مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1397 | دوره:- | شماره:85 |تعداد مقالات:11

آشکارسازی پادنوترینوهای کم انرژی، کاربردهایی در علوم و مهندسی دارد. اخیراً تیم فلوکا مدل موسوم به پینات (PEANUT) را توسعه داده است که توانایی شبیه سازی برهم کنش های همه ی طعم های نوترینو از آستانه تا TeV را دارد. در این مقاله فلوکا با تأکید بر برهم کنش های پادنوترینوی الکترون کم انرژی (یعنی پادنوترینوهای حاصل از رآکتور) به عنوان یک مولّد رویداد نوترینو معرفی می شود. نتیجه های به دست آمده اعتبار و توانایی کاربرد کد را نشان می دهد. نکته ی قابل توجه این است که فلوکا توانایی رضایت بخشی در ترابرد بسیاری دیگر از انواع ذرّه ها در هندسه های پیچیده تر را دارد که این، فلوکا را به ابزاری قدرتمند برای هدف های مهندسی نوترینو تبدیل می کند.

یکی از عامل های تغییر رسانندگی گرمایی سوخت UO2، تخلخل به وجود آمده در سوخت حین افزایش میزان مصرف سوخت است. در میزان مصرف های بالای سوخت، ساختاری موسوم به ناحیه ی لبه (rim) که ناشی از فرایند تهی شدن شبکه ی سوخت از گاز زنون، تولید تخلخل و باز تبلور دانه های سوخت است، به وجود می آید که به نوبه ی خود رسانندگی گرمایی سوخت را دست خوش تغییر می کند. در این مقاله با استفاده از یک مدل تورم شبکه ی سوخت ناشی از گاز شکافت که در محدوده ی دما-پایین و میزان مصرف بالای سوخت معتبر است و نیز با در نظر گرفتن اثر باز تبلور ناشی از تابش دهی سوخت UO2، تورم شبکه ی سوخت محاسبه می شود و مقدار تخلخل کل تا میزان مصرف سوخت MWd/kgU 120 تعیین می شود. برای مطالعه ی اثر شکل گیری تخلخل بر روی رسانندگی گرمایی سوخت UO2 تابش دیده، رابطه ی تجربی رسانندگی گرمایی هالدِن انتخاب شده است که با یک ضریب تصحیح تخلخل پیشنهاد شده، ترکیب می شود. این ضریب تخلخل براساس ریخت شناسی سه فازی سوخت تابش دیده توسعه می یابد، که شامل تخلخل های بدون سهم در تورم شبکه ی سوخت و تخلخل های درشت ناشی از حباب های مرزدانه ای سهیم در تورم شبکه ی سوخت است و فرض می شود به صورت یکنواخت در ماده ی سوخت چگال، متشکل از شبکه ی سوخت UO2 و محصول های جامد شکافت پراکنده شده باشد. با در نظر گرفتن تحول تخلخل با مصرف سوخت، کاهشی در حدود %25 در رسانندگی گرمایی سوخت UO2 در محدوده ی میزان مصرف سوخت موضعی MWd/kgU 120 مشاهده می شود که افزایش موضعی دمای سوخت را در بر خواهد داشت.

در این مقاله، به شیوهای تحلیلی چگونگی برانگیزش چگالی جریان های غیرخطی و موج های هلیکون ناشی از برهم کنش پرتوهای الکترومغناطیسی پمپ شده به یک پلاسمای کوانتومی نیم رسانا مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، مدل سیالی تعمیم یافته ای برای به دست آوردن پاسخ غیرخطی الکترون های محیط در حضور میدان مغناطیسی خارجی به کار گرفته می شود. نشان داده می شود که در نتیجه ی برهم کنش دو موج الکترومغناطیس، یک نیروی پاندرماتیو در محیط نیم رسانا ایجاد شده و باعث برانگیزش یک موج هلیکون می شود. علاوه براین، چگالی توان موج هلیکون برانگیخته شده محاسبه شده و نسبت به پارامترهای مختلف محیط پلاسمای حالت جامد مورد ارزیابی قرار می گیرد. هم چنین با تحلیل نموداری نشان داده می شود که چگالی توان موج برانگیخته با افزایش میدان مغناطیسی خارجی و چگالی تعادلی الکترون ها افزایش و با افزایش بسامد برخورد الکترون-فونون کاهش می یابد.

