مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1398 | دوره:40 | شماره:90 (پیاپی 4) |تعداد مقالات:18

سه میله ی سوخت هسته ای تازه که حاوی قرص هایی با غنای مختلف و ابعاد متفاوت در درون لوله های زیرکنیمی بودند، در رآکتور تحقیقاتی تهران مورد آزمون پرتونگاری نوترونی قرار گرفتند. برای کسب اطلاعات ساختار داخلی میله های سوخت از دو روش متفاوت ثبت تصویر مبتنی بر استفاده از فیلم تک لایه ی پرتونگاری و صفحه ی تصویر فسفرسان استفاده شد. با استفاده از تصویرهای نوترونی حاصل از این آزمون، ارزیابی های کمّی و کیفی میله های سوخت انجام شد. در ارزیابی کیفی تصویرها، اجزای داخلی میله های سوخت نظیر قرص ها، فنرها و درپوش های انتهایی به خوبی قابل مشاهده بودند. فیلم تک لایه ی پرتونگاری قدرت تفکیک مکانی بیش تری نسبت به صفحه ی تصویر داشت به گونه ای که جزییات داخلی میله ها و فاصله های بین قرص ها با وضوح بیش تری قابل تشخیص بود. در ارزیابی کمّی، ابعاد قرص ها و فاصله ی بین آن ها، و وابستگی سطح مقطع جذب به غنای قرص ها اندازه گیری و با اطلاعات ارایه شده توسط سازنده ی سوخت مقایسه شدند. این اطلاعات در توافق خوبی با یک دیگر بودند.

این مقاله برای بازیابی و خالص سازی اورانیم از سرباره، سه عملیات ساده شامل عملیات گرمایی در دمای پایین، عملیات فروشویی در دمای محیط و سپس رسوب گیری اورانیم به روش های متعارف و هم چنین به روش تلفیقی در دمای محیط را پیشنهاد و نقش کلی هر یک از این عملیات، بر خلوص محصول های تولید شده را مورد بحث و بررسی قرار می دهد. در عملیات گرمایی، ترکیب اورانیم های چهار ظرفیتی نامحلول در ساختار سرباره، به ترکیب های اورانیمی انحلال پذیر، اکسید شد. سپس با عملیات فروشویی و با استفاده از محلول نیتریک اسید رقیق، محلول آمونیم بی کربنات و متانول، جداسازی اورانیم از فاز جامد اشباع انجام شد. اورانیم فروشسته شده در حضور یون های فلور به شکل ترکیب های ADU و AUC با خلوص و بازده بالا رسوب داده شد و U3O8 خالص با مقدار فلور در حد مجاز در قرص سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه های تجزیه ی U3O8 نشان داد عنصرهایی که فرایند غنی سازی اورانیم و عملکرد سوخت را تحت تأثیر قرار می دهند، به زیر حد مجاز کاهش می یابند.

نانوساختارهای اورانیا با استفاده از یک روش نهشت ساده، تمیز و قابل اجرا در دو زمان نهشت متفاوت تهیه شد. ساختارها و ریخت شناسی محصول ها با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) مشخصه یابی شدند. ریزنگارهای میکروسکوپی الکترون پویشی نشان دادند که ریخت شناسی نمونه ی تهیه شده در مدت زمان نهشت 10 دقیقه دارای ساختار یکنواخت سکه مانند با ابعاد نانومتر (قطر صفحه ها حدود 400-600nm، متوسط ضخامت صفحه ها حدود 80nm) است. هم چنین نتیجه ها نشان دادند که زمان نهشت بر ریخت شناسی محصول ها تأثیرگذار و بر ساختار بلوری آن ها بی تأثیر است. الگوی پراش پرتو ایکس، ساختار نمونه ها را به صورت بلور UO2 تعیین کرد. ترکیب شیمیایی نقاط مختلف سطح نمونه با تکنیک طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) تعیین شد و یافته ها وجود ترکیب اورانیم اکسید را تأیید نمود. خاصیت های هم افزایی سطح الکترود و یون های اورانیم مسوول شکل گیری ساختار منحصربه فرد و جدید نمونه هستند.

