فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و دوم شماره 3 (پیاپی 97، پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/03
  • تعداد عناوین: 15
|
  • فرشته حاج اسماعیل بیگی*، اسماء السادات معتمدی، افتخار سادات بستان دوست، رضا گودرزی صفحات 1-7
    در این پژوهش علامت و مقدار ضرایب جذب و شکست غیرخطی نوری نانوذرات طلا به روش روبش-Z اندازه گیری شده است. از لیزر Ti:sapphire در دو حالت موج پیوسته و تپی با دیرش زمانی fs 60 و نرخ تکرار MHz 80 در طول موج nm 800 نانومتر و توان متوسط mW 28 استفاده شده است. نانوذرات طلا به روش کندوسوز لیزری با تپ های ns 20 و نرخ تکرار Hz 10 در محلول SDS ایجاد شده است. استفاده از تپ های فمتوثانیه با نرخ تکرار بالا منجر به ظهور اثرات غیرخطی الکترونی و گرمایی شد. به منظور حذف اثر تجمعی گرمایی ناشی از نرخ تکرار بالای تپ هایلیزر فمتوثانیه و تفکیک ضرایب غیرخطی گرمایی و الکترونی، نتایج به دست آمده با روبش- Z با استفاده از لیزر موج پیوسته در همان طول موج و توان تابشی مقایسه شده است. ضریب جذب غیرخطی الکترونی و گرمایی به ترتیب 5-10×15 و 1-cm.W5-10×125 به دست آمده است. در هر دو غیرخطیت الکترونی و گرمایی، اثر کر واکانونی اتفاق افتاده و مقادیر ضرایب شکست غیرخطی الکترونی و گرمایی به ترتیب 9-10×41- و 1-.W2cm 9-10×34- محاسبه شده است. اندازه گیری ها نشان داد که ضرایب غیرخطی نمونه مورد مطالعه در این پژوهش از مقادیر به دست آمده برای نمونه های ساخته شده به روش شیمیایی بزرگ تر است.
    کلیدواژگان: روبش- Z، لیزر فمتوثانیه، غیرخطیت نوری، نانوذرات طلا
  • مرتضی ایمانی، علیرضا کشتکار علیرضا کشتکار*، عباس رشیدی، جواد کریمی ثابت، علی نوروزی صفحات 8-17

    عنصر گوگرد شامل 4 ایزوتوپ پایدار است که سنگین ترین ایزوتوپ آن، گوگرد 36، در تولید رادیو ایزوتوپ و فعال سازی نوترونی کاربرد دارد. در این پژوهش با توجه به غلظت بسیار پایین گوگرد 36 در خوراک طبیعی، از زنجیره گذرای تک خروجی جهت جداسازی این ایزوتوپ استفاده شده است. برای شبیه سازی زنجیره، معادلات توزیع غلظت در حالت گذرا با استفاده از روش لاسونن گسسته سازی شده و با روش تکرار q، خطی می شوند. کد نوشته شده با استفاده از نتایج تجربی موجود صحت سنجی می شود. برای جداسازی ایزوتوپ گوگرد به غنای بالای 90 درصد توسط تعداد ماشین سانتریفیوژ معین، چیدمان های مختلف از زنجیره مربعی تک خروجی، مرحله ورود خوراک و شدت جریان خوراک بررسی شده است. در چیدمان با 15 مرحله و 8 ماشین سانتریفیوژ در هر مرحله، غلظت ایزوتوپ گوگرد 36 در مخزن  پس از 1460 ساعت به 95 درصد می رسد. نتایج نشان داد کاهش جریان خوراک زنجیره و افزایش فاصله مرحله ورود خوراک از مخزن، باعث افزایش غلظت گوگرد 36 در مخزن می شود.

