مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1393 | دوره:- | شماره:70 |تعداد مقالات:13

پرتونگاری صنعتی یکی از مهم ترین روش های تشخیص عیب های جوشکاری است. در این روش عیب هایی چون تخلخل، سرباره و ترک با تفسیر فیلم پرتونگاری مشخص می شوند. عیب یابی از روی فیلم پرتونگاری به دقت و مهارت شخص پرتونگار مفسر فیلم و کیفیت فیلم های پرتونگاری بستگی دارد. اگر پرتونگاره های تهیه شده با روش پرتونگاری صنعتی وضوح مطلوبی نداشته باشند، تشخیص دقیق عیب های آن ها مشکل خواهد بود و در برخی مواقع معمولا این تصویرها کیفیت لازم را نداشته، دارای نوفه زیاد و تضاد پایینی هستند. در نتیجه روش هایی مورد نیاز است که بتوان این عیب ها را دقیق تر بررسی و مشخص کرد. استفاده از روش های پردازش تصویر برای دست یابی به این امر بسیار مناسب است؛ به ویژه روش های مبتنی بر استخراج بعد سوم تصویرها می تواند برای این منظور به کار رود. با توجه به این که چشم انسان به دیدن اجسام سه بعدی عادت دارد و می تواند عمق را نیز تشخیص دهد استخراج بعد سوم روش موثری در ارزیابی و تشخیص عیب ها است. در این پژوهش با استفاده از روش استخراج شکل از روی سایه که بر مبنای سه بعدی سازی تصویر است عیب ها در پرتونگاره ها برجسته شدند تا به سهولت به وسیله مغز انسان قابل تشخیص و تفسیر باشند. این روش بر تصویرهای دوبعدی حاصل از پرتونگاری اعمال و تصویرهای سه بعدی آن ساخته شد. برای ارزیابی روش از نظرهای مفسرهای فیلم های پرتونگاری صنعتی استفاده شد. نتیجه های حاصل از نظرسنجی آن ها نشان داد که استفاده از این روش در تشخیص عیب های مختلف جوشکاری مفید است و تشخیص نواحی عیب ها با استفاده از این روش تا حد زیادی بهبود یافته است.

اثر سد پتانسیل و محدوده باز کانال بر توان ایستانندگی کانال های محوری <100> و <110> سیلیکون و نیم- مسافت کانال زنی برای پروتون مورد بررسی قرار گرفت. توان ایستانندگی و نیم- مسافت کانال زنی برای پروتون در این راستاها با استفاده از شبیه سازی طیف های پس پراکندگی رادرفورد نظیر راستاهای کانالی در بازه انرژی 1800 تا 2200keV اندازه گیری شد. در شبیه سازی طیف های پس پراکندگی رادرفورد نظیر راستاهای کانالی، فرض شد که فرایند فرار یون ها از راستای بلوری رفتار نمایی دارد. نشان داده شد که با افزایش سد پتانسیل و محدوده باز کانال، توان ایستانندگی کاهش، ولی نیم- مسافت کانال زنی افزایش می یابد.

تجزیه با استفاده از باریکه یونی، به دلیل حساسیت بالا، سریع، بس عنصری بودن، غیرمخرب بودن و عدم استفاده از نمونه سازی به ویژه برای تجزیه رنگ دانه ها به طور گسترده استفاده می شود. از طیف سنجی گسیل پرتو ایکس ذره- القایی و طیف سنجی گسیل پرتو گامای پروتون- القایی با باریکه خارجی به طور هم زمان برای نمونه های بزرگ باستانی که در محیط خارج از خلأ تحت تابش قرار می گیرند استفاده می شود. در این کار پژوهشی از باریکه خارجی برای تجزیه نمونه های سنگ لاجورد و رنگ لاجوردی کاشی باستانی استفاده شد. با مقایسه طیف ها، مشخص شد که رنگ لاجوردی موجود در کاشی باستانی از رنگ دانه کبالت است در حالی که در سنگ لاجورد، کبالت وجود ندارد و سدیم عنصر مشخصه رنگ لاجوردی در نمونه های سنگ لاجورد است. هم چنین نشان داده شد که می توان با استفاده از تجزیه با باریکه یونی، لاجورد را شناسایی کرد.

اثر گران روی محیط میزبان آشکارساز قطره فوق گرم بر تشکیل و پایداری حباب های فریون-12 ایجاد شده در اثر پرتودهی نوترونی مورد بررسی قرار گرفت. با تغییر غلظت آکریل آمید و متیلن بیس آکریل آمید در محلول مونومر، ژل های مختلف پلی آکریل آمید با گران روی 1 تا 13 پاسکال- ثانیه تهیه و از آن ها در ساخت آشکارساز فوق گرم استفاده شد. نتایج پرتودهی نوترونی آشکارساز ساخته شده، با چشمه نوترونی 241Am-Be و نوترون های 2.89 مگا الکترون ولت به دست آمده از مولد (دوترون- دوترون) نوترون نشان داد که حباب های تشکیل شده در آشکارساز ساخته شده با استفاده از پلی آکریل آمید غیرشبکه ای با گستره گران روی 5 تا 6 پاسکال- ثانیه علاوه بر این که با چشم غیرمسلح قابل شمارش هستند، از ماندگاری کافی در محیط میزبان نیز برخوردارند و در خاتمه پرتودهی امکان شمارش حباب ها وجود دارد. هم چنین تعداد حباب های تشکیل شده با شارش نوترون های فرودی متناسب است.

تربیم-161 به دلیل ویژگی های مناسب واپاشی، یک رادیو نوکلید امیدبخش برای توسعه کمپلکس های درمانی جدید است و می تواند جای گزین مناسبی برای لوتسیم-177 باشد. در این مطالعه، روش های تولید تربیم-161، مورد ارزیابی نظری و عملی قرار گرفت. در شیوه نظری، با حل معادله های دیفرانسیلی زنجیره واپاشی و با اعمال مقدارهای ثابت موجود در معادله ها، فعالیت پرتوزایی رادیونوکلید تربیم-161 و تمام ناخالصی های تولیدی محاسبه شد. روش عملی غالب تولید تربیم-161، تولید غیرمستقیم آن از طریق واکنش زنجیره ای 160Gd(n, g) 161Gd (b-) 161Tb است. در این روش از هدف گادولینیم-160 غنی شده و یا گادولینیم طبیعی استفاده می شود. در مطالعه حاضر، برای تولید تربیم-161، گادولینیم طبیعی در رآکتور تحقیقاتی تهران با شار نوترون گرمایی حدود 3×1012cm-2s-1 به مدت 34 ساعت مورد پرتودهی قرار گرفت. فعالیت هر کدام از محصول های واکنش با استفاده از طیف سنجی پرتو گاما ارزیابی شد. نتایج  نشان داد که در این شرایط، حدود 0.11 میلی کوری تربیم-161 تولید شده بود. داده های حاصل از حل معادله های واپاشی، این مقدار را تایید نمود. لذا، می توان نتیجه گرفت که با پرتودهی طولانی مدت 10 میلی گرم از گادولینیم-160 غنی شده، تولید حدود صد میلی کوری تربیم-161 امکان پذیر خواهد بود.

یکی از روش های حل معادله پخش نوترون، روش نودال است. این روش، به سه روش تحلیلی، نیمه تحلیلی و بسط تابع دسته بندی می شود. در این پژوهش، نرم افزاری به منظور حل دوگروهی معادله پخش نوترون در هندسه های چهارگوش دوبعدی توسعه داده شد. رویکردهای متنوعی برای حل معادله پخش به روش تحلیلی نودال وجود دارد. یکی از این رویکردها که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از تقریب فرار عرضی است. بر اساس این رویکرد، معادله های پخش دوبعدی نوترون به دو معادله پخش یک بعدی شکسته شده و پاسخ هر یک از آن ها به صورت تحلیلی محاسبه می شود. در این پژوهش از دو تقریب تخت و درجه دو برای تخمین جمله های فرار عرضی استفاده شد. راستی آزمایی روش از طریق به کارگیری آن برای دو رآکتور مرجع انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که روش تحلیلی نودال با تقریب فرار عرضی درجه دو از دقت بسیار خوبی در محاسبه های قلب رآکتور برخوردار است.

در دهه های اخیر، در کشور ما از سزیم-137 برای برآورد آهنگ فرسایش خاک و ته نشینی استفاده شده است. لیکن به دلیل کاهش مقدار آن در خاک در اثر فروپاشی پرتوزا، نیاز به بررسی امکان استفاده از یک ردیاب جای گزین با نهشت مداوم مانند سرب-210 اضافی، ضروری به نظر می رسد. در مطالعه حاضر، نمونه های خاک جمع آوری شده از یک مزرعه با وسعت هفت هکتار، برای تعیین مقدار و الگوی توزیع مکانی خاک مورد استفاده قرار گرفت. میزان فرسایش خالص خاک با استفاده از مدل  موازنه جرم 2، برای روش های مبتنی بر استفاده از سزیم-137 و سرب-210 اضافی، به ترتیب، 4.6 و 12.3 تن بر هکتار- سال و نسبت باردهی ته نشت به ترتیب، 52 و 60 درصد محاسبه شد. به طور کلی میانگین فرسایش و ته نشینی برآورد شده با استفاده از سرب-210 اضافی بسیار بیش تر از سزیم-137 بود، زیرا سزیم-137، تخمینی از میانگین فرسایش از سال 1963 تا زمان نمونه برداری را به دست می دهد، در حالی که نتیجه های سرب-210 اضافی بازتابی از دوره زمانی طولانی تر است. تغییرهایی که در مدیریت خاک و ویژگی های بارش ها در طی قرن گذشته در منطقه رخ داده است، تاثیر مهمی بر برآورد توزیع مجدد خاک با استفاده از سرب-210 اضافی گذاشته است. به طور کلی نتیجه های پژوهش حاضر امکان استفاده از سرب-210 اضافی در منطقه های نیمه خشک را تایید نمود.