نانوذره های استیل استونات حاوی هولمیم-166 به دلیل چگالی کم، زیست تخریب پذیری و ویژگی های مطلوب تابشی عامل های با قابلیت استفاده در پرتودرمانی درونی هستند. در این پژوهش، ساخت، کنترل کیفی و مطالعات توزیع زیستی نانوذره های 166Ho-AcAc توصیف شده است. ابتدا اسفرهای کمپلکس پایدار 165Ho با استیل استون به وسیله ی روش تبخیر حلال تشکیل گردید. نانوذرات 165Ho-AcAc حاصل در رآکتور تحقیقاتی تهران تحت پرتودهی به 166Ho-AcAc تبدیل شد. ریخت شناسی نانوذره ها، پایداری کمپلکس و پارامترهای ساختمانی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM)، کروماتوگرافی لایه ی نازک آنی (ITLC)، طیف سنجی زیرقرمز (IR) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. محلول های کمپلکس حاصل (100µ Ci/100µ l) به داخل دُم موش ها تزریق و توزیع زیست-شناختی آن ها ازریابی شد. نتیجه ها نشان داد که 166Ho-AcAc با موفقیت با اندازه ی بهینه ی 70 تا 100nm تهیه شده است و سطحی صاف با خلوص رادیوشیمیایی بالای %97 را نشان دادند. کمپلکس تا 3 روز در دمای 4 درجه، دمای اتاق، سرم انسانی و در بافر PBS پایدار بود. بالاترین مقدار دز تزریق شده به ازای هر گرم بافت در کبد مشاهده شد. یافته ها نشان داد که نانوذره های استواستیل می توانند در اندازه ی بهینه برای پرتودهی نوترونی بعدی ساخته شده و توانایی آن ها در نگه داری 166Ho، این ترکیب ها را به عامل های جذابی برای پرتودرمانی درونی بدل کرده است.

یک معیار مفید در زمینه ی مقدار اطمینان پذیری نتیجه های طیف سنجی گاما، ارایه ی عدم قطعیت اندازه گیری است. به دلیل اهمیت و لزوم پایش پرتوزایی در منبع های آب، هدف از این مطالعه اندازه گیری رادیونوکلیدهای گاماگسیل به همراه بیان مقدار عدم قطعیت اندازه گیری است. برای محاسبه ی عدم قطعیت اندازه گیری اکتیویته در آب از نمونه ای که عنصرهای پرتوزای آن از شرکت پل-اتم تهیه شده بود، استفاده شد. برای انجام محاسبه ها از قله ی واقع در انرژی 661keV در طیف انرژی رادیونوکلید سزیم-137 در یک آشکارساز ژرمانیم با خلوص بالا (HPGe) استفاده شد. بررسی ها نشان داد عامل های تأثیرگذار بر عدم قطعیت اندازه گیری به دو بخش شمارش با دستگاه طیف سنج گاما و آماده سازی نمونه تقسیم می شود که هر یک از این دو بخش از چندین منبع عدم قطعیت مانند عدم قطعیت مربوط به شمارش، کالیبراسیون بازده، احتمال گسیل، ضریب های تصحیح شمارش و اندازه گیری جرم ناشی می شود. نتیجه های اندازه گیری نشان داد عدم قطعیت نسبی برای نمونه ی آب با اکتیویته 425Bq از سزیم-137 حدود %7/3 (ضریب اطمینان = 1) است.

رفتار جذبی دینامیکی کربن فعال دانه ای و غربال مولکولی 5Å در فرایند جذب گاز زنون مقایسه شده است. این امر به منظور طراحی و ساخت محفظه ی حاوی بستر جاذب گاز زنون با مشخصه های بهینه انجام شده است. برای اندازه گیری زنون در خروجی ستون حاوی جاذب از دستگاه کروماتوگرافی مجهز به آشکارساز رسانندگی گرمایی استفاده شده است. تأثیر نرخ جریان گاز در دمای ثابت بر جذب دینامیکی و هم چنین تغییرات دما در نرخ جریان ثابت مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از منحنی های شکست، متغیرهایی چون طول ناحیه ی انتقال جرم و طول بستر استفاده نشده محاسبه شده است. به منظور تخمین مقدار مورد نیاز جاذب و شرایط بهینه ی جذب از مدل لانگمویر برای محاسبه ی ظرفیت جذب جاذب بهره گرفته شده است. نتیجه های آزمایش های تجربی و خروجی مدل های به کار گرفته شده انطباق مناسبی داشته و جذب بهتر به وسیله ی کربن فعال را تأیید نموده اند.

توریم یک آکتینید با عدد اتمی 90 است. توریم طبیعی پرتوزا بوده و اگرچه شکافت پذیر نیست اما تحت واکنش هسته ای (n, γ ) و پرتوزایی به عنصر شکافت پذیر اورانیم تبدیل می شود. در این مقاله، برخی خواص ترمودینامیکی توریم بررسی شده است. از طرف دیگر، معادله ی حالت، ابزار مهم و مناسبی برای بررسی رفتار گرمافیزیکی مواد و پیش بینی آن ها در شرایط مختلف به لحاظ فشار، دما و مقدار است. در حال حاضر معادله های حالت مختلفی وجود دارند که می توان آن ها را به طور کلی به صورت نظری، تجربی و نیمه تجربی دسته بندی کرد. هدف این مقاله مطالعه ی برخی تابع های ترمودینامیکی توریم در تعادل فاز مایع-بخار نظیر فشار بخار، چگالی های مایع و بخار اشباع و آنتالپی تبخیر و انرژی داخلی تبخیر با استفاده از معادله های حالت در مدل واندروالس است. در این مدل رفتار ترمودینامیکی مواد حاصل نیروهای جاذبه و دافعه است که خود را به صورت جمع جمله های یادشده در ضریب تراکم پذیری نشان می دهد. در این کار پژوهشی از معادله ی حالت واندروالس، معادله حالت برتوله و معادله ی حالت ردلیچ-وانگ استفاده شده است. مطالعه های ما نشان داد که، داده های به دست آمده از معادله ی حالت برتوله برای کلیه ی تابع های مطالعه شده به لحاظ کیفی و کمّی تطابق بهتری با داده های تجربی دارند.

در این مطالعه ساختار الکترونی لوزوجهی (رمبوهدرال) 3O2α-Al مورد بررسی قرار گرفت. ساختار α-آلومینا متعلق به گروه فضایی و لوزوجهی با دو واحد فرمولی (10 اتمی) در سلول واحد اولیه است. هرچند ساختاری که بیش تر مورد استفاده قرار می گیرد، شش گوش ه ای (هگزاگونال) شامل 12 اتم آلومینیم و 18 اتم اکسیژن، 6 واحد فرمولی است. نقش نقص ها در شبکه ی بلوری به خصوص نقص تهی جا در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات ساختار نواری در نبود یکی از اتم های O یا Al ارزیابی-شده است. محاسبه های انجام شده (با استفاده از کد شبیه سازی کوانتوم اسپرسو) نشان داد که 3O2α-Al یک گذار مستقیم در نقطه ی Γ دارد و گاف انرژی به دست آمده از نظریه ی تابع چگالی (DFT)، eV 3/6 است. هم چنین تهی جای O بیش تر از تهی جای Al بر روی ساختار الکترونی بلور C: 3O2α-Al تأثیرگذار بوده و در افزایش پاسخ این بلور به عنوان آشکارساز مؤثر است.