    کلیدواژگان: زنجیره ناپایدار تک خروجی، چیدمان مربعی، ایزوتوپ گوگرد 36، حالت گذرا، شبیه سازی، روش تکرار q
  • رضا خاکپور، رامین یاوری*، محمدعلی آرون، هومن علی پور صفحات 18-27
    در پژوهش حاضر غشاهای مسطح حاوی پلی اترسولفون خالص، غشاهای آمیخته حاوی پلی اترسولفون و نانوذراتی چون دی اکسید تیتانیم (2TiO) و نانولوله های کربنی عامل دار شده (fMWCNTs) با استفاده از روش وارونگی فازی تهیه شد و رفتار پس زنی یون بور و میزان شار ترآویده آن ها با استفاده از فرایند نانوفیلتراسیون مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. خواص آب دوستی غشاهای سنتز شده و ساختار آن ها به ترتیب با اندازه گیری زاویه تماس و روش میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای عملیاتی مانند درصد وزنی پلی اتر سولفون، pH محیط، زمان، فشار، غلظت اسیدبوریک برای بهینه سازی میزان درصد پس زنی بور و شار ترآویده بر روی غشا پلی اتر سولفون خالص بررسی شد و در نهایت عملکرد غشاهای آمیخته حاوی درصدهای مختلف این نانودرات در این شرایط بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه فشار Bar 12، 20% وزنی پلی اتر سولفون، غلظت اسید بوریک ppm 20، زمان min 30 و pH برابر 12 تمامی غشاهای آمیخته دارای میزان پس زنی و شار ترآویده بالاتری نسبت به پلی اتر سولفون خالص بوده و از میان آن ها نیز غشای آمیخته حاوی 7/0 درصد وزنی  fMWCNTsبا میزان پس زنی 79/95 %، بالاترین میزان پس زنی یون بور را دارا می باشد.
    کلیدواژگان: اسید بوریک، نانوفیلتراسیون، غشای آمیخته، دی اکسید تیتانیم، نانولوله های کربنی عامل دار شده
  • پریسا ظاهری*، رضا داورخواه، فاضل ضحاکی فر صفحات 28-36
    غشای درون پلیمری بر پایه پلیمر پلی‏وینیل‏کلراید (PVC) حاوی استخراج‏گر آلامین‏‏ 336 و نرم‏ساز پلی اکسی اتیلن‏آلکیل‏اتر (POE) برای انتقال اورانیم از محیط ‏سولفوریکی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور تاثیر غلظت آلامین 336 و نرم‏ساز POE در فاز غشا، غلظت سولفوریک اسید در فاز خوراک، نوع و غلظت فاز بازیاب‏کننده بر میزان شار اورانیم از میان غشا بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که غشای درون پلیمری با ترکیب 40 % وزنی آلامین 336، 21/23 % وزنی نرم ساز POE و 79/36 % وزنی PVC، غلظت M 1/0 سولفوریک اسید در فاز خوراک و بازیاب‏کننده آمونیم کربنات M 5/0 منجر به بیش ترین میزان شار اورانیم (s2 mol/m7-10×82/1) از میان غشا می‏شود. هم چنین مطالعه اثر غلظت اورانیم در فاز خوراک نشان داد که در محدوده غلظت مورد بررسی، انتقال اورانیم از میان غشا توسط نفوذ یون‏های اورانیم از میان لایه انتقال جرم در فاز خوراک و تشکیل کمپلکس بین اورانیم و ماده استخراج‏گر آلامین 336 کنترل می شود. در نهایت پایداری غشای ساخته شده در طول هشت آزمایش بررسی شد که نتایج حاصل از آن حاکی از پایداری کامل غشا در طول پنج آزمایش بود.
    کلیدواژگان: غشای درون‏پلیمری، آلامین 336، پلی اکسی اتیلن‏آلکیل‏اتر، اورانیم، سولفوریک اسید، آمونیم‏کربنات
  • مهدیه بختیاری رمضانی، مهناز عبدالهی درگاه*، نیره عبداللهی قهی صفحات 37-43

    در این پژوهشبرخورد نانوذره غبار با دیوار گرافیتیبا استفاده از کد لمپس، که اساس آن روش دینامیک مولکولی است، شبیه سازی شده است.ذرات غبار بر اساس سازوکار تولیدشان در توکامک ها، شکل ها و اندازه های مختلفی دارند. در این کار دو نوع دانه غبار درنظر گرفته شده است: ابتدا نانوذره تنگستن کروی شکل و سپس نانوذره ای از جنس گرافیت و با هندسه پولکی شکل که با دیواره ای گرافیتی برخورد می کنند. در دستگاه گداخت، یون ها، اتم ها و مولکول های هیدروژن با دانه غبار برخورد می کنند و گشتاور تصادفی ایجاد می کنند که منجر به تغییرات کوچکی در اندازه حرکت زاویه ای دانه می شود. بنابراین در شبیه سازی علاوه بر سرعت انتقالی، چرخش غبار حول محور تقارنش نیز درنظر گرفته شده و برای چنین نانوذراتی، آستانه سرعت که منجر به تخریب سطح می شود برآورد شده است. نتایج نشان می دهند که برخلاف نانوذره تنگستن، دانه های گرافیتی نقش مهمی در تخریب سطوح گرافیتی ندارند بلکه با توجه سرعت برخورد، ممکن است روی سطح بچسبند و یا تخریب شده و به محیط بازگردند.

    کلیدواژگان: نانوذره غبار، کد لمپس، گرافیت، تنگستن، چرخش
  • نفیسه سالک، سارا وثوقی*، علی بهرامی سامانی صفحات 44-51
    یکی از مهم ترین و موثرترین رادیونوکلیدهای به کار رفته در درمان تومورها، سرطان مغز استخوان و روماتویید آرتریت، رادیونوکلید هلمیوم-166 است. در بین رادیونوکلیدهای استفاده شده برای رادیوسینووکتومی، رادیونوکلید هلمیوم-166، به سبب ویژگی های مطلوب هم چون نیمه عمر کوتاه، گسیل ذرات بتا با انرژی مناسب، گسیل ذرات گاما با انرژی مناسب جهت تصویربرداری و امکان تولید بالا با استفاده از یک رآکتور با شار متوسط، مورد توجه قرار گرفته است. یک روش تحویل این رادیونوکلید به بافت هدف استفاده از مولد درون تنی دیسپرسیوم-166/ هلمیوم-166 کیتوزان است. تحویل رادیونوکلید هلمیوم-166 به بافت هدف از طریق این مولد درون تنی، باعث پرتوگیری حداقل بافت های غیر هدف و افزایش میزان در جذبی بافت هدف در مقایسه با رادیوداروهای مشابه دیگر می شود.در این مطالعه، دز جذبی رادیوکمپلکس -Chitosan Ho166/Dy166 در درمان رادیوسینووکتومی، با استفاده از 4GEANT و MCNPX محاسبه گردید و نتایج با یک دیگر مقایسه شده است. هم چنین مقایسه نتایج دزیمتری رادیو کمپلکس مذکور با رادیوکمپلکس های رایج مورد استفاده برای رادیوسینووکتومی، انجام شده است.
    کلیدواژگان: رادیوسینووکتومی، دیسپرسیوم-166، هلمیوم-166، مولد درون تنی، رادیوکمپلکس، 4GEANT، MCNPX
  • مصطفی مهدی پور* صفحات 52-61

