مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1392 | دوره:- | شماره:2 (مسلسل 64) |تعداد مقالات:14

هدف این مقاله استفاده از کوره دوار ذوب فریت، برای ذوب شیشه سربی است. با توجه به کم بودن حجم محصول شیشه تولیدی در طول روز یا در طول سال و به دلیل هزینه بالای سرمایه گذاری برای ساخت کوره ذوب متداول در صنعت شیشه، با استفاده از کوره دوار و با انجام یک رشته اصلاحات در آن، عملیات ذوب شیشه سربی در این کوره به انجام رسید. بعد از انجام آزمایش های خوردگی بر روی بوته های آلومینایی و بررسی ریز ساختار و ترکیب شیشه، مشخص شد که این ماده نسبت به مذاب شیشه سربی از مقاومت در برابر خوردگی مناسب برخوردار است. لذا از آجرهای آلومینایی به عنوان دیرگداز محفظه کوره استفاده شد. شیشه سربی پس از ذوب و هم زنی در درون این کوره، به وسیله آسیاب گلوله ای با جداره درونی و گلوله های آلومینایی تا زیر 75 میکرون آسیاب شد. عملیات ذوب، فریت سازی و آسیاب پنج بار تکرار شد. نتایج حاصل هیچ گونه ناخالصی ذوب نشده، تغییر رنگ و تغییر ترکیب ناشی از ورود عنصر آلومینیم به صورت اتمی به درون شیشه سربی را که منجر به تغییرات اساسی شود، نشان نداد. عملیات یکنواخت سازی ترکیبی و حذف حباب از درون مذاب نیز به خوبی به وسیله این کوره انجام شد.

حذف سزیم پایدار و سزیم -137 به کمک جلبک سبز- آبی یا سیانوباکتری زنده اسیلاتوریا هوموژنا از محیط های آبی مورد بررسی قرار گرفت. میزان حذف سزیم پایدار و سزیم -137 بعد از 240 ساعت به ترتیب، برابر با 989 نانوگرم سزیم و 2389 میلی بکرل سزیم 137 بر میلی متر مکعب زیست توده به دست آمد. pH بهینه جذب سزیم 0.3±10 بود و با تغییر pH در مقادیر 4، 6 و 8 تغییر قابل توجهی برای جذب سزیم به کمک زیست توده سیانوباکتری مشاهده نشد. افزایش مقدار زیست توده سیانوباکتری موجب حذف بیش تر سزیم شد. بیشینه میزان حذف در محیط کشت مایع محتوی 133 میلی گرم بر لیتر سزیم و 20.53 میلی متر مکعب زیست توده بر میلی لیتر محیط کشت برابر با 5.75 میلی گرم بر لیتر بود. درصد حذف سزیم با تغییر غلظت آن از 0.133 تا 332.5 میلی گرم بر لیتر از %1.1، به %5.2 افزایش یافت. در 1200 لوکس روشنایی مقدار بیشینه حذف سزیم برابر با 1065 نانوگرم بر میلی متر مکعب زیست توده و در غلظت 332.5میلی گرم بر لیتر سزیم (2.5 میلی مول بر لیتر) میزان جذب 4530 نانوگرم بر میلی متر مکعب زیست توده به دست آمد. از میکروسکوپ روبشی پروتون و پرتونگاری خودکار برای تایید جذب سزیم در زیست توده استفاده شد. جذب سزیم پایدار و سزیم -137 منطبق بر معادله خطی لانگمویر بود و پارامترهای مدل به ترتیب، (0.97=R2، b=0.00011، (qmax=854ng Cs/mm3 biomass و (0.96=R2، b=0.000009و (qmax=2272 mBq/mm3 biomass به دست آمد.

اورانیم فلزی سنگین و پرتوزا است که به طور طبیعی در پوسته زمین یافت می شود. فعالیت های انسان در برخی موارد منجر به افزایش مقدار اورانیم در برخی مناطق زمین شده است. به منظور بررسی اثر مایکروریزا و فسفر بر جذب اورانیم در گیاه آفتاب گردان، مطالعه ای در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل شامل یک سطح اورانیم (100 میلی گرم بر کیلوگرم)، سه سطح مایکروریزا شامل شاهد، گلوموس اینترارادیسز و گلوموس موسه و دو سطح فسفر (20 و 60 میلی گرم بر کیلوگرم) در گلخانه پژوهشی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. گیاهان بعد از یک دوره 60 روزه برداشت شدند. وزن خشک گیاه، مقدار اورانیم و فسفر و میزان جذب اورانیم در بخش هوایی و ریشه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مایکروریزا باعث افزایش مقدار زیست توده و بنابراین افزایش مقاومت گیاه به تنش ناشی از سمیت اورانیم شد. هم چنین مایکروریزا باعث افزایش مقدار اورانیم در اندام های هوایی و ریشه گیاه آفتاب گردان شد. تیمار فسفر وزن خشک اندام های هوایی، وزن خشک ریشه گیاه، مقدار اورانیم در بخش هوایی گیاه آفتاب گردان را به طور معنی داری افزایش داد. نتایج هم چنین نشان داد که مایکروریزا مقدار اورانیم در ریشه را چندین برابر مقدار آن در بخش هوایی افزایش داده و از این رو می تواند به عنوان گزینه ای مناسب برای افزایش تثبیت اورانیم در خاک مورد استفاده قرار گیرد.

کربن آلی خاک نقش مهمی در چرخه کربن جهان داشته و مطالعه پویایی آن با توسعه صنعت هسته ای همراه بوده است. جداسازی فیزیکی، عمرسنجی با کربن -14 و طیف سنجی تبدیل فوریه زیر قرمز (FTIR)، از روش های معتبر در تعیین پویایی و اثرات کاربری اراضی بر کربن آلی خاک است. در این مطالعه، با استفاده از فن آوری عمرسنجی کربن-14 و طیف سنجی تبدیل فوریه زیر قرمز همراه با جزء به جزء کردن فیزیکی مواد آلی، اثر سه کاربری جنگل پهن برگ، سوزنی برگ و مرتع بر متوسط زمان ماندگاری و کیفیت کربن آلی خاک بررسی شد. نتایج طیف های تبدیل فوریه زیر قرمز نشان داد که گروه های عاملی حلقوی به مقدار بیش تر و با تجزیه کم تر در جنگل سوزنی برگ سبب افزایش کربن آلی خاک شده است. قطعات مواد آلی آزاد و درون خاک دانه ای به عنوان شاخص حساس به کاربری اراضی شناسایی شدند. نسبت کربن آلیفاتیک به آروماتیک در بقایای گیاهی و بخش درون خاک دانه ای جنگل پهن برگ نسبت به سایر کاربری ها بیش تر است. در دو کاربری جنگل پهن برگ و سوزنی برگ حداکثر سن کربن -14 و متوسط زمان ماندگاری آن، در افق B بود، در حالی که در مرتع، در افق A اندازه گیری شد. گروه های عاملی حلقوی همراه با سن کربن-14 شاخص مطمئنی برای مطالعه فرایندهای تجزیه و هوموسی شدن هستند.

در این پژوهش با استفاده از روش مونت کارلو یک برنامه کامپیوتری برای محاسبه پارامترهای نوترونی یک سیستم تکثیرکننده (ی نوترونی) نوشته شده است. این برنامه می تواند پارامترهایی چون ضریب تکثیر موثر و توزیع شار نوترونی سیستم را محاسبه کند. این برنامه ضریب تکثیر نوترون های آنی و کل نوترون ها را به طور جداگا نه محاسبه نموده، سپس با استفاده از این دو ویژه مقدار و روش آنی، کسر موثر نوترون های تاخیری را محاسبه می نماید. نتایج به دست آمده برای ضریب تکثیر موثر و توزیع شار نوترونی، با مقادیر تجربی و نتایج حاصل از کد MCNP4C مقایسه شد. تطابق خوبی بین آن ها وجود داشت. مقایسه نتایج به دست آمده برای کسر موثر نوترون های تاخیری از روش آنی با داده های تجربی و روش های دیگر نشان داد که روش آنی، روش مناسبی برای محاسبه کسر موثر نوترون های تاخیری است.

امروزه با پیشرفت نانوفن آوری، می توان نانو موادی با عدد اتمی بالا، نظیر نانو ذرات طلا، را به روش های مختلفی به طور اختصاصی در سلول های توموری متمرکز کرد و از مزیت افزایش دز ناشی از مجاورت این عنصر دارای عدد اتمی بالا در کنار سلول های سرطانی به عنوان یک حساس کننده پرتویی بهره برد. در این پژوهش نانو ذرات طلا با قطر میانگین 50 نانومتر سنتز و با مولکول فولیک اسید یکی شد. این کمپلکس به مدت 24 ساعت و در غلظت های مختلف با سلول های MCF-7 گرماگذاری شده و میزان سمیت زایی آن مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش غلظت نانو ذرات طلا به بالاتر از حد مشخصی می تواند سلامت سلولی را تحت تاثیر قرار دهد. میزان حساس کنندگی پرتویی نانو ذرات طلا با غلظت 50 میکروگرم بر میلی لیتر در سلول های MCF-7 تحت 2 گری پرتو ایکس از یک دستگاه پرتو درمانی ارتوولتاژ در انرژی های مختلف 120، 180، 200 کیلو ولت بیشینه و با استفاده از روش MTT ارزیابی شد. اختلاف معناداری در میزان بقا در گروه های تابش دهی شده در حضور و عدم حضور نانو ذرات طلا مشاهده شد. بیش ترین مقدار ضریب افزایش دز برابر با 0.03±1.34 برای باریکه پرتو ایکس 180 کیلو ولت بیشینه به دست آمد. یافته های این پژوهش این امکان را می دهد که با اعمال کاهش دزی به میزان یک سوم دز تجویزی، اثر مشابهی، از آسیب سلولی، در سلول های سرطانی هم زمان با محافظت بیش تر از بافت های سالم در معرض خطر، در مجاورت هدف ایجاد شود.

متاستاز استخوان از عواقب اصلی برخی سرطان ها مثل سرطان پروستات، سینه و ریه است که با درد شدید استخوانی همراه است. رادیونوکلید 175Yb با نیم- عمر 4.18 روز و پرتو بتا با بیشینه انرژی(%86) 470keV ، پرتو گاما با فراوانی کم، و تولید آسان و ارزان جای گزین مناسبی برای دیگر رادیونوکلیدها است. رادیونوکلید 175Yb در رآکتور تحقیقاتی MW5 تهران از طریق بمباران نوترونی 174Yb2O3طبیعی تولید شد. خلوص رادیونوکلیدی 175Yb با استفاده از سیستم طیف سنج گامای مجهز به آشکارساز ژرمانیم فوق خالص با قدرت تفکیک بالا تعیین شد. ترکیب EDTMP با 175Yb در مدت یک ساعت، در دمای اتاق و در pH=8-9 نشان دار شد. کنترل کیفی و مطالعات توزیع زیست شناختی 175Yb-EDTMP تهیه شده، بر روی موش صحرایی به انجام رسید. خلوص رادیوشیمیایی ترکیب حاصل با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک بالغ بر بیش از 99% تعیین شد. نتایج به دست آمده، خصوصیات توزیع زیست شناختی مناسبی را برای 175Yb-EDTMP نشان داد که حاکی از تمرکز عمده این رادیودارو در استخوان بود. این رادیودارو با گذشت 4 روز از دیگر اندام ها پاک سازی شد. این پژوهش نشان داد که 175Yb-EDTMP یک رادیوداروی مناسب با نیم- عمر نسبتا بالا و دز پایین برای تسکین درد متاستازهای استخوان است.

