مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1398 | دوره:40 | شماره:88 (پیاپی 2) |تعداد مقالات:15

هدف این مقاله، توسعه ی یک مدل فیزیکی معتبر و در نتیجه یک روش عددی به منظور توصیف پدیده هایی است که درون میله ی سوخت رآکتور 1000VVER-در طول مدت زمان کارکرد آن به ویژه در شرایط میزان مصرف بالای سوخت رخ می دهد. عملکرد میله های سوخت به عامل های زیادی بستگی دارد؛ هر کدام از این عامل ها به صورت پیچیده ای بر عملکرد رآکتور در طی مدت بهره برداری تأثیر می-گذارد. پیش بینی دقیق رفتار سوخت امری است ضروری و برای طراحان سوخت بسیار کارساز خواهد بود. به طور کلی رفتار سوخت متأثر از عامل های متنوع شیمیایی، مکانیکی و ترمونوترونیکی است. برای ارزیابی دقیق عملکرد درست سوخت داخل رآکتور، باید عامل های پیش گفته و پدیده های حاکم بر آن ها به درستی مدل سازی شوند. در این مقاله، مدل های فیزیکی و رابطه های تجربی مورد استفاده به نحوی انتخاب شده اند که پارامترهای اصلی عملکردی حاصل از شبیه سازی میله ی سوخت، مطابقت خوبی با نتیجه های آزمایش های پس از پرتودهی و خروجی کد تحلیل عملکرد سوخت فراپکون-3/3 داشته باشند.

هدف این مطالعه، شبیه سازی گرمابی واکنش مجتمع های سوخت قلب رآکتور 1000VVER-به تغییرات شار جرمی ناشی از حادثه ی از دست رفتن خنک کننده و افت فشار ناگهانی آن است. تحلیل این حادثه در بازه ی زمانی بسیار کوتاه-در ابعاد میلی ثانیه-با استفاده از اثر صوت صورت گرفته است. معادلات گرمابی وابسته به زمان با استفاده از روش سیال تراکم پذیر در تک کانال گرم شونده تحلیل و با نتیجه-های حاصل از گذره ی مورد نظر در یک رآکتور PWR اعتبارسنجی شده است. برای مقایسه، گذره ی مورد نظر در کد 5RELAP نیز شبیه سازی شد و نتایج مورد مقایسه قرار گرفتند. سپس، با توجه به تقارن یک ششم قلب رآکتور 1000VVER-تعداد 28 مجتمع سوخت با توجه به ویژگی های منحصربه فرد هر مجتمع بررسی شد. افت شار جرمی پس از چند میلی ثانیه در انتهای کانال احساس شد. مشاهده شد که افت شار جرمی به مقدار سهم هر مجتمع در تولید توان گرمابی قلب وابسته است. استفاده از اثر صوت منجر به شناسایی تفاوت در تغییرات شار جرمی ناشی از افت فشار ناگهانی، با توجه به ویژگی هر مجتمع سوخت خواهد شد.

ایمنی در هر نوع آزمایش یکی از موارد بسیار مهم است. آزمایش خمش از جمله آزمون های مهم برای دست یابی به مشخصه های مواد است. در این مقاله، نرخ دز نمونه ی استاندارد برای آزمایش خمش گرافیت در رآکتور تحقیقاتی تهران به دست آمد. با استفاده از استانداردهای مختلف مقدارهای دز در فاصله های مختلف و دو بازه ی زمانی 15 و 40 روز تابش دهی محاسبه شد. محاسبه ها با استفاده از دو کد اوریجین و ام. سی. ان. پی. ایکس انجام شد. مقدارهای ناخالصی ماده با استفاده از دو تکنیک فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) و طیف-سنجی نشر اتمی پلاسمای جفت شده ی (ICP-AES) اندازه گیری شد. نتیجه های محاسبه ها نشان داد که استاندارد کلیبورن و تروبی از استانداردهای دیگر سختگیرانه تر بوده و نمونه پس از گذشت 20 روز از تابش دهی با رعایت فاصله هایی در حدود cm 100 دارای دز کم تر از 1-μ Sv h 2 برای انجام آزمایش ها است. هم چنین محاسبه های مربوط به محفظه ی انتقال نشان داد که محدودیتی در انتقال نمونه ها وجود ندارد. در نهایت می توان گفت روش به کار گرفته شده در این پژوهش می تواند برای دیگر مواد موجود در قلب رآکتور نیز مورد استفاده قرار گیرد.

در این مقاله، به بررسی و شبیه سازی یک سیستم چشمه ی پلاسمای هلیکون با استفاده از آنتن ناگویا، به صورت سه بعدی با استفاده از نرم-افزار شبیه سازی کامسول مالتی فیزیکس پرداخته شده است. در شبیه سازی انجام شده، تمام برهم کنش ها و پارامترهای مؤثر بر فرایند تولید پلاسما در نظر گرفته شده است، علاوه بر این، سطح مقطع واکنش هایی که در پلاسما رخ می دهد از انرژی 0/001ev تا MeV 1 در نرم افزار وارد شده است. در این شبیه سازی، میدان مغناطیسی پیچه ها G600، جریان آنتن A6، فشار گاز mTorr 10 و شار ورودی گاز (SCCM) 50 در نظر گرفته شده است. در نهایت با استفاده از آنتن ناگویا پلاسمایی با چگالی 2×1018 m-3 و دمای 2. 6 eV به دست آمد. این مقاله علاوه بر طراحی و شبیه سازی چشمه ی پلاسمای هلیکونی، تأثیر تغییرات جریان اعمال شده به آنتن ناگویا بر چگالی و توان جذب شده ی پلاسمای هلیکونی را مورد بررسی قرار می دهد. برای اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده به مقایسه ی داده های تجربی و شبیه سازی برای 7 دستگاه هلیکون ساخته شده تاکنون پرداخته شد. مقایسه ی انجام شده نشان داد که نتیجه هایی که از شبیه سازی این سیستم ها به دست می آیند به صورت قابل قبولی با داده های تجربی و آزمایشگاهی گزارش شده مطابقت دارند. هدف اصلی طراحی این چشمه ی پلاسما، بررسی پارامترهای مؤثر بر افزایش چگالی به منظور استفاده در سیستم باریکه-خنثی (گرمایش کمکی) برای توکامک های اندازه-کوچک هم چون توکامک دماوند است.

در این پژوهش، از پیکربندی ترکیبی برای تک مدسازی طولی یک لیزر CO2 تپی با فشار 3 atm با طول محیط فعال 14 cm بهره گرفته شده است. برای این کار، از یک لیزر پیوسته و کم فشار CO2 درون کاواکی با طول محیط فعال 120 cm سود جسته شده است. دیده شد که تپ های گسیلیده ی سیستم در حالت بالای آستانه و هم چنین حالت زیرآستانه تا فشار 7 mbar رفتار کاملاً تک مدی از خود نشان می دهند. برای مشخصه یابی این سیستم، ویژگی های گوناگون تپ های تک مد شده در فشارها و توان های مختلف لیزر پیوسته بررسی و ارزیابی شدند. در همین راستا، فشار آستانه ی تک مدشدگی در این شرایط برای لیزر پیوسته برابر 9. 5 mbar به دست آمد. نشان داده شد که در هر دو حالت بالا و زیر آستانه ی لیزر پیوسته، تپ های تک مد گسیلیده دارای دیرش زمانی و زمان خیز بیش تر و زمان برساخت کم تری نسبت به حالت چند مد هستند.