    در این مقاله انتشار امواج غیرخطی یون- صوتی در یک پلاسمای برخوردی با حضور الکترون های فوق حرارتی با تابع توزیع کاپا مطالعه شده است. با نوشتن معادلات سیالی برای یون ها و لحاظ کردن سهم برخورد بین یون ها با اتم های خنثی و هم چنین به کار بردن روش اختلال کاهشی، معادله غیرخطی تعمیم یافته کورته وگ- ده وری (K-dV) تعیین شده است. نتایج نشان دهنده انتشار پالس الکتریکی با دامنه مثبت (امواج سالیتونی متراکم) است. بررسی های عددی نشان می دهند که برخورد یون ها با اتم های خنثی تاثیر ویژه ای بر ساختار امواج یون- صوتی دارند. به عبارت دیگر، با افزایش فرکانس برخورد دامنه (پهنای) موج یون- صوتی کاهش (افزایش) می یابد. علاوه براین، اثر شاخص طیفی الکترون های فوق حرارتی و دمای یون ها نیز بر ساختار این امواج مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: امواج یون- صوتی، پلاسمای برخوردی، الکترون های فوق حرارتی، روش اختلال کاهشی، معادله K-dV اصلاح شده
  • سیده مریم نوری دوگاهی، سید محمد مهدی ابطحی*، مرتضی حبیبی صفحات 62-69

    در این پژوهش دستگاه پلاسمای کانونی دانشگاه بین المللی امام خمینی (IKPF) از نوع مدر با انرژی متوسط kJ 5/2 به عنوان منبع پالسی پرتو ایکس سخت بوسیله کد مونت کارلوی 5 MCNP شبیه سازی شد. طیف پرتو ایکس سخت حاصل از شبیه سازی به دست آمد. با استفاده از دزیمتری با قرص های ترمولومینسانس، دز ایکس حاصل از دستگاه با گاز تزریقی آرگون در فشار mbar 8/0 در فاصله cm 23 از بالای آند، mSv  8/0 در هر شات به دست آمد. هم چنین با استفاده از فانتومORNL ، که بر اساس بدن واقعی انسان شبیه سازی شده، دز جذبی پرتو ایکس در اندام های نرم که در فواصل مشخصی از دستگاه قرار دارد محاسبه شد. مشخص شد که بالاترین دز در فاصله cm 30 از دستگاه در فانتوم مرد بالغ در اندام بیضه به مقدار  mGy14-10×0890/2 و در فانتوم زن در اندام مثانه و محتویات آن به مقدارmGy   15-10×6613/2  می باشد. علاوه بر این، در فاصلهcm  230 بیش ترین مقدار دز جذبی در اندام ها، مربوط به بیضه در فانتوم مرد به مقدار mGy 16-10× 5601/3 و پوست در فانتوم زن به مقدار mGy16-10×1004/1 می باشد.

    کلیدواژگان: دستگاه پلاسمای کانونی، پرتو ایکس سخت، اندام های بافت نرم، 5MCNP
  • امجد سازگار امجد سازگار*، مرتضی امیری صفحات 70-78

    استفاده از پلیمرهای تقویت شده با استفاده از الیاف امروزه در صنایع مختلف به امری پرکاربرد و بهینه تبدیل شده است. پلیمرهای تقویت شده با استفاده از الیاف کربن (CFRP) به طور وسیعی در صنایع هوافضا، هسته ای، انرژی های تجدید پذیر، معماری و صنایع دریایی استفاده می شود. پیچیدگی فرایند ساخت این قطعات، همواره با شکل گیری و ایجاد انواع مختلف عیوب ساختی در آن ها همراه می باشد. وجود ساختار غیرهمگن در این قطعات، استفاده از روش های کلاسیک در بازرسی آن ها را با محدودیت های متعددی روبه رو کرده است. استفاده از روش دمانگاری فعال با استفاده از امواج فروسرخ، امروزه به عنوان یکی از روش های مطرح در بازرسی کامپوزیت ها به کار گرفته می شود. در این مقاله، با استفاده از تکنیک پالسی، یک نمونه ورق تخت و یک نمونه ورق انحنادار پلیمری تقویت شده با استفاده از الیاف کربن تحت آزمون قرار گرفته اند. عیوبی مشخص از چند نوع مختلف، با ابعاد مختلف به صورت دستی در این قطعات ایجادشده و بازرسی با استفاده از روش دمانگاری برای شناسایی این عیوب انجام شد. بررسی های انجام شده نشان داد که استفاده از تحریک حرارتی تابشی با تکنیک عبوری می تواند به خوبی عیوب داخلی نمونه ها را آشکار کند. وجود رسانایی حرارتی متفاوت عیوب فلزی سوزنی شکل با قطر mm 2/0، ذرات خارجی به قطر mm 2 و جدایش صفحه ای به ابعاد 2mm 10×10، منجر به آشکار شدن این عیوب در نمونه های تخت و منحنی شد.

