مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1400 | دوره:42 | شماره:1 (پیاپی 95) |تعداد مقالات:15

در این پژوهش، یک روش عددی به منظور مدل سازی جریان جوشش زیر سرد در یک کانال عمودی با استفاده از مدل شار رانشی ارایه شده است. سیستم معادلات غیرخطی با روشی کاملا ضمنی و با استفاده از روش نیوتن-کریلف مستقل از ژاکوبین (JFNK) حل شده اند. به منظور بهبود کارایی روش JFNK و پایداری عددی، پیش شرط ساز نیمه ضمنی بر پایه فیزیک مسیله پیاده سازی شده است. اخیرا پژوهشگران برای حل معادلات تنک، بزرگ و کاهش هزینه محاسبات، به طور گسترده ای از روش JFNK در تدوین نرم افزارهای ترموهیدرولیک هسته ای استفاده نموده اند. به منظور اعتبارسنجی، نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی، نتایج نرم افزار RELAP5 و نیز نتایج حاصل از شبیه سازی با روش نیمه ضمنی مقایسه شده و توافق مناسبی به دست آمد. مقایسه نتایج نشان می دهد که روش JFNK با پیش شرط ساز نیمه ضمنی، همگرایی را حداقل به مقدار 50% سرعت بخشیده و هم چنین قابلیت پیش بینی کسر بخار با میانگین خطای مطلق کم تر از 34/7% در گستره قابل ملاحظه ای از فشار را داراست.

در این مطالعه، بازیابی اورانیم از محیط سولفاته توسط غشای مایع توده ای حاوی آلامین 336 مورد بررسی قرار گرفته است. اثر غلظت اورانیم و سولفوریک اسید در فاز دهنده، غلظت حامل در فاز غشای مایع، غلظت آمونیم کربنات در فاز گیرنده و سینتیک انتقال بررسی شد. بهترین شرایط جهت انتقال اورانیم را فاز دهنده حاوی سولفوریک اسید 15/0 مول بر لیتر، آمونیم کربنات 5/0 مول بر لیتر به عنوان فاز گیرنده و غشای مایع آلامین 336 با غلظت 0125/0 مول بر لیتر فراهم نمود. با افزایش غلظت سولفوریک اسید تا غلظت 15/0 مول بر لیتر و غلظت آلامین 336 تا 0125/0 مول بر لیتر انتقال اورانیم افزایش و سپس کاهش یافت. افزایش غلظت اولیه اورانیم در فاز دهنده موجب کاهش در انتقال اورانیم گردید. بررسی سینتیک انتقال نشان داد که عامل کنترل کننده سرعت انتقال، رهاسازی اورانیل از فاز غشای مایع به فاز گیرنده می باشد. سینتیک انتقال با فرض واکنش های سری شبه درجه یک برگشت ناپذیر به ترتیب برای استخراج و بازیابی مدل شد. برای غشای مایع حاوی آلامین 336 و آلامین 336 سولفاته شده ثابت سرعت استخراج به ترتیب 1-min 0061/0 و 0107/0 و ثابت سرعت بازیابی به ترتیب1-min 4-10×56/5 و 4-10×12 به دست آمد.

در این مقاله پارامترهای پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن با استفاده از سامانه پروب لانگمویر اندازه گیری گردید. بدین منظور برای اندازه گیری این پارامترها در توکامک دماوند، قسمت های مختلف پروب لانگمویر طراحی و ساخته شد. الکترود مورد استفاده در این سامانه یک مفتول از جنس تنگستن با قطر و طول به ترتیب 1/0 و 6 میلی متر است. مدار الکتریکی طراحی شده برای این سامانه قادر است تا ولتاژ و جریان به ترتیب 400 ولت و 1 آمپر را تامین نماید و می تواند پالس های مثلثی در بازه فرکانسی 10 هرتز الی 10 کیلوهرتز را تولید نماید. پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن به منظور پاک سازی محفظه خلا، به وسیله دو الکترود که در قسمت تحتانی توکامک دماوند وجود دارد، در ولتاژ 450 ولت، جریان 5/1 آمپر و فشار 3-10 تور تولید می گردد. با اعمال ولتاژ به الکترود پروب در بازه 200 الی 350 ولت، جریان عبوری از پروب اندازه گیری و با تحلیل مشخصه جریان-ولتاژ، پارامترهای پلاسما مشخص می شود. دمای الکترونی، چگالی پلاسما، پتانسیل پلاسما و طول دبای پلاسمای تخلیه درخشان هیدروژن که با استفاده از این سامانه اندازه گیری شده است به ترتیب برابر با 8/5 الکترون ولت، 1015×17/1 بر متر مکعب، 236ولت و 523 میکرومتر می باشد.