این مقاله ویژگی های انتشار امواج سالیتون یون صوتی دامنه کوچک را در پلاسمای شامل یون های سیال سرد و الکترون های چند دمایی (الکترون های سرد و گرم)، با توزیع محدود مورد بررسی قرار می دهد. ابتدا یک مجموعه معادله ی سیالی در مختصات کروی برای پلاسمای فوق نوشته شد و سپس با به کارگیری روش اختلال کاهش یافته، معادله ی کورتوگ-دو وریس که دارای جواب سالیتونی است، در مختصات کروی به دست آمد. معادله ی کورتوگ-دو وریس به دست آمده با استفاده از روش اختلال هموتوپی حل شد. هم چنین اثر پارامترهایی چون تراکم الکترون ها، نسبت چگالی الکترون ها به یون ها و نسبت دما بر روی خصوصیت های ساختار سالیتونی یون صوتی مورد بررسی قرار گرفت. برخی از نتیجه های به دست آمده نشان داد که همراه با کاهش در تراکم الکترون ها، پهنای سالیتون ها افزایش پیدا می کند و موج به سمت مثبت (پیش رونده) حرکت می نماید. از لحاظ فیزیکی، دلیل این واقعیت این است که در اثر کاهش پارامتر متراکم، q، ضریب غیرخطی معادله ی کورتوگ-دو وریس کاهش، و به همین دلیل پهنای سالیتون افزایش می یابد.

در این مقاله، از ترکیب همدوس لیزری برای طراحی پرتو توان بالای 50 kW، در راستای به کارگیری مستقیم انرژی استفاده شده است. از آن جایی که آشفتگی محیطی قوی باعث کاهش مزیت های ترکیب همدوس پرتوها می شود، سطح آشفتگی پایین در نظر گرفته شده است. عناصر ترکیب از 19 لیزر فیبری قطبیده با توان 3 kW در ساختاری به شکل دو حلقه ی شش ضلعی منظم در نظر گرفته شده است. هر لیزر فیبری دارای یک باریکه ساز با اندازه ی لکه ی خروجی 30 mm است. محدوده ی انتقال به z=10 km و ضریب پُرشدگی تا f=0. 91 افزایش داده شده است. در نتیجه، تلفات توان در لبه های جانبی کمینه بوده و باعث افزایش بازده ترکیب تا 88%می شود. این بازده بالاترین نتیجه است که تاکنون منتشر شده است. شعاع اندازه ی لکه ی مرکزی در هدف، R=5. 9 cm است که نشان می دهد چگالی توان در حدود 0. 45 kW/cm2 است. هم چنین اثر خطاهای فازی در عناصر ترکیب همدوس در میدان دور که باعت پراکندگی شدت پرتو از مرکز به کناره ها می شود، نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

رفتار جذبی اورانیم در محلول های آبی بر روی یک جاذب هیبریدی ساخته شده بر پایه ی نانوذرات مزوحفره ی سیلیکای کروی (SBA-15) و جاذب معدنی استانیک تنگستومولیبدوفسفات (TWMP) تحت شرایط محیطی مورد بررسی تجربی قرار گرفت. جاذب ساخته شده (SBA-15-TWMP) با استفاده از تکنیک های پراش پرتو ایکس، گرماوزنی، تبدیل فوریه ی زیرقرمز و جذب و واجذب نیتروژن مشخصه یابی شد. نتایج به دست آمده، تثبیت جاذب معدنی TWMP بر روی SBA-15 کروی را تأیید نمود. هم چنین نتایج آزمایش های جذب نشان داد که میزان جذب اورانیم بر روی SBA-15-TWMP به شدت متأثر از غلظت یون هیدرونیم، زمان تماس و غلظت اولیه ی یون اورانیل است. مقدار ضریب همبستگی رگرسیون خطی محاسبه شده دلالت بر تطابق خوب داده های جذبی با مدل هم دمای لانگمویر دارد. مقدار به دست آمده برای RL نیز مطلوب بودن فرایند جذب و مطابقت آن با مدل لانگمویر را اثبات می کند. مقدار E محاسبه شده با استفاده از مدل دوبینین-رادشکویچ نشان داد که فرایند جذب فیزیکی است. هم چنین رفتار سینتیک جذب اورانیم به خوبی با معادله سرعت شبه مرتبه ی دوم مطابقت دارد. بیشینه ی ظرفیت جذب اورانیم (193. 6 mg. g-1) بر روی جاذب ساخته شده حاکی از آن است که این جاذب توانایی بالایی در جذب و حذف یون اورانیل از پساب ها را دارد.

فلزهای سنگین از جمله ی آلاینده های زیست محیطی هستند که مواجهه ی انسان با بعضی از آن ها می تواند مسمویت های مزمن و بعضاً حاد ایجاد نمایند. هدف این پژوهش، ساخت جاذبی مناسب برای جذب فلزهای سنگین از پساب های صنعتی با استفاده از نانو فن آوری است. ابتدا نانوکامپوزیت گرافن اصلاح شده/ روی اکسید ساخته شد. سپس قدرت جذب آن برای جذب فلزهای سنگین با قدرت جذب نانوذرات روی اکسید و گرافن اصلاح شده مقایسه و مشخص شد که قدرت جذب نانوکامپوزیت گرافن اصلاح شده/ روی اکسید بیش تر از نانوذرات و گرافن اصلاح شده، هر کدام به تنهایی است. در ادامه، اثر پارامترهای مؤثر بر جذب بررسی و مقادیر بهینه ی آن ها: زمان 30 دقیقه، دما 25 درجه ی سلیسیوس، 6 pH و مقدار جاذب 0. 03 g/L تعیین شد. داده های حاصل از بررسی هم دما و سینتیک جذب برای این جاذب به ترتیب با مدل لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه ی دوم مطابقت داشت. براساس مطالعه های ترمودینامیکی فرایند جذب گرمازا و خودبه خودی است.

رابطه ی استوکیومتری برای استخراج توریم از محلول های اسیدی نیترات با سیانکس 272 بررسی شد. اثرهای غلظت استخراج کننده و غلظت نیتریک اسید مورد مطالعه قرار گرفت. گونه های استخراج شده در سه قدرت اسیدی مختلف (پایین، میانی و بالا)، براساس روش تحلیل شیب-، به ترتیب [Th(NO3)(OH)3. HA], [Th(NO3)(OH)2A. HA], and [Th(NO3)4. HA] هستند. یافته ها نشان داد که سازوکار استخراج توریم در غلظت های بسیار پایین 0. 001 M بر لیتر، و بسیار بالای 8 مول بر لیتر، نیتریک اسید حلال پوشی است، در حالی که در قدرت های اسیدی میانی 1 مول بر لیتر، از نوع تبادل کاتیونی است. گونه های (IV)Th استخراج شده در تمام محدوده های اسیدی، شامل یک مولکول سیانکس 272 هستند.

بررسی کانی شناسی باطله و کان سنگ کانسار مگنتیت-آپاتیت سه چاهون مبین حضور کانی های میزبان Th و REE با رابطه های پاراژنتیک با کانی هایی مانند: آمفیبول ها، مگنتیت و کلسیت است. کانی های میزبان عنصرهای کمیاب و نادر خاکی هم در کان سنگ مگنتیت-آپاتیت و هم در بخش باطله ی معدن یافت می شوند و در فازی موسوم به فاز برشی تجمع قابل توجهی نشان می دهند. مقدارهای بالای عنصرهای کمیاب (توریم) و خاکی نادر سبک (LREE) شامل لانتان، سریم، پرازئودیمیم و نئودیمیم شاخصه ی این منطقه است که در تجزیه های صورت گرفته به وضوح قابل دریافت است و رخداد آن وابسته به سیال هایی است که پس از تشکیل کان سنگ مگنتیت-آپاتیت، باعث متاسوماتیسم سنگ های میزبان کانسار و بخشی از کان سنگ شده و عناصر کمیاب و خاکی نادر را در فازهای سیلیکاتی و فسفاتی در سنگ متمرکز نموده است. منشأ این سیال ها به خوبی مشخص نشده است؛ اما براساس شواهد زمین شیمیایی، منشأ احتمالی آن ها در وابستگی نزدیک با ماگماهای مشتق شده از توده های نیمه نفوذی تزریق شده در منطقه های فرورانش است. براساس شواهد پاراژنتیک و ژئوشیمیایی، قسمتی از این عناصر می توانسته توسط کمپلکس های کربناتی حمل شده و در محل تجمع و تشکیل سنگ های مزبور، تمرکز یافته باشد.