این مقاله نانوساختار دوبعدی سیلیسیم ژرمانیم فسفید (4SiGeP) را در فاز پنج گوشی با استفاده از محاسبه های ابتدا به ساکن مبتنی بر نظریه ی تابعی چگالی و با بهره گیری از نرم افزارهای وین و کوانتوم اسپرسو و متریالز استودیو پیش یابی نموده و خواص الکتریکی آن را مورد بررسی قرار می دهد. پایداری ترمودینامیکی، دینامیکی و گرمایی این نانو ساختار به ترتیب با محاسبه ی انرژی همبستگی ساختار، نمودار پاشندگی فونونی و شبیه سازی دینامیک مولکولی ارزیابی و تأیید شده است. نتیجه های محاسبه ها نشان می دهد که تک لایه ی سیلیسیم ژرمانیم فسفید یک نیم رسانای غیر مستقیم با گاف انرژی حدود eV 95/1 است که با اعمال کشش و کرنش دوبعدی قابل تنظیم است. ویژگی های منحصربه فرد این نانو ساختار امکان استفاده از آن را در ابزارهای الکترونیکی در مقیاس نانو و به طور خاص در حسگرهای الکترو-مکانیکی فراهم می کند.

الیاف پلی استر به خاطر دارا بودن ضریب شکست بالا و سطح صاف، مقدار زیادی از نور را از سطح خود منعکس می کند و از این رو فرایند رنگرزی این الیاف با رنگ های تیره به ویژه مشکی به آسانی صورت نمی گیرد. میزان بازتاب سطحی نسبتاً بالای ریز الیاف پلی استر سبب می شود که نسبت به الیاف پلی استر متعارف کم رنگ تر دیده شود، بنابراین برای رسیدن به عمق رنگی مشابه، به مقدار رنگ بیش تری نیاز است. در این پژوهش ایجاد زبری سطحی با استفاده از عمل آوری با باریکه های لیزر به عنوان روشی نوین و دوست دار محیط زیست در افزایش عمق رنگی و حصول افزایش رنگ در فام مشکی در رنگ رزی پارچه های پلی استر مورد بررسی قرار گرفته است. برای پرتودهی نمونه ها از پرتوهای لیزر آرگون فلورید استفاده شد و نمونه هایی به منظور ارزیابی تأثیر تعداد تپ های پرتودهی، انجام پرتودهی قبل یا بعد از رنگرزی تهیه شد. تغییرهای ایجاد شده در عمق رنگی نمونه ها با بررسی ریخت شناسی سطح به وسیله ی ریزنگاره های میکروسکپی الکترون روبشی و شاخص بلورینگی و اندازه ی بلورینه ی الیاف از طریق پراش پرتو ایکس تحلیل شد. داده های طیفی نشان داد که در اثر افزایش تعداد تپ های پرتودهی، بازتاب در ناحیه های مختلف طیف انعکاسی کاهش می یابد. بالاترین عمق رنگی در فام مشکی الیاف در تعداد بهینه ی تپ 15 حاصل شد.

محدوده ی مورد مطالعه بخشی از نقشه 1: 100000 انارک است که در قسمت خاوری استان اصفهان و 10 کیلومتری شمال انارک قرار گرفته است. محدوده ی چاه شوره در درون منطقه ی انارک-خور که تحت تأثیر حرکت به سمت شمال صفحه ی عربی و فعال شدن دو گسل امتداد لغز این منطقه، یعنی گسل درونه و گسل بیابانک شکل گرفته است، از نظر ساختاری یک گسل تراست با امتداد شرقی– غربی علاوه بر حرکت تراست از خود مؤلفه ی راست بر و سپس حرکت چپ بر در منطقه فعال بوده است. این گسل سنگ های اولترامافیک قدیمی را در کنار سازند سهلب قرار داده است. کانی سازی پلی متال بر روی بلوک فرادیواره ی تراست، محدود به رگه و رگچه های سیلیسی کربناته لیستونیت ها است. لیستونیت ها سنگ های غیرمعمول کربناته هستند که از دگرسانی واحدهای اولترامافیک حاصل می شوند و غنی از رگه های سیلیسی-کربناته اند. افیولیت های این منطقه جز افیولیت های ایران مرکزی محسوب می شوند. در این بررسی با برداشت اطلاعات از خش لغز های گسلی، بازسازی جهت گیری دیرینه ی تنش مؤثر با روش وارونگی صورت گرفته است. در این مطالعه روند و موقعیّت محورهای تنش دیرین اصلی براساس نتیجه های تحلیل داده های خش لغز گسلی از نرم افزار تی-تکتو3 به دست آمده است که بعد از تفسیر و تحلیل داده های این نتیجه ها مشخص شد که لیستونیت ها در یک گسل پارگی شکل گرفته اند. با توجه به این که طریقه ی زمین ساختی این محدوده الگو های تکراری از خود نشان می دهد می توان لیستونیت های مشابه دیگری را یافت که همانند آن ها شکل گرفته و کانی سازی محدود به رگه ها و رگچه ها باشد و با درنظر گرفتن این تشابه ساختاری و محدودبودن کانی سازی اورانیم به رگه و رگچه ها می توان نتیجه گرفت که لیستونیت های غربی این محدوده دارای کانه زایی اورانیم و چند فلزی هستند.

امروزه یکی از نیازهای ضروری جامعه های بشری نیاز به انرژی است. کشور ما نیز در راستای صنعتی شدن و تأمین انرژی، به منبع های نوین تأمین انرژی یعنی نیروگاه های هسته ای روی آورده است. به این ترتیب اکتشاف، حفظ و حراست از منبع های اورانیم به عنوان خوراک چنین نیروگاه هایی از اهمیت به سزایی برخوردار است؛ ولی متأسفانه به دلیل تحریم های علمی و فنی کشورهای توسعه یافته از جمله امریکا اکتشاف منابع راهبردی اورانیم در کشور ما به کندی پیش می رود. از این رو لزوم خودباوری در عرصه ی اکتشاف و حفظ و حراست از این ذخایر راهبردی بیش از پیش احساس می شود. در این پژوهش به اکتشاف عنصرهای پرتوزا در غرب استان کرمان پرداخته شده است. ناحیه ی مورد مطالعه در160 کیلومتری جنوب غربی شهر کرمان و 40 کیلومتری شمال سیرجان واقع است. این محدوده بین طول های جغرافیایی ''00 '30 ° 55 تا ''00 '00 ° 56 شرقی و عرض های جغرافیایی ''00 '30 ° 29 تا ''00 '00 ° 30 شمالی و در برگه ی زمین شناسی 1: 100. 000 پاریز قرار دارد. در این پژوهش از روش هایی نظیر فیلتر سازگار یافته تنظیم اختلاط و تصویر (افکنش) زیرفضای متعامد به منظور پردازش داده های سنجش از دور، و روش های تک متغیره به منظور پردازش داده های پرتوسنجی استفاده شد. نتیجه ها بیان گر قدرت بالای ماهواره ی سنتینل2 در بارزسازی دگرسانی های مرتبط با ذخیره های اورانیم است. هم چنین با توجه به زمین شناسی منطقه و هاله های دگرسانی و بررسی سطح مقطع ها، روش فیلتر سازگار یافته تنظیم اختلاط به خوبی توانسته است در تصویرهای سنتینل2 دگرسانی آرژیلی را بارز نماید. این تصویرها با توجه به زمین شناسی ناحیه از قدرت مناسبی برای تفکیک ماسه سنگ ها و سنگ های سیلیسی از واحدهای دیگر برخوردار هستند. در پایان ناحیه های امیدبخش برای پی جویی عنصرهای پرتوزا و حفظ و حراست از آن معرفی شد. هم چنین به جهت صحت سنجی، بررسی های صحرایی پیشین صورت گرفته از ناحیه، مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه ها تأییدکننده ی وجود مقادیر بالای عنصرهای پرتوزا در ناحیه است.