    کلیدواژگان: آزمون غیرمخرب، کامپوزیت، دمانگاری، پلیمر تقویت شده با فیبرکربن
  • سید جواد احمدی، زهرا رفیعی سرمزده*، سید مرتضی زاهدی دیزجی، سید حسن جعفری، یاسر کاسه ساز صفحات 79-88

    در این پژوهش، کامپوزیت و نانوکامپوزیت های بر پایه پلی اتیلن سنگین با استفاده از نیترید بور شش گوش (hBN) و نانوصفحات نیترید بور (BNNSs) در درصدهای وزنی مختلف به روش اختلاط مذاب ساخته شد. ریخت شناسی، ویژگی ها و عملکرد مکانیکی و حرارتی کامپوزیت و نانوکامپوزیت های حاوی تقویت کننده نیترید بور بررسی شد. هم چنین عملکرد حفاظتی کامپوزیت های طراحی شده در برابر نوترون با استفاده از ستون گرمایی رآکتور تهران به روش فعال سازی پولک طلا مورد بررسی قرار گرفت و با نتایج مربوط به پلی اتیلن سنگین خالص مقایسه شد. نانوکامپوزیت های حاوی BNNSs، مدول و استحکام کششی بزرگ تر، پایداری حرارتی بیش تر و عملکرد حفاظ سازی بهتری را در مقابل نوترون در مقایسه با کامپوزیت های حاوی hBN نشان داده اند. افزودن 5/0% وزنی از جاذب hBN به بستر پلی اتیلن، عملکرد حفاظتی کامپوزیت را در مقایسه با پلی اتیلن سنگین خالص 25% افزایش می دهد؛ در حالی که عملکرد حفاظ سازی نانوکامپوزیت در همین درصد وزنی، بیانگر افزایش 43% در جذب نوترون های گرمایی است. نتایج به دست آمده در این پژوهش می تواند مقدمه ای برای تولید حفاظ های نوترونی سبک، ارزان و کارآمد باشد که امید است در آینده ای نزدیک مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نیترید بور، پلی اتیلن سنگین، حفاظ نوترونی، نانوساختار
  • ابراهیم عابدی، حسین خلفی، سید محمد میروکیلی* صفحات 89-97

    مجتمع HWRR یک مجتمع سوخت از نوع میله ای تجهیز شده می باشد که با الگوگیری از طرح مفهومی برجام برای رآکتور اراک ساخته شده است. آزمایش های درون قلب این سوخت به منظور ارزیابی پارامترهای نوترونی و ترموهیدرولیکی در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران و با استفاده از یک وسیله آزمایشی با عنوان تجهیز آزمون مدار باز انجام می گردد. تحلیل ایمنی حوادث محتمل این تجهیز آزمایش یکی از مراحل ضروری پیش از عملیاتی شدن آن می باشد. به همین منظور، تحلیل سه حادثه وخیم از حوادث محتمل، شامل دو سناریوی حادثه LOFA و سناریوی خنک شوندگی مجتمع با استفاده از جریان طبیعی سیال در زمان خاموشی ناگهانی شبیه سازی شده است. محاسبات نوترونی برای تعیین توان میله های سوخت با استفاده از کد MCNPX و تحلیل ترموهیدرولیکی به روش CFD انجام شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد در دو سناریوی LOFA با وجود فراتر رفتن دمای سطح غلاف و خنک کننده از دمای اشباع و تشکیل بر روی غلاف حباب بخار، دمای سوخت و غلاف با حاشیه ایمنی مناسبی همچنان در بازه معیار طراحی قرار داشته و یکپارچگی سوخت به خوبی حفظ می شود. در سناریوی خنک شوندگی با استفاده از جریان طبیعی سیال نیز دماها در تمام نقاط کم تر از دمای اشباع هستند.

    کلیدواژگان: مجتمع سوخت تجهیزشده HWRR، تجهیز آزمون مدار باز، رآکتور تحقیقاتی تهران، تحلیل حادثه LOFA
  • آریام راسخ القول، سید یوسف فضائلی حسینی نژاد*، شهرام مرادی دهقی، پرویز اشتری، محمدرضا کاردان، عطیه جز وزیری، شهزاد فیضی صفحات 98-103
    تاثیر تثبیت رادیوایزوتوپ طلای-198 بر روی نانوذرات سیلیس عامل دار شده بر روی توزیع زیستی این رادیوایزوتوپ در مقایسه با نانوذرات طلای خالص مورد بررسی قرار گرفت. رادیوایزوتوپ طلا با استفاده از بمباران نوترونی طلای فلزی بسیار خالص تهیه شده است. رادیوایزوتوپ آماده شده از طریق لیگاند رابط روی نانوذرات سیلیکا پوشش داده شد. توزیع زیستی نشان می دهد که آب دوستی نانو ذرات سیلیکا Au198 MCM-41@ بالا است و از طریق تصاویر SPECT و اندازه گیری ID / g٪ ، مشخص شد که دفع نانوذرات رادیو اکتیو@ MCM-41 Au198 از بدن در مقایسه با نانوذرات خالص طلا بسیار سریع تر می شود. در مقایسه با نانوذرات خالص طلا، دفع کلیوی بالا و جذب کم تر در کبد اثرات پرتویی ناخواسته و بد نانوذرات را کاهش داده است. نانوکامپوزیت@ MCM-41 Au198 به طور بالقوه می تواند در تشخیص و درمان سرطان مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: رادیوایزوتوپ طلای-198، توزیع زیستی، نانوذرات سیلیکا
  • محسن طبسی*، علی بهرامی سامانی، سیمیندخت شیروانی آرانی، محمد قنادی مراغه، اکبر محمدی صفحات 104-110
    تکنسیم-m99 مهم ترین رادیوداروی پزشکی هسته ای است که حاصل واپاشی مولیبدن-99 است. در حال حاضر، نیاز ایران به رادیونوکلید مولیبدن-99 به مقدار Ci 120 در هفته است. بیش از 90% مولیبدن- 99 تولیدی در جهان از طریق شکافت اورانیم- 235 حاصل می شود. زنجیره تامین این رادیونوکلید شامل ماده هدف اورانیم- 235، رآکتور هسته ای، تاسیسات فراوری مولیبدن- 99 و تاسیسات تولید ژنراتور مولیبدن- 99/ تکنسیم- m99 است. بررسی پتانسیل ها و امکانات موجود در داخل کشور نشان از امکان پذیر بودن تولید آن در ایران دارد. این پژوهش به بررسی اجزای زنجیره تامین این رادیونوکلید در ایران و نحوه همسو کردن آن ها و نیز توضیحاتی در مورد انتخاب فرایند رادیوشیمیایی مناسب تولید آن می پردازد. هدف اورانیمی به صورت صفحات کوچکی که قابلیت پرتودهی در رآکتور تحقیقاتی تهران را داشته باشد به عنوان خوراک واحد تاسیسات فرآوری انتخاب شد. با توجه به محدودیت های خاص ایران، روش اصلاحی آمور که تلفیقی از روش آمور و رومول است، برای هدف های اکتاکسید اورانیم- آلومینیم/ آلومینیم قابل دسترس ایران، گزینه مناسب تشخیص داده شده و براساس آن فعالیت های پژوهشی و اجرایی هدف گذاری شدند.
    کلیدواژگان: مولیبدن-99، تکنسیم-m99، اورانیم با غنای پایین، فرایند اصلاحی آمور، فرایند رومول
  • مجید نودهی مجید نودهی، امیرمحمد بیگ زاده، محمدرضا رشیدیان وزیری*، رضا کریمی صفحات 111-118
    پلی متیل متاآکریلات (PMMA) پلیمر ارزان قیمتی است که امروزه کاربرد بسیار گسترده ای در زمینه های مختلف مثل ساخت تجهیزات نوری، حسگرها و ابزارهای میکروشاره پزشکی دارد. در این مطالعه اثر تابش گامای حاصل از یک چشمه کبالت-60 در دزهای تابشی 10 تا kGy 30 بر تغییر خواص نوری این پلیمر مورد بررسی قرار گرفته است. اثر تابش گاما بر طیف های عبور و جذب نوری، گاف نواری انرژی، انرژی اورباخ، انرژی های پاشندگی و ضریب شکست این پلیمر بررسی شده و نتایج آن ارایه شده است. نتایج بیانگر افزایش ضریب جذب، ضریب شکست و هدایت نوری پلیمر PMMA در این بازه از دز تابشی پرتوی گاما است. بزرگی وابسته به طول موج این کمیت ها اندازه گیری شده و به صورت نمودار ارایه شده است. گاف نواری انرژی پلیمر در این محدوده دز تابشی به تدریج کاهش می یابد که با افزایش رسانایی نوری نمونه ها مطابقت دارد. نتایج بیانگر کاهش گاف نواری انرژی پلیمر از eV 461/4 به eV 482/3 با جذب دز kGy 30 تابش گاما است. افزایش ضرایب شکست و جذب و نیز رسانش نوری این پلیمر به همراه داده های ارایه شده در این پژوهش را می توان برای ساخت ابزارهای جدید و با قابلیت های بهبودیافته به کار گرفت.
    کلیدواژگان: پلی متیل متاآکریلات، خواص نوری، تابش گاما، دزیمتری
  • رضا کیانپور، غلامرضا انصاری فر* صفحات 119-128

    در پژوهش حاضر با استفاده از درصدهای حجمی مختلف و اندازه های متفاوت نانوذرات 2TiO (تیتانیا) و 3O2Al (آلومینا)، پارامترهای مهم و اساسی رآکتور 1000VVER-، از جمله پارامترهای دینامیکی رآکتور (نظیر ضرایب راکتیویته دمایی)، که نقش مهمی در تحلیل دینامیکی رآکتور و الزامات ایمنی قلب ایفا می کنند، محاسبه شده است. به این منظور، ابتدا سلول معادل میله سوخت و نانوسیال خنک کننده اطراف آن در مجتمع سوخت شش ضلعی رآکتور 1000VVER- تعیین شد. سپس محاسبات ترموهیدرولیک در غلظت و اندازه های مختلف نانوذره توسط نرم افزار شبیه ساز ANSYS FLUENT انجام شده و تاثیر آنان بر پارامترهای ضریب انتقال حرارت جابه جایی، دمای سوخت و خنک کننده محاسبه گردید. در ادامه با استفاده از کدهای محاسبات نوترونیک WIMS و CITATION، قلب رآکتور شبیه سازی شده و تاثیر تغییرات دمای نانوسیال خنک کننده و سوخت بر فاکتور ضریب تکثیر موثر محاسبه و تحلیل شد. بر این اساس، ضرایب راکتیویته دمایی سوخت و خنک کننده تعیین گردید. این ضرایب با تغییرات غلظت و اندازه نانوذرات در سیال خنک کننده محاسبه شده اند.

    کلیدواژگان: رآکتور آب تحت فشار، نانوسیال، ضرایب راکتیویته دمایی، آنالیز نوترونیکی، آنالیزترموهیدرولیکی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی
|
  • F. Hajiesmaeilbaigi *, A.S. Motamedi, E.S. Bostandoost, R. Goodarzi Pages 1-7
    The present work measured the sign and the amount of nonlinear optical absorption coefficient and nonlinear refractive index of gold nanoparticles by Z-scan method. The Ti: sapphire laser is used in two modes: continuous wave and pulsed with 60 fs duration and a repetition rate of 80 MHz at the wavelength of 800 nm, with an average power of 28 mW. Gold nanoparticles were obtained by the laser ablation method with 20 ns pulses and a repetition rate of 10 Hz in SDS solution. Due to using femtosecond laser pulses with a high repetition rate, thermal and electronic nonlinear effects appeared. The results were compared with a continuous wave Z-scan at the same wavelength and exposure power to eliminate the cumulative thermal effect and separate the electronic and thermal nonlinear coefficients. The electronic and thermal nonlinear absorption coefficients were obtained 15×10-5 and 125×10-5cm.W-1, respectively. Kerr de-focusing effect occurred in both electronic and thermal nonlinearity, and the nonlinear electronic and the thermal refractions were calculated -41×10-9 and -34×10-9cm2W-1, respectively. The experiments show that the nonlinear coefficients of the sample prepared in this research are larger than the values obtained for the samples made by the chemical method.
    Keywords: Z-scan, Femtosecond laser, Optical nonlinearity, Gold Nanoparticles
  • M. Imani, A.R. Keshtkar *, A. Rashidi, J. Karimi Sabet, A. Noroozi Pages 8-17

    Among the four stable isotopes of sulfur, the heaviest isotope, 36S, has found many applications in radioisotope production and neutron activation. In the present work, due to the very low natural abundance of 36S, the single withdrawal cascades are used to separate this isotope. The concentration distribution equations in the transient state are separated using the Laasonen method and linearized by the q iteration method to simulate the cascade. The code is validated using existing experimental results. To separate the 36S isotope to a high concentration of 90% by a fixed number of centrifuge machines, different arrangements of the square single withdrawal cascades, the feed stage location, and the feed flow rate were investigated. In the arrangement with 15 stages and eight centrifuge machines at each stage, the concentration of 36S in the reservoir reaches 95% after 1460 hours. The results showed that reducing the feed flow of the cascade and increasing the distance of the feed stage from the reservoir leads to an increment in the concentration of 36S in the reservoir.

    Keywords: Single withdrawal cascades, Square Arrangement, 36S Isotope, Transient Condition, Simulation, q Iteration Method
  • R. Khakpor, R. Yavari *, M.A. Aroon, H. Alipor Pages 18-27
    In this study, flat membranes containing neat polyethersulfone and the mixed matrix membranes containing polyethersulfone and nanoparticles such as titanium dioxide(TiO2) and functionalized multi-walled carbonnanotubes (fMWCNTs) were fabricated by wet phase inversion. And the boron ions' rejection and permeat flux behavior of these prepared membranes were evaluated and compared using the nanofiltration process. The hydrophilic properties of the prepared membranes and their structure were evaluated by measuring the contact angle and the scanning electron microscopy method, respectively. To optimize the amount of boron ion’s rejection percentage and permeate flux on the neat polyethersulfone membrane, the operational parameters such as the weight percentage of polyethersulfone, pH, time, pressure, and boric acid concentration were investigated. Finally, the performance of mixed matrix membranes containing different percentages of nanoparticles was evaluated under these optimal conditions. The results showed that at optimal conditions (pressure=12 bar, polyethersulfone=20% (W/W), concentration of boric acid=20 ppm, time= 30 minutes, and pH=12), all the prepared mixed matrix membranes have higher boron ion rejection percentage and permeate flux than the neat polyethersulfone. The mixed matrix membrane containing fMWCNTs (0.7%wt) has the highest boron ion rejection percentage (95/79%).
    Keywords: Boric acid, Nanofiltration, Mixed matrix membrane, Dioxide titanium, Functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes
  • P. Zaheri *, R. Davarkhah, F . Zahakifar Pages 28-36
    A Polyvinyl chloride (PVC)-based polymer inclusion membrane (PIM) containing alamine336 as the extractant and Polyoxyethylene alkyl ether (POE) as the plasticizer was used for the Transport of uranium from sulfate solution. The effects of extractant and plasticizer concentration in the membrane, sulfuric acid concentration in the feed phase, stripping agent type, and concentration were investigated. The maximum flux of 1.82×10-7 mol/m2s was obtained using a PIM consisting of 40 wt.% alamine336, 23.21 wt.% POE and 36.79 wt.% PVC, 0.1 M sulfuric acid in the feed phase, and 0.5 M (NH4)2CO3 as the stripping phase. The effect of the initial concentration of uranium in the feed phase on uranium transport was also studied. The results show that in the studied range of uranium concentration, the Transport of uranium through the membrane was controlled by diffusion of uranyl ions through the feed phase mass transfer layer. The prepared PIM showed appropriate stability for the Transport of uranium for five consecutive experiments.
    Keywords: Polymer inclusion membrane, Alamine336, Polyoxyethylene alkyl ether, Uranium, Sulfuric acid solution, Ammonium Carbonate
  • M. Bakhtiyari Ramezani, M. Abdollahi Dargah *, N. Abdollahi Ghahi Pages 37-43

    In the present work, we have simulated the collision of dust nanoparticles with graphite wall using LAMMPS code, based on the molecular dynamics method. Dust particles have different shapes and sizes depending on their production mechanism in Tokamaks. In this work, two types of dust grains have been considered: a spherical tungsten nanoparticle and a graphite nanoparticle with an oblate geometry that collides with a graphite wall. In the fusion device, ions, hydrogen atoms, and molecules collide with the dust grain and create stochastic torques, leading to minor variations in the angular momentum of the grain. Therefore, in the simulations, the dust rotation around its symmetry axis has also been considered in addition to the transfer velocity. For such nanoparticles, the threshold speed of nanoparticles that leads to surface damage has been estimated. The results show that, unlike tungsten nanoparticles, graphite grains do not play a significant role in the degradation of the graphite surfaces. Still, due to the speed of the collision, they may either stick to the surface or be damaged and return to the environment.

    Keywords: Dust nanoparticle, LAMMPS code, graphite, Tungsten, Rotation
  • N. Salek, S. Vosoughi *, A. Bahrami Samani Pages 44-51
    The Holmium-166 radionuclide is one of the most effective radionuclides used to treat bone marrow cancer and rheumatoid arthritis. Among the recommended radionuclides used in radiation synovectomy, 166Ho has got much attention due to suitable decay properties such as short half-life, its high beta energy, gamma-ray emission with suitable energy for nuclear imaging, and the possibility of large-scale production in medium flux reactor. One method to deliver 166Ho to the target tissue is via the 166Dy/166Ho-Chitosan in vivo generator. Compared with other similar radiopharmaceuticals, using the in vivo generator to deliver 166Ho, causes minimal non-target tissue exposure and increased absorbed dose in the target tissue. In this work, the absorbed dose of 166Dy/166Ho-Chitosan radio-complex for radio-synovectomy purposes was calculated by GEANT4 and MCNPX. The obtained results were compared with each other. In addition, the dosimetry results of the mentioned radio-complex have been compared with the common radio complexes used for radio-synovectomy.
    Keywords: Radiosynovectomy, 166Dy, 166Ho, In vivo generator, Radio-complex, Geant4, MCNPX
  • M. Mehdipoor * Pages 52-61

    In the present work, the propagation of nonlinear ion-acoustic waves is studied in a collisional plasma with superthermal electrons with a Kappa distribution function. Considering the basic set of fluid equations and the ion-neutral collisions, a modified nonlinear Korteweg-de Vries (K-dV) equation is derived by using the reductive perturbation method. It was found that only compressive ion-acoustic solitary waves can be propagated in this model. Also, the numerical results show that the ion-neutral collisions have significant effects on solitary wave structures. In other words, the amplitude (width) of the ion-acoustic solitons decreases (increases) with the increasing of the ion-neutral collision frequency. Moreover, the effects of the spectral index of superthermal electrons and ion temperature on the ion-acoustic solitons are also studied in the present plasma model.

    Keywords: Ion-acoustic waves, Collisional plasma, Superthermal electrons, Reductive perturbation method, Modified K-dV equation
  • S.M. Nouri Dogahi, S.M.M. Abtahi *, M. Habibi Pages 62-69

    In the present work, the X ray dose and hard X-ray spectrum corresponding to a 2.5 kJ plasma focus device was investigated. The X-ray dose using Argon gas at a pressure of 0.8 mbar and a distance of 23 cm from the top of anode was 0.8 mSv per shot. Using the ORNL phantom simulated based on the realistic human body, X-ray absorption dose was computed for soft tissue organs at certain distances from the device. The maximum absorbed dose was related to the distance of 30 cm for the testis in the male phantom (2.0890×10-14 mGy), and for the bladder and contents in the female phantom (2.6613×10-15 mGy). In addition, at the distance of 230 cm, the maximum absorbed dose was in the testis in the male phantom (3.5601×10-16 mGy) and in the skin for the female phantom (1.1004×10-16 mGy).

    Keywords: Plasma focus device, Hard X-Ray, Soft tissue organs, MCNP5
  • A. Sazgar A. Sazgar *, M. Amiri M. Amiri Pages 70-78

    Recently,the use of fiber-reinforced polymers has become widely used in various industries. Carbon fiber reinforced polymers (CFRP) are widely used in the aerospace, nuclear, renewable energy, architecture, and marine industries. The complexity of the manufacturing process of these parts is always associated with the formation of various types of manufacturing defects. The existence of non-homogeneous structure in these parts has faced several limitations in the use of classical NDT methods in the inspection process. The active thermography method using infrared waves is today considered as one of the proposed methods in the inspection of composites. In the present work, samples with flat sheet geometry and curve sheet geometry of carbon fiber-reinforced polymer were tested using a pulse technique. Several different types of defects with different dimensions were manually created in these parts and inspection was performed using the thermography method. The results have shown that the use of radiant thermal stimulation with the transmission technique can well reveal the internal defects of the samples. The presence of different thermal conductivity of needle-shaped metal defects with 0.2 mm diameter, foreign particles with 2 mm diameter, and 10×10 mm2 delamination led to the appearance of these defects in flat and curved samples.

    Keywords: Non-destructive test, Composite, Thermography, Carbon fiber reinforced polymer
  • S.J. Ahmadi, Z. Rafiei Sarmazdeh *, S.M. Zahedi Dizaji, S.H. Jafari, Y. Kasesaz Pages 79-88

    In the present study, high-density polyethylene (HDPE)/hexagonal boron nitride (hBN) and HDPE/Boron nitride nanosheets (BNNSs) nanocomposites with different contents were fabricated using the melt mixing method. The morphology, properties, and mechanical and thermal performance of composites and nanocomposites containing boron nitride were investigated. Also, the neutron shielding performance of the designed composites was investigated using the thermal column of the Tehran Research Reactor and foil activation method. The results were compared with those of using pure HDPE. HDPE/BNNSs nanocomposites have shown higher modulus and tensile strength, higher thermal stability, and better neutron shielding performance than HDPE/hBN. The results showed that by reaching hBN content to 0.5 wt. %, the neutron shielding of the composite was improved by 25% compared with the pure HDPE. However, there is a 43% increase in neutron absorption by nanocomposites compared with HDPE. The result of this work is expected to cause a natural synergy between applied nanocomposite and neutron shields and lead to the commercial production of Leigh-weight, inexpensive, and effective neutron-shield nanocomposites.

    Keywords: Nanocomposite, Boron nitride, High density polyethylene, Neutron shielding, Nanostructure
  • E. Abedi, H. Khalafi, S.M. Mirvakili * Pages 89-97

    HWRR element is an instrumented fuel assembly constructed based on JCPOA conceptual design parameters for Arak reactor. The in-core experiments of the fuel are carried out in TRR core to evaluate neutronic and thermal-hydraulic parameters using an experimental facility called Open Loop Test Facility (OLTF). Safety analysis of the OLTF anticipated incidents is one of the necessary steps before its implementation. Therefore, three severe anticipated accident scenarios have been simulated, including two LOFA scenarios and the instant post SCRAM cooling by natural circulation. The neutronic calculation has been carried out by MCNPX code to determine fuel rods power and thermal-hydraulic analysis using CFD method. The analysis results show that the clad surface temperature violates coolant saturation temperature and void will arise in both LOFA scenarios. However, both clad and fuel temperatures keep significant margins to their design criteria and fuel rod integrity would be retained completely. The results also show that the coolant temperature remains lower than saturation temperature in the case of decay heat removing via natural cooling scenario.

    Keywords: HWRR instrumented fuel assembly, Open Loop Test Facility, Tehran Research Reactor, LOFA Analysis
  • A. Rasekholghol, S.Y. Fazaeli *, S. Moradi Dehaghi, P. Ashtari, M.R. Kardan, A. Joz-Vaziri, Sh. Feizi Pages 98-103
    In this study, the influence of grafting 198Au radioisotope on functionalized silica nanoparticles with a the biodistribution of this radioisotope compare to pure gold nanoparticles, was investigated. The Au radioisotope was prepared using neutronic bombardment of a highly pure metallic gold. The prepared radioisotope was coated on silica through an interface ligand. The biodistribution suggested that the hydrophilicity of the 198Au@MCM-41 nanosilica compare to pure gold nanoparticles was higher. Through the SPECT images and %ID/g measurement, it was found that the excretion of radiotracer from the body compare to pure gold nanoparticles became faster. The Au@MCM-41 nanocomposite could potentially be used in diagnosis and therapy of cancer.
    Keywords: 198Au- radioisotope, Biodistribution, Silica nanoparticles
  • M. Tabasi *, A. Bahrami Samani, S. Shirvani Arani, M. Ghannadi Maragheh, A. Mohammadi Pages 104-110
    Tc-99m is the most important nuclear medicine radioisotope produced from the decay of Mo-99. Currently, Iran's demand for Mo-99 is 120 Ci per week. More than 90% of the Mo-99 in the world is produced via U-235 fission. The supply chain of this radioisotope includes the Uranium target supplier, the nuclear reactor, the Mo-99 processing facility, and the Mo-99/Tc-99m generator manufacturer. Investigation of the domestic existing facilities of Iran shows that its production is feasible inside the country. The present study focuses on the Mo-99 production chain in Iran and presents the appropriate radiochemical method. Uranium targets in the miniplate form with irradiation capability in TRR were accepted as feed for processing unit facilities. According to the special limitations of Iran, the Modified AMOR process, which is a combination of AMOR and ROMOL processes, is identified as the appropriate method for the available U3O8-Al/Al targets. The researches and the experimental activities are proposed based on this method.
    Keywords: Mo-99, Tc-99m, Low Enriched Uranium (LEU), Modified AMOR, ROMOL
  • M. Nodehi, A.M. Beigzadeh, M.R. Rashidian Vaziri *, R. Karimi Pages 111-118
    Poly (methyl methacrylate) (PMMA) is an inexpensive polymer widely used in different applications such as the fabrication of optical tools, sensors, and microfluidic medical devices. In the present study, the effect of emitted radiations from a Cobalt-60 gamma source with emission doses between 10-30 kGy on the optical properties of this polymer is investigated. The effect of gamma radiation on optical transmission and absorption, bandgap energy, Urbach energy, dispersive energies, and refractive index of this polymer is investigated, and the obtained results are presented. The results indicate that the absorption coefficient, the refractive index, and the optical conductivity of the PMMA polymer increase within this range of gamma radiation doses. The wavelength-dependent magnitudes of these quantities are measured and represented as graphs. Within this irradiation dose range, the bandgap energy of the polymer gradually decreases, which is in agreement with the optical conductivity increase of the samples. The results indicate the reduction of the bandgap energy of polymer from 4.461 eV to 3.482 eV by 30 kGy gamma irradiation dose. Increment of the refractive index and the absorption coefficient and the enhancement of the optical conductivity with the represented data in this work can be used to fabricate new tools with improved capabilities.
    Keywords: Poly (methyl methacrylate), Optical Properties, Gamma Irradiation, Dosimetry
  • R. Kianpour, G.R. Ansarifar * Pages 119-128

    In the present work, using different volume percentages and different sizes of TiO2 (Titania) and Al2O3 (Alumina) nanoparticles, the important and basic parameters of VVER-1000 reactor including dynamic parameters of reactor (such as temperature reactivity coefficients) that play an important role in reactor dynamic analysis and core safety requirements are calculated. For this purpose, at the first the equivalent cell of fuel rod and the surrounding coolant nanofluid in the hexagonal fuel cell of the VVER-1000 reactor is determined. After that, by using the ANSYS FLUENT simulator software, thermo hydraulic calculations are performed in different concentrations and sizes of nanoparticles to study their effect on the parameters of the heat transfer coefficient, fuel, and coolant temperature. Then, using WIMS and CITATION neutron computing codes, the reactor core is simulated and the effect of coolant nanofluid and fuel temperature changes on the effective multiplication factor is calculated and analyzed. The fuel and coolant temperature reactivity coefficients are determined. These coefficients are calculated by varying the concentration and size of nanoparticles in the coolant.

    Keywords: Pressurized water reactor (PWR), Nano fluid, Temperature reactivity coefficients, Neutronics analysis, Thermal hydraulic analysis, Heat transfer coefficient