هدف از این پژوهش ساخت کامپوزیت رسانای معادل بافت مشابه پلاستیک تجاری A-150 گران قیمت با دسترسی محدود است که در آن به جای دوده، از نانولوله ی کربنی برای دست یابی به خاصیت رسانایی بیش تر استفاده شده است. برای این منظور نانوکامپوزیت های پلی آمید/ پلی-اتیلن حاوی 1 to 4% نانولوله ی کربنی به روش اختلاط مذاب ساخته شدند. رسانایی کامپوزیت حاوی 3% نانولوله ی کربنی به 3× 10-6 S/cm-1 رسید که در محدوده ی خصوصیت های مواد نیم رسانا قرار دارد. ریزنگاره های میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) و عبوری (TEM) تشکیل شبکه ی رسانای الکتریکی در فاز پیوسته ی پلی آمید و در فصل مشترک دو فاز را نشان می دهند. در بررسی خواص مکانیکی، افزایش چشمگیری در کامپوزیت حاوی 3% نانولوله ی کربنی مشاهده شد. تعیین مقدارهای چگالی و درصد عناصر نشان می دهد که مقدارهای به دست آمده برای این نانوکامپوزیت با مقدارهای اعلام شده برای بافت نرم و پلاستیک A-150 مشابهت دارند. محاسبه های میکرودزیمتری نشان داد که توزیع های انرژی خطی به دست آمده برای میکرودزیمترهایی از جنس نانوکامپوزیت پلی آمید/ پلی-اتیلن/ نانولوله ی کربنی و A-150 هم خوانی خوبی دارند. در نتیجه، نانوکامپوزیت ساخته شده می تواند جای گزین مناسبی برای پلاستیک معادل بافت A-150 برای استفاده به عنوان الکترود در میکرودزیمترهای گازی باشد.

استخراج اورانیم از محلول های سولفاتی با استفاده از آلامین 336 رقیق شده در کروزن مورد بررسی قرار گرفت. اثر زمان تماس بین فازها، غلظت سولفوریک اسید، غلظت استخراج گر، غلظت اورانیم، نسبت فاز آلی به آبی و دما مورد مطالعه قرار گرفت. یافته ها نشان می دهند که استخراج اورانیم واکنشی سریع، گرمازا و خودبه خودی است. لگاریتم ثابت تعادل ظاهری واکنش استخراج برابر 5. 94 محاسبه شد. مطالعات نشان داد که غلظت سولفوریک اسید اثر زیادی بر درصد استخراج اورانیم دارد. درصد استخراج با افزایش غلظت استخراج-گر و نسبت فاز آلی به آبی افزایش و با افزایش غلظت اورانیم کاهش می یابد. در شرایط: غلظت 0. 15 mol L-1 سولفوریک اسید، دمای 25˚ C، غلظت 0. 05 mol L-1 استخراج گر و نسبت فازی 1: 1، 99. 72% اورانیم استخراج شد. استخراج اورانیم از محلول فروشویی در شرایط بهینه ی به دست آمده انجام و حذف آهن مورد بررسی قرار گرفت. استخراج معکوس اورانیم از حلال آلی باردار شده با اورانیم با استفاده از نمک ها و اسیدهای مختلف در 4 مرحله انجام شد. اثر دما بر فرایند استخراج معکوس بررسی شد و تغییرات آنتالپی واکنش استخراج معکوس با عامل های شیمیایی گوناگون به دست آمد. با استفاده از آمونیم کربنات0. 5 mol L-1 (NH4)2CO3، 99. 87% اورانیم در یک مرحله از فاز آلی استخراج شد.