مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1393 | دوره:- | شماره:1 (مسلسل 67) |تعداد مقالات:13

نانوذرات CaF2:Dy, Tm با اندازه متوسط 37 نانومتر به روش گرما- آبی ساخته شده اند. ساختار مکعبی نانوذرات با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس تعیین شد. اندازه و شکل ذرات ساخته شده با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) مشاهده شده است. منحنی درخشش ترمولومینسانی این نانوذره دارای 3 قله در دماهای 407، 440 و 485 کلوین بوده است. پاسخ ترمولومینسانی نانوذرات CaF2:Dy, Tm برای مقدارهای متفاوت Dy و Tm مطالعه و بیش ترین حساسیت در 3 درصد مولی Dy و 0.5 درصد مولی Tm به دست آمده اند. با توجه به پاسخ خطی دز تا بالای دز جذب شده 10000Gy، فسفر ساخته شده برای کاربرد در دزیمتری دزهای بالا پیشنهاد شده است.

دزیمتری فعال فردی گاما و نوترون در سال های اخیر مورد توجه بوده است و در این میان دیودهای سیلیسیمی گزینه مناسبی برای این منظور هستند. دیودهای سیلیسیمی، حساس به گاما بوده و برای ایجاد حساسیت نوترونی در آن ها از یک لایه مبدل استفاده می شود. در این پژوهش، ابعاد بهینه مبدل و آشکارساز برای ایجاد رفتار دزیمتری مناسب و جداسازی معادل دز گاما و نوترون تعیین شده است. با توجه به طراحی دزیمتر و اعمال روش داده برداری گزینشی بر اساس ارتفاع تپ ها، مقدارهای معادل دز گاما و نوترون های سریع به صورت مجزا تعیین شدند. معادل دز گاما در بازه انرژی 0.3 تا 6MeV و معادل دز نوترون در بازه انرژی 1 تا 12MeV اندازه گیری شد. حد پایین دزیمتری برای تابش گاما و نوترون به ترتیب 0.015 و 10mSv است. در میدان تابشی چشمه Am-Be، نتایج تجربی به دست آمده، توافق خوبی با داده های شبیه سازی داشته و خطای معادل دز گاما و نوترون به ترتیب کم تر از 15 و 18 درصد بود.

جداسازی با مارپیچ همفری یکی از شیوه های کنسانتره سازی کانی ها است که اساس آن روش های ثقلی است. عملکرد کنسانتره سازی در فرایندهای فرآوری مواد معدنی، به وسیله عیار و بازیابی مشخص می شود. این عامل ها وابسته به انتخاب مناسب متغیرهای فرایندی است. در این مقاله آرایه متعامد L9 برای طراحی آزمایش ها برمبنای بهینه سازی چندگانه برای دست یابی به بالاترین عیار و بازیابی مورد استفاده قرار می گیرد. در این آزمایش ها پارامترهای نرخ خوراک دهی، درصد جامد پالپ و اندازه ذرات ورودی خوراک مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آزمایش ها نشان می دهند که دستگاه مارپیچ همفری، برای پیش کنسانتره سازی مطلوب بوده و با بهینه سازی پارامترهای موثر بر عملکرد آن، عیار و بازیابی توریم، به ترتیب، 49 و 5 درصد افزایش می یابد.