در طراحی میله سوخت، توانایی پیش بینی قابل اطمینان از عملکرد سوخت به منظور رعایت اصول ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای دستیابی به این هدف، کدهای کامپیوتری مختلفی ارایه شده اند که هر یک از آن ها از مدل های مختلف مکانیکی و روش های مختلف عددی و تحلیلی استفاده می کنند. بر همین اساس، هدف پژوهش حاضر تهیه برنامه ای کامپیوتری به زبان برنامه نویسی فرترن به منظور آنالیز مکانیکی و حرارتی میله های سوخت (2UO) با استفاده از روش های عددی، به ویژه به کارگیری اصل کار مجازی در تحلیل مکانیکی میله سوخت در شرایط پایا می باشد. برای حل معادلات به دست آمده از روش المان محدود استفاده شده است. در قسمت تحلیل مکانیکی پدیده هایی از قبیل تورم و تراکم سوخت و خزش در غلاف در نظر گرفته شده اند. سپس با پدیده های فوق و انجام تحلیل مکانیکی و حرارتی به صورت هم زمان، زمان تماس سوخت با غلاف، میزان تنش و کرنش در سوخت و غلاف، دمای مرکز سوخت، میزان رشد لایه اکسید بر روی غلاف و توزیع دمای سوخت و غلاف در طول کار راکتور در حالت پایا (در یک توان ثابت) توسط برنامه نوشته شده به دست می آیند. نتایج این برنامه با نتایج روش تحلیلی موجود در منابع صحت سنجی شده و برای راکتور VVER1000 تحلیل مکانیکی و حرارتی میله سوخت در یک بازه 1600 روزه انجام پذیرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، قرص سوخت پس از 1250 روز با غلاف تماس پیدا می کند.

چگونگی توزیع عرضی شدت باریکه لیزر یا نمایه مدی از مهم ترین شاخصه های یک نوسانگر لیزر به شمار می آید. در این پژوهش رفتار نمایه مدی نوسانگر لیزر Ce: Nd: YAG با دمش دیود نور گسیل و بستگی آن به آرایش هندسی و شدت منابع نوری مورد مطالعه تجربی و نظری قرار گرفته است. مشاهدات تجربی نشان می دهند که با انتخاب مناسب توزیع شدت به روش کنترل توان الکتریکی اعمال شده به دیودهای نورگسیل به همراه هندسه مناسب برای سامانه دمش می توان به گستره وسیعی از توزیع عرضی و نمایه های مدی اینس-گاوسی باریکه لیزر با پایداری مناسب دست یافت. بررسی های عددی بر پایه محاسبه نمایه عرضی توان جذب شده در واحد حجم محیط فعال و بهره به روش ردیابی تصادفی پرتوهای دمش و انتشار میدان نوری درون تشدیدگر نیز بیان گر تاثیر آرایش دمش و فاصله سطح تابنده دیودهای نورگسیل تا سطح جانبی محیط فعال بر نمایه مدی نوسانگر لیزر است.

کاربرد تابش گاما به عنوان عامل سنتز پرتوی نانوذرات نقره و پیوند همزمان آن ذرات به سطوح پلی پروپیلنی در اصلاح عملکرد سیستم تهیه آب بدون یون، پروژه تجربی نوینی است. در این پروژه، استفاده از تاثیر پرتو گاما بر روی سطح نوع خاصی از فیلتر، موجب احیای یون های نقره و اصلاح سطح فیلتر به طور همزمان گردید. سپس، اثر فیلتر اصلاح شده بر عملکرد سیستم های تهیه آب بدون یون، که به طور مستقیم و غیر مستقیم با فن آوری های کوانتومی وعلوم هسته ای ارتباط دارند، از طریق الگودهی سطح نیم رسانای ایندیم فسفاید بررسی شد. تعیین میزان دز تابش گاما و بررسی شرایط احیای نانوذرات نقره، پس از گذر از مرحله بهینه سازی، صورت گرفت. بر این اساس، از اطلاعات میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس، طیف سنجی جذبی فرابنفش-مریی، طیف های بازتاب کل تضعیف شده و آزمون های شمارش باکتری ها در سطوح آغشته به آگار استفاده شد. سپس مشخص گردید که نتیجه مطلوب اصلاح سطح فیلتر، به دلیل ایجاد رزونانس پلاسمون سطحی در محلول کلوییدی نانو ذرات نقره می باشد که به هنگام سنتز با تابش گاما به وجود می آید.

توانایی نانوذرات تیتانوسیