced dosimeter passed the ISO/IEC 17025:2005 criteria. Furthermore, the dose distribution results demonstrated negligible differences of less than 0.01% between the produced dosimeter and the reference ionization chamber. It was concluded that the produced dosimeter could be used as a reference and standard dosimeter in laboratories, for monitoring and dosimetry of ionizing photon radiations.

    Keywords: Personal dosimeter, Dosimetry, Geiger Muller, Calibration