پارامترهای فرایندی جذب زیستی فلزهای سنگین از پس آب تاسیسات فرآوری شیمیایی اورانیم اصفهان با استفاده از زیست جاذب سیستوسریا ایندیکا بررسی و میزان جذب فلزهای سنگین اورانیم، نیکل و مس، با استفاده از جلبک طبیعی، آماییده شده با محلول فرم آلدیید و محلولCaCl2  مطالعه و مشخص شد. جلبک آماییده شده با کلسیم کلرید، عملکرد بهتری نسبت به دو جاذب دیگر داشت. pH برابر 5 و زمان تعادل 120 دقیقه به عنوان شرایط بهینه به دست آمد. هم چنین سینتیک درجه دو بهترین تطابق با داده های آزمایشگاهی را داشت و مرحله واکنش شیمیایی مرحله تعیین کننده واکنش تشخیص داده شد. از طرفی با افزایش مقدار زیست جاذب، از میزان جذب بر واحد وزن جاذب کاسته شد. هم چنین تجزیه فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) نشان داد که دیگر فلزهای سنگین موجود در پس آب نیز بر روی جاذب فرآوری شده با کلسیم کلرید جذب می شوند. بررسی نتایج تجزیه تبدیل فوریه زیر قرمز (FTIR) قبل و بعد از تماس جاذب با پس آب نشان داد که گروه های عاملی هیدروکسیل، کربوکسیل و آمین روی جاذب بیش ترین نقش را در جذب فلزهای سنگین از پس آب بر عهده داشته اند. هم چنین نتایج تخلخل سنجی (BET) حاکی از آن بود که جذب شیمیایی فلزهای سنگین منجر به تغییر ساختار زیست جاذب می شود.

با استفاده از یک زیست رآکتور هوا- بالارونده با حلقه جریان داخلی و با به کارگیری باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان و سنگ معدن اورانیم آنومالی 2 ساغند، اکسایش میکروبی آهن فرو، هنگام استخراج اورانیم بررسی شد. برای پیش بینی سینتیک اکسایش میکروبی، مدل های مونود و مدل های اصلاح شده برای بازدارندگی محصول و ماده اصلی در نرخ های هوادهی مختلف مورد استفاده قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده بیش ترین مقدار استخراج اورانیم با باکتری برابر با %97.1 و بدون باکتری برابر با %21 بود. برازش داده های تجربی با مدل های پیش گفته نشان داد که در تمام نرخ های هوادهی در رآکتور، مدل اصلاح شده برای بازدارندگی ماده اصلی تطابق بیش تری با داده های تجربی داشت و مقدار R2 در نرخ های هوادهی 0.0065، 0.0085، 0.01 و 0.015 متر بر ثانیه، به ترتیب، برابر با 0.98، 0.97، 0.94 و 0.94 محاسبه شد.

جای گزینی چهار روش تجزیه مجزا، وقت گیر و پرهزینه استاندارد ASTM برای تعیین مقدار عناصر Mo، As، K و Th در نمونه های دارای بافت اورانیم با یک روش کارآمد جدید مورد بررسی قرار گرفت. مزیت های اصلی این روش، حذف کمبودهای مذکور با حفظ دقت و صحت نتایج مورد نظر صنایع هسته ای و مشخصات فنی مواد است. در روش جدید، بافت اورانیم مزاحم از طریق استخراج با مخلوط یک به یک تری (2- اتیل هگزیل) فسفات -(TEHP) هپتان نرمال حذف شد. عناصر مورد نظر به طور هم زمان و با استفاده از تکنیک نشر نوری- پلاسمای جفت شده القایی اندازه گیری شدند. عامل های موثر بر بازده استخراج، pH، مقدار اورانیم و دما بررسی شدند. گستره دینامیکی منحنی مقیاس بندی در محدوده غلظتی 10-500 میکروگرم بر گرم اورانیم خطی است (R2>0.999). برای عناصر Mo، As،Th   K وحد تشخیص های روش (MDLs)، به ترتیب، برابر با 0.51، 0.66، 1.1 و 0.51 میکروگرم بر گرم اورانیم حاصل شد. مقدار پارامتر En برای تمام عناصر کم تر از 0.26 به دست آمد. دقت و صحت تجزیه ای نتایج حاصل در دو سطح غلظت متفاوت محاسبه و با نتایج حاصل از روش های استاندارد مقایسه شد که نشان از تایید روش داشت. کاهش زمان کلی انجام تجزیه از حدود 24 ساعت به کم تر از 2 ساعت، کاهش چشمگیر هزینه های دستگاهی و مصرفی مواد از جمله خصوصیات کاربردی- صنعتی این روش جدید است.