در این پژوهش، یک مدل پویایی شناسی سیستم، برای شبیه سازی تصمیم های مدیریت موجودی مولدهای رادیونوکلید ارایه شده است. در مولدهای رادیونوکلید، رادیودارو به مرور زمان از رادیونوکلید دیگری به نام رادیونوکلید مادر، تولید می شود و پس از هر بار استخراج (دوشیدن) رادیوداروی تولید شده، رادیودارو به تناسب مقدار رادیونوکلید مادر باقی مانده، تولید می شود. وابستگی تولید به زمان، تأثیر متقابل متغیرها، تابع توزیع غیرخطی و بازتولید با توجه به مقدار باقی مانده ی رادیونوکلید مادر، باعث پیچیدگی فزاینده ی مدل های ریاضی شده و مدل سازی را در روش های متداول پژوهش در عملیات، مشکل می سازد. در مدل ارایه شده، عامل های پیش گفته مدل شده است و با توجه به ماهیت توسعه یابنده ی مدل های پویایی شناسی سیستم و امکان توسعه ی مرز مدل، امکان استفاده از مدل به عنوان مدل پایه در مدل سازی های پیچیده تر فراهم شده است. آزمون های بازتولید رفتار مدل و شرایط حدی پویایی شناسی سیستم، حکایت از اعتبار مدل ارایه شده دارد. در انتها چند سناریو برای افزایش بهره وری ارایه شده و بهره وری حاصل، به مقدار 25 درصد نسبت به شرایط متداول بهبود یافته است.

برای جداسازی انتخابی یون های اورانیم (VI) از آهن (III)، عملکرد سه غشای نانوفیلتر تجاری (2-NF-1، PES و 2-NF) از نظر میزان، شدت جریان عبوری و گزینش گری تحت شرایط عملیاتی مختلف ارزیابی شد. با افزایش pH از 3 تا 6، شدت جریان عبوری از غشاها کاهش و ضریب بازداری یون ها افزایش یافت. اورانیم دارای ضریب بازدارش کوچک تری نسبت به آهن بوده و غشاهای 2-PES و 1-NF در 4 pH بیشینه ی گزینش گری اورانیم نسبت به آهن را دارند. اما، بیشینه ی گزینش گری 2-NF برابر با 2. 97 و در 3 pH است. غشای 2-PES در فشار bar 10 دارای مقدار بیشینه ی %72. 25 برای بازداری آهن بوده و مقدارهای بازداری آهن و اورانیم برای 1-NF در فشارهای مختلف نسبتاً ثابت بود (به ترتیب حدود %97 و %84). با افزایش فشار از 5 تا bar 20، بازدارش آهن توسط 2-NF ثابت مانده (حدود 97%) اما میزان بازدارش اورانیم توسط این غشا از %84. 06 به %70. 46 کاهش می یابد. رفتار این غشاها در مقابل افزایش غلظت یون های آهن از 0. 12 به mM 1 متفاوت است. بیشینه ی گزینش گری برای غشاهای 1-NF و 2-NF به ترتیب برابر با 43. 71 و 13. 59 بود که نشان می دهد 1-NF عملکرد خیلی مطلوبی دارد. به نظر می رسد فرایند نسبتاً جدید نانوفیلتراسیون دارای قابلیت خوبی در استفاده از آن برای جداسازی انتخابی اورانیم از آهن است.

استخراج و انتقال توریم (IV) از محلول های نیتراتی با استفاده از غشای درون پلی مری پلی وینیل کلرید / دی (2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید (D2EHPA/PVC) مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای اصلی سیستم (یعنی، pH فاز دهنده، نوع و غلظت اسید در فاز پذیرنده، درصد D2EHPA در غشا، غلظت اولیه ی توریم (IV) در فاز دهنده) بر روی فرایندهای استخراج و انتقال، به روش ناپیوسته بررسی شد. بیش ترین مقدار ضریب انتقال توریم با استفاده از غشای تشکیل شده از %45 وزنی D2EHPA و %55 وزنی پی وی سی، محلول 112 میلی گرم بر لیتر توریم با 1. 8 pH به عنوان فاز دهنده، محلول 3 مول بر لیتر سولفوریک اسید به عنوان فاز پذیرنده (محلول عریان ساز)، برابر با %94. 81 به دست آمد.

لایه های رسوبی سازند پابده که حاوی مقدارهای مختلف فسفات، به صورت کانی اصلی خانواده ی آپاتیت هستند، بررسی شد. به منظور تعیین عناصر شیمیایی موجود از نتیجه های تجزیه های عنصری با استفاده از تکنیک های پراش پرتو ایکس( XRD)و فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) استفاده شد. با توجه به اهمیت ارتباط ژئوشیمیایی عنصرها، برای شناسایی و تحلیل همبستگی آن ها در این مقاله روش های آماری و تجزیه ی خوشه ای و تجزیه به عامل های اصلیبه کار گرفته شد. استفاده از این روش ها برای تحلیل آماری مؤلفه های اصلی بر روی نتیجه های تجزیه ی فلوئورسانی پرتو ایکس نمونه های این پژوهش بسیار مناسب بوده است. به طور ویژه مؤلفه ها (عنصرها و ترکیب های موجود) برای 54 نمونه ی انتخاب شده (با بیش ترین مقدار P2O5) شناسایی شد که آن ها به خوبی ارتباط ژئوشیمیایی عناصر پرتوزا و عناصر خاکی نادر با کانی فسفات را نشان می دهند. براساس نتیجه های حاصل از ماتریس همبستگی مؤلفه ها بعد از چرخش با روش دایرکت ابلیمین، و با بهنجار کردن به روش کایزر، مقدار مؤلفه ها و نسبت بین آن ها نشان داده شده است و نتیجه های تجزیه ی فلوئورسانی پرتو ایکس به خوبی به دو مؤلفه ی اصلی تقسیم بندی شد.

منطقه ی مطالعاتی در خرده-قاره ی ایران مرکزی، بخش جنوبی بلوک لوت و 45 کیلومتری خاور شهرستان بم واقع شده است. واحدهای اصلی منطقه از توالی سنگ های آذرآواری و لایه های گدازه ای به سن ائوسن با روند کلی شمال باختری-جنوب خاوری و متشکل از ماگمای کالک آلکالن پتاسیم-بالا هستند که تشکیل آن ها مرتبط با محیط زمین ساختی قوس ماگمایی و حوزه ی فرورانش است. ناحیه های دگرسانی رسی، سیلیسی، هماتیتی، زئولیتی و کلریتی در ارتباط با کانی زایی اورانیم در منطقه مشاهده می شوند. مجموعه های ژئوشیمیایی مرتبط با حضور اورانیم در محدوده ی مورد مطالعه عبارت اند از مجموعه های مرتبط با سنگ های اسیدی و حدواسط شامل U-W-As-Mo-S-Cu-Ag و مجموعه های مرتبط با سنگ های آذرین بازیک که شامل U-Ni-V-Ag-Co-W-Mo-Cr-Cu-S هستند. ساختار ها و بافت های اصلی مشاهده شده در منطقه شامل استوک ورک، رگه رگچه، خوردگی، شعاعی، انتشاری و غشای حاشیه ای هستند. عمده کانی زایی منطقه شامل کانی های ثانویه ی اورانیم شامل بُلتودیت، فسفرانیلیت و کارنوتیت، منگنز اکسیدها، آهن اکسیدها و هیدروکسیدها، مقدار کمی سولفید (پیریت)، کانی های گروه زئولیت و سایر گروه های کانی ها هستند که غالباً در اثر فرایندهای گرمابی و برون زاد بعدی تشکیل شده اند. بر اساس مقایسه ی الگوی کانی زایی منطقه و تطبیق آن با شرایط زمین شناختی، دگرسانی و ژئوشیمیایی کانسارهای اورانیم، محتمل ترین گزینه برای گونه ی کانی زایی در منطقه، کانی زایی اورانیم آتشفشان زاد معرفی شد.

توان توقف و نفوذ الکترون های پُر انرژی به درون سوخت چگال و لکه ی داغ با در نظر گرفتن توزیع طیف انرژی الکترون های داغ در رویکرد افروزش سریع-شوکی بررسی و عامل های مؤثر بر پراکندگی باریکه ی الکترون ها مورد مطالعه قرار گرفت. محاسبه های تحلیلی نشان داد که الکترون های نسبیتی با توزیع دو دمایی انرژی در مقایسه با توزیع نمایی انرژی و تک انرژی به میزان بیش تری به درون سوخت نفوذ می کنند و انرژی بیش تری را به لکه ی داغ مرکزی تحویل می دهند که با نتیجه های حاصل از کد MCNPX سازگار است. هم چنین پراکندگی الکترون ها به سمت سطح خارجی سوخت جامد برای 5 مقدار چگالی سوخت و دو طول موج محرک افروزنده ی سریع 0. 53 و µ m 0. 35 مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه های آن حاکی از کاهش مؤثر پراکندگی و شاخه شاخه شدن مسیر حرکت الکترون ها با کاهش انرژی الکترون ها و طول موج محرک افروزنده ی سریع به ازای جرم سوخت کم تر از 2 میلی گرم است. هم چنین الکترون های با انرژی اولیه ی MeV 3. 5 ~ و طیف دو دمایی انرژی بیش ترین و الکترون های با طیف تک انرژی کم ترین انرژی را به سوخت اصلی و لکه ی داغ مرکزی انتقال می دهند.

یکی از سیستم های مهم از نظر ایمنی، سیستم پاشش آب در پوشش ایمنی رآکتور است که در زمان حادثه برای محدود نمودن خروج مواد پرتوزا به ویژه ید از درون پوشش ایمنی رآکتور به بیرون و نیز کاهش فشار و دمای درون کره ی فلزی طراحی شده است. عملکرد این سیستم توسط طراح نیروگاه با روش های احتمالاتی و با بهره گیری از نرم افزار ریسک اسپکتروم ارزیابی شده است. در این مقاله با کمک تحلیل احتمالاتی و با استفاده از نرم افزار سفیر، احتمال خطای سیستم در حالت های مختلف محاسبه شده است. از آن جا که برخی تجهیزها در مدل سازی انجام شده توسط پیمانکار مدل نشده اند، اهمیت عناصر سیستم پاشش آب محفظه ی فلزی رآکتور تحلیل شد و اهمیت تجهیزهای ذکر شده مورد ارزیابی قرار گرفت.