نانوذرات ابرپارامغناطیسی منیتیت  (Fe3O4)درجا پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول با استفاده از روش هم رسوبی شیمیایی به وسیله سدیم هیدروکسید، در محلول های اسیدی فروکلرید چهار آبه (FeCI2-4H2O)، و فریک کلرید شش آبه (FeCI3-6H2O) محتوی پلی اتیلن گلیکول ساخته شدند. شرایط بهینه رسوب گیری نانوذرات منیتیت پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول تعیین شد. نتایج نشان داد که قدرت اسیدی محیط رسوب گیری، غلظت سدیم هیدروکسید و مقدار پلی مر موجود در محیط تاثیر مهمی بر روی اندازه و ساختار نانوذرات دارند. اندازه و توزیع اندازه، ساختار، و پوشش نانوذرات، به ترتیب، به وسیله میکروسکوپی الکترون عبوری (TEM) و پراش سنجی پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه زیرقرمز (FT-IR)، و تجزیه گرماوزنی (TGA) مشخص شد. اندازه نانوذرات لخت، در گستره 8 تا 28 نانومتر متغییر بود که پس از پوشش دهی تغییر قابل توجهی نکرد. بالاخره این که اصلاح نانوذرات، با هدف استفاده از آن ها به عنوان حاملی جدید برای بازیابی و حذف یون های فلزی اورانیم (VI) و توریم (IV) از محلول های آبی با مخلوط نمودن نانوذرات با سیانکس 272 به مدت تقریبا 1 ساعت انجام و نسبت وزنی مناسب سیانکس به نانوذرات برابر 1:7.5 درنظر گرفته شد.

مطالعه های میکروسکوپی الکترون، اطلاعات تفصیلی ارزشمندی در رابطه با ریخت شناسی، منشأ، جابه جایی، پراکنش، خواص، برهم کنش های تبدیلی و تاثیرات زیست محیطی آیروسل ها (هواویزه ها) در تونل های حفاری معدن زیرزمینی اورانیم ساغند فراهم آورد. ذرات بسیار ریز جمع آوری شده در طی مرحله خاک برداری و پیکورکاری، برای مطالعه های ریخت شناختی و توزیع پراکندگی اندازه آیروسل های موجود در معدن زیرزمینی اورانیم ساغند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند. از طیف سنجی پاشنده طول موج- ریزتجزیه الکترون پویشی برای تجزیه و تعیین ترکیب شیمیایی ذرات موجود در معدن استفاده شد. تجزیه های طیف سنجی پاشنده طول موج نشان داد که مواد مطلق عمدتا مرکب از انبوهه های کانی های فاقد شکل منظم و با ترکیب های متنوع هستند. تجزیه 46 ذره منفرد نشان داد که در تعدادی از ذرات کانی، عنصر گوگرد وجود دارد که نشان دهنده وجود کانی های سولفیدی حاوی گوگرد زیاد در آیروسل ها هستند. تجزیه های پراش پرتو ایکس و ریزتجزیه های الکترون پویشی نشان داد که فازهای اصلی آیروسل ها شامل کانی های اورانیم دار، مواد آمورف، کوارتز، گالن، آپاتیت، کلسیت، سولفات ها، پیریت، هورنبلند، اکسیدهای آهن (منیتیت و هماتیت) و کانی های رسی هستند. کانی های رسی عمدتا کانی های مختلط ایلیت/ اسمکتیت به همراه کائولینیت و کلریت هستند. مواد مطلق با نسبت بالای کوارتز/ رس با غلبه لایه های مختلط ایلیت/ اسمکتیت مشخص می شوند. مطالعه غلظت گردوغبار قابل تنفس در بخش های بررسی شده تونل های حفاری در مکان های فاقد تهویه مناسب نشان داد که غلظت گردوغبار، بالاتر از حد مجاز استانداردهای سازمان بهداشت و ایمنی شغلی است. هم چنین وجود ذراتی از جنس کانی های اورانیم و کوارتز در گردوغبار قابل تنفس، مشخص نمود که کارکنان شاغل در معدن زیرزمینی اورانیم ساغند، در صورت عدم استفاده از تجهیزهای مناسب زیست محیطی، با خطرزایی بالایی مواجه هستند.