جاذب زیستی- مغناطیسی متشکل از نانوذرات منیتیت (Fe3O4) پوشیده شده از تفاله نیشکر تهیه و باگاس مغناطیسی نام گذاری شد. باگاس مغناطیسی دارای هدف حذف جذبی و بازیابی یون های اورانیم (VI) از محیط های آبی بود. منیتیت از طریق هم رسوبی با افزودن محلول سدیم هیدروکسید به محلول آبی شامل Fe2+ و Fe3+ تهیه شد. باگاس مغناطیسی دارای خواص ابرپارامغناطیسی، یعنی، مغناطش اشباع بدون پس ماند مغناطیسی بود. شناسایی باگاس مغناطیسی تهیه شده، با استفاده از روش های پراش پودری پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) انجام و مساحت سطح ویژه ریزدانه ها و میزان تخلخل آن از طریق جذب و واجذب نیتروژن (روش BET) اندازه گیری شد. میانگین اندازه ذرات 34 نانومتر، مساحت سطح آزاد آن ها 102.3 متر مربع بر گرم و میانگین قطر حفرات 6.23 نانومتر به دست آمد. خواص تبادل یونی باگاس مغناطیسی با اندازه گیری ظرفیت جذب برای یون های اورانیم (VI) در روش ناپیوسته بررسی شد. نتایج نشان داد که ظرفیت جذب به شدت تحت تاثیر pH محیط، مقدار زیست توده، زمان تماس، و غلظت اولیه اورانیم قرار دارد. پیوند سطحی اورانیم با زیست توده بسیار سریع بود به طوری که ظرف 20 دقیقه نخست %92 جذب به انجام رسید. جذب بهینه (%97.4) در pH برابر با 4، مقدار زیست توده 1-5g L، غلظت اولیه اورانیم 50mg L-1، و در مدت 90 دقیقه مشاهده شد. ظرفیت جذب بیشینه باگاس مغناطیسی برای یون های اورانیم (VI) در مقدار جاذب 1g L-1، و برابر 32.04mg g-1 به دست آمد. داده های سینتیکی با معادله سرعت شبه مرتبه دوم به خوبی برازش شدند (0.9996=R2). فرایند جذب با مدل های هم دمای لانگمویر و دوبینین- رادشکویچ مطابقت خوبی داشت. انرژی آزاد استاندارد (Go∆) و تغییرات انتالپی (∆Ho) نشان داد که واکنش در دماهای بررسی شده، خودبه خودی و گرماگیر است. در مطالعات بازیابی، %94.5 یون های اورانیم (VI)، با استفاده از هیدروکلریک اسید به عنوان شوینده بازیابی شد.

حل عددی معادله های ترموهیدرولیکی حاکم بر قلب رآکتور PBMR با استفاده از مدل ناحیه های متخلخل بررسی شد. در این بررسی ابتدا با توجه به وجود دماهای بسیار بالا در قلب، از کد NJOY برای تولید سطح مقطع در این دماها استفاده شد. سپس توسط کد MCNP4C قدرت حرارتی در راستای عمودی و شعاعی به دست آمد که این دو به عنوان منابع قدرت حرارتی در قلب رآکتور وارد نرم افزار CFX.12 شد و با توجه به وجود حدود 450000 مجتمع سوخت در قلب رآکتور و بالا بودن میزان محاسبه ها، ناحیه ای از قلب که مجتمع های سوخت در آن قرار دارند به عنوان یک ناحیه همگن متخلخل در نظر گرفته، و پارامترهای ترموهیدرولیکی قلب رآکتور محاسبه شد. نتایج حاصل از هر دو کد MCNP4C و CFX.12، در مقایسه با نتایج دیگر کدها بر اعتبار این دو برای استفاده شدن در این نوع رآکتور صحه گذاشت. از جمله نتایج دیگری که به دست آمد، شرط تراکم پذیر بودن گاز هلیم است؛ این مطالعه نشان داد که نتایج در صورتی قابل مقایسه با نتایج دیگر کدها است که تراکم پذیر بودن گاز لحاظ شود و این خود منجر به اصلاح فرمول دارسی- ویسباخ در این نوع رآکتور شد.