استحصال و پرعیارسازی عناصر خاکی نادر (به نمایندگی لانتانیم، سریم، نئودیمیم و ایتریم) از محلول فروشویی کنسانتره آپاتیت ایران مرکزی با استفاده از ترکیب دو روش رسوب گیری برای حذف یون های مزاحم و استخراج حلالی برای جداسازی و تغلیظ عناصر خاکی نادر به وسیله حلال آلی تری بوتیل فسفات (TBP) مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. مطالعات پراش پرتو ایکس (XRD) نمونه نماینده کنسانتره آپاتیت نشان داد که کانی های تشکیل دهنده آن شامل فلورو آپاتیت، آنکریت و کلسیت بود که در بین آن ها فلورو آپاتیت، کانی غالب است. مطالعات فلوئورسانی پرتو ایکس (XRF) حاکی از آن است که اکسید عناصر خاکی نادر ایتریم، سریم، لانتانیم، پرازئودیمیم و نئودیمیم حدود 0.9 درصد از کل ترکیب شیمیایی را به خود اختصاص داده اند. SiO2، CaO، Fe2O3 و P2O5 دیگر ترکیبات با اهمیت کنسانتره آپاتیت هستند. ابتدا عملیات فروشویی اسیدی، با نیتریک اسید انجام شد. تجزیه عنصری محلول حاصل از فروشویی اسیدی نشان داد که علاوه بر خاکی های نادر، یون های مزاحمی چونFe (III) ، Mg (II)، Ca (II)، S (IV)، P (V) و F (I) نیز در محلول وجود دارند. بررسی فرایند رسوب گیری نشان داد که رسوب گیری سریع در سانتریفوژ، از کارآیی خوبی در حذف و یا دست کم در کاهش این یون های مزاحم بدون حذف قابل ملاحظه عناصر خاکی نادر برخوردار است. تاثیر متغیرهای غلظت استخراج کننده، غلظت نیتریک اسید، دما، زمان تماس، نسبت فازها، vorg/Vaq، بررسی و شرایط بهینه برای عملکرد استخراج کننده TBP برای جداسازی لانتانیدها تعیین شد. عریان سازی انتخابی فاز آلی باردار از لانتانیدها با استفاده از نیتریک اسید مورد بررسی قرار گرفت. میزان بازیابی لانتانیدها از محلول فروشویی کنسانتره آپاتیت بیش از 90 درصد تعیین شد. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند استخراج لانتانیدها محاسبه شدند.

شبکه های نگه دارنده در مجتمع های سوخت هسته ای از جمله تجهیزاتی هستند که با ایجاد اغتشاش و هدایت جریان سیال در زیر کانال ها روی توزیع جریان سیال خنک کننده اثر می گذارند. در این مقاله یک دسته میله سوختی شامل 60 میله سوخت به همراه 4 شبکه نگه دارنده مطابق با ابعاد اصلی رآکتور VVER-440 مدل سازی و به روش عددی حل شده است. از 3 مدل تلاطم استفاده شد. نتایج نشان داد در حالتی که از شبکه های نگه دارنده در طول دسته میله سوخت استفاده شود؛ ضریب انتقال حرارت در طول کانال نسبت به حالت بدون شبکه نگه دارنده افزایش می یابد. البته با اضافه کردن این شبکه ها افت فشار نیز افزایش می یابد. نتایج حاصل از این پژوهش برای طراحی و ساخت مجتمع های سوخت و به دست آوردن پارامترهای ترموهیدرولیکی مربوط به بهینه سازی انتقال حرارت میله ها کاربرد دارد.

از آن جایی که وانادیم یک فلز گران قیمت و کاربردی در صنایع مختلف است و از طرفی باطله های برخی از معادن اورانیم ایران حاوی مقادیر قابل توجهی از این فلز است، در این تحقیق انحلال کاهشی وانادیم با استفاده از دو گونه باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان و اسیدی تیوباسیلوس تیواکسیدان در دو چگالی پالپ 0.5 و 1 گرم برلیتر در دمای 30oC و سرعت هم زنی 180 دور بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان زودتر از اسیدی تیوباسیلوس تیواکسیدان با شرایط محیط سازگار شد و نتایج بهتری را در انحلال وانادیم از خود نشان داد به طوری که در چگالی پالپ 0.5 و 1 گرم برلیتر، اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان پس از گذشت، به ترتیب، 6 و 12 روز و اسیدی تیوباسیلوس تیواکسیدان پس از گذشت، به ترتیب، 9 و 20 روز توانستند بیش از 90 درصد وانادیم را حل کنند. نتایج تجربی با مدل های سینتیکی درجه اول و دوم مطابقت داده شد و مشاهده شد که انحلال وانادیم با واکنش درجه دوم مطابقت بهتری دارد.