شبیه سازی یک بعدی پلاسمای تخلیه ی سد دی الکتریک صفحه ای با استفاده از نرم افزار کامسول انجام شد. تأثیر ضخامت و ضریب دی-الکتریک، ولتاژ و بسامد اعمال شده به الکترودها بر تغییرات دما و چگالی الکترون مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان داد که افزایش ولتاژ، بسامد، ضریب گسیل الکترون ثانویه ی الکترود و ضریب دی الکتریک باعث افزایش چگالی الکترون می شود درحالی که افزایش ضخامت دی الکتریک، چگالی الکترون را کاهش می دهد. افزایش ولتاژ از 5 تا kV 50، سبب افزایش چگالی الکترون از 1017×4 به 3-m 1018×2/3 شد، با افزایش بسامد از 20 تا kHz 50، چگالی الکترون از حدود 1017×96/1 تا حدود 3-m 1017×5/3 افزایش یافت. در این شبیه سازی ها مشاهده شد که افزایش ولتاژ، بسامد و ضخامت دی الکتریک باعث افزایش دمای الکترون می شود درحالی که افزایش ضریب دی الکتریک و ضریب گسیل الکترون ثانویه ی الکترود، اثرهای متفاوتی دارند. از نتیجه های به دست آمده مشخص شد که بدون نیاز به اعمال ولتاژ و بسامد بالا؛ با تغییر جنس و ابعاد دی الکتریک و جنس الکترودها می توان چگالی الکترون را تا مرتبه ی 3-m 1018 افزایش داد.

مدیریت پسماندهای تولید شده در رآکتور، یک جنبه ی مهم از چرخه ی سوخت هسته ای است. در این پژوهش سعی شده است بدون ایجاد تغییر چشمگیری در ساختار اصلی قلب یک رآکتور تحقیقاتی، مقدار پسماند تولیدشده در انتهای چرخه ی کاری به حداقل ممکن برسد، به گونه ای که گرمای حاصل از واپاشی عنصرهای پرتوزا در پسماند به کم ترین مقدار ممکن کاهش یابد. برای محاسبه های میزان مصرف سوخت و پارامترهای نوترونیکی قلب رآکتور از کد ام سی ان پی ایکس استفاده شده است. نتیجه ها نشان می دهد که بدون هیچ گونه تغییر اساسی در ساختار اصلی قلب رآکتور مرجع و تنها با افزایش غنای سوخت و کاهش توان رآکتور، مقدار پسماند تولیدشده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. پس از بررسی های انجام شده دو چیدمان برای قلب رآکتور نمونه پیشنهاد شد طوری که فعالیت پسماند تولید شده در انتهای چرخه ی کاری آن به %15تا %19 مقدار اولیه ی خود در قلب مرجع می رسد. در این راستا میزان مصرف سوخت نیز به %32 تا %40 سوخت رآکتور نمونه افزایش یافته است.

مهم ترین عامل کنترل کننده ی صفت کیفیت نانوایی گندم، ژنوم گیاه است که با ایجاد تنوع ژنتیکی از طریق جهش زاها در گیاه این صفت قابل بهبود و ارتقا است. در این پژوهش آزمایش های شیمیایی و فارینوگراف در ژن مانه های جهش یافته ی 60-58-66-T، 10-1-64-O، 1RO-، 3RO-و 5RO-به ترتیب حاصل از پرتودهی رقم های گندم طبسی، امید و روشن مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین تابع انتقال اِس شکل برای برآورد ضریب ها از طریق مدل شبکه ی عصبی پیش خور با روش آموزش الگوریتم لونبرگ-مارکوارت مورد استفاده قرار گرفت. در ژن مانه ی 3RO-خصوصیت شیمیایی عدد زلنی، مقدار سختی دانه، گلوتن مرطوب و درصد پروتئین نسبت به شاهد افزایش معنی دار داشت. هم چنین در ژن مانه ی 10-1-64-O، صفت های درصد جذب آب و عدد والوریمتری افزایش معنی دار و صفت درجه ی سست شدن خمیر بعد از 10 و 20 دقیقه کاهش معنی داری نسبت به شاهد داشت. خصوصیت های مقدار درصد پروتئین، حجم نان، عدد کیفی فارینوگراف و درجه ی سست شدن خمیر بیش ترین تأثیر را در مدل شبکه ی عصبی داشتند. نتیجه ها نشان دهنده ی تأثیر مثبت پرتودهی بر بهبود خواص کیفی خمیر نان هستند.