برای بررسی صحت و دقت عملکرد فشارسنج های خلأ و به عبارتی مقیاس بندی آن ها، از دو نوع استاندارد با عنوان های اولیه و ثانویه استفاده می شود؛ استانداردهای اولیه مورد بررسی عبارت از استاندارد فشارسنج جیوه ای، استاندارد انبساط حجمی و استاندارد جریان روزنه ای هستند که، به ترتیب، برای مقیاس بندی فشارسنج ها در محدوده خلأ پایین، خلأ متوسط و خلأ بالا مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله سعی شده است انواع روش های استانداردسازی فشارسنج های خلأ و مبانی علمی حاکم بر این روش ها و نیز کاربرد و اهمیت آن ها در پژوهش های هسته ای به اجمال مورد بررسی قرار گیرد.

اثر پرتو گاما بر ظرفیت تبادل یون کلینوپتیلولیت سدیمی بررسی شد. پرتودهی نمونه جاذب با تابش گاما با دز جذب شده70  کیلوگری تا 2 مگاگری انجام و ظرفیت جذب کروم (VI) بر روی آن، تحت شرایط مختلف و با استفاده از طیف سنجی جذب اتمی اندازه گیری شد. جذب کروم (VI) در گستره غلظتی 80 تا 1800ppm و در pH برابر 7 انجام شد. نتایج نشان داد که تابش گاما تا دز 2 مگاگری تاثیری بر ظرفیت جذب کروم (VI) به وسیله شکل سدیمی کلینوپتیلولیت ندارد.

طیف بینی گاما برای چشمه های استاندارد مارینلی حاوی خاک، در چگالی های مختلف ( (1.5g cm-3-1با استفاده از آشکارساز HPGe انجام شد. طیف های حاصل به کمک نرم افزارهای مربوط تحلیل و سپس منحنی بازده- انرژی برای هر نمونه رسم شد. بازده های محاسبه شده در چگالی های مختلف با بازده نمونه مرجع مقایسه شده، ضریب های تصحیح خودجذبی برای چگالی های متفاوت، در گستره انرژی 1408keV-59 به دست آمد. ضریب های تصحیح به دست آمده، در محاسبه پرتوزایی نمونه های مجهول با موفقیت به کار گرفته شد.

مطالعه آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال O2Al3/ آب در یک لوله حلقوی عمودی با شار حرارتی غیریکنواخت (سینوسی) در ناحیه در حال توسعه جریان با قطر متوسط 20 نانومتر انجام شد. هدف اولیه این پژوهش بررسی دمای سطح لوله داخلی (منبع گرمایی) بود. مشخص شد دما در نقطه ای بالاتر از وسط میله برای دماهای ورودی مختلف بیشینه می شود و دمای سطح میله برای نانوسیال کم تر از سیال پایه بود هر چند که نانوسیال بر مکان نقطه بیشینه سطح اثر خاصی نداشت. سپس ضریب انتقال حرارت جابه جایی و عدد ناسلت نانوسیال بررسی و مشخص شد که با افزایش غلظت حجمی و عدد رینولدز، هر دو افزایش می یابند. بیش ترین میزان افزایش انتقال حرارت (%19) برای غلظت %1.5 و عدد رینولدز حدود 2100 اتفاق افتاد. اثر دمای ورودی بر انتقال حرارت نانوسیال بررسی و افزایش ضریب انتقال حرارت با افزایش دمای ورودی مشاهده شد. از بررسی اثر فشار بر انتقال حرارت نانوسیال مشخص شد که فشار، اثر محسوسی بر ضریب انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال ندارد. بررسی افت فشار نسبی نانوسیال نشان داد که با افزایش غلظت حجمی، افت فشار نسبی نانوسیال افزایش می یابد. هم چنین افت فشار نسبی نانوسیال به علت رسوب بیش تر، در سرعت های پایین، بیش تر بود و با افزایش عدد رینولدز کاهش یافت.