دمای الکترونی و چگالی پلاسمای تولید شده در میدان لیزر در مقیاس نانو ثانیه به وسیله تک ردیاب لانگمویر تا فاصله های از مرتبه سانتی متر مورد مطالعه قرار گرفت. برای تشکیل پلاسما، از برهم کنش باریکه کانونی شده لیزر نئودیمیم- یاگ با طول موج 1064nm و پهنای زمانی 30 ns با هدف جامد فلزی استفاده شد. از سوزن استیل به قطر 0.35 mm در یک پوشش نارسانا برای ساخت ردیاب لانگمویر استفاده شد. میزان کاهش دمای الکترونی و چگالی پلاسما در فاصله از مرتبه سانتی متر تخمین زده شد. دمای الکترونی در فشارهای پایین 5-10×5 تا 10×10-5 میلی بار و در فاصله های از مرتبه سانتی متر 2 تا 8eV و میانگین چگالی یون در فاصله های 4 تا 6 سانتی متر از هدف از مرتبه 1011 cm-3، تخمین زده شد.

غشای پلی مری پرفلورو سولفونیک اسید (PFSA) یکی از مهم ترین مواد هادی پروتون، برای استفاده در پیل های سوختی با الکترولیت پلی مری است. در این پژوهش اثر پرتو گاما بر ساختار غشای پلی مری پرفلورو سولفونیک اسید مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختار غشا با افزایش دز جذب شده تغییر می کند. اثر پرتو بر تغییرهای ساختار غشا با استفاده از طیف جذب مریی- فرابنفش در گستره طول موج 190 تا500 nm ، طیف زیرقرمز و الگوی پراش پرتو ایکس مورد پژوهش قرار گرفت. طیف جذب مریی- فرابنفش نشان داد که شدت قله های جذب با افزایش دز جذب شده افزایش می یاید. طیف سنجی زیرقرمز نمایان گر این بود که بر اثر پرتودهی، نوار جذب جدیدی در 1773cm-1 ایجاد می شود و الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که بلورینگی با افزایش دز جذب شده افزایش می یابد. آزمون سختی سنجی ویکرز نشان داد که مقدار سختی نمونه با افزایش دز جذب شده افزایش یافته است.

حشره شپشه آرد یکی از آفت های بسیار مهم محصول های انباری است که موجب بروز خسارت کیفی و کمی می شود. یکی از راهکارهای مناسب برای کنترل این آفت، استفاده از پرتو گاما است. در این مقاله تاثیر دزهای مختلف پرتو گاما بر روی تخم، لارو و حشره کامل شپشه آرد تا مرگ آخرین نمونه مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش در شرایط دمایی 1±27 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5±60 درصد و در تاریکی انجام شد. پرتودهی تخم، لارو و حشره کامل شپشه آرد با کمک پرتو گاما و با دزهای 100 تا 500 گری به انجام رسید. این آزمایش ها به منظور کاهش دز پرتو گاما در فاصله زمانی طولانی تر در مقایسه با مطالعه های قبلی انجام شد. میزان مرگ و میر حشره شپشه آرد در مرحله های مختلف رشد آن پس از گذشت 24 ساعت مورد ارزیابی قرار گرفت و نمونه برداری تا مرگ آخرین نمونه پرتودهی شده ادامه یافت. نتایج نشان داد که حساس ترین مرحله رشد حشره شپشه آرد در برابر پرتودهی، مرحله تخم بود که در آن دز 50 گری موجب مرگ 100 درصد تخم ها شد. مرحله لاروی، بعد از تخم، بیش ترین حساسیت را نشان داد به طوری که با دز 500 گری پس از گذشت 12 روز امکان از بین بردن کلیه لاروها فراهم شد. در مورد حشره های کامل، نتایج حاکی از مقاومت نسبی این مرحله از رشد حشره بود، به طوری که دز 100 گری پس از 16 روز تنها موجب بروز مرگ و میر 13.33 درصد حشره های کامل شد. بالاخره این که مشخص شد که استفاده از پرتو گاما می تواند به عنوان یک روش کاربردی مناسب، برای کنترل کلیه مرحله های زیستی حشره شپشه آرد در بین محصول های انباری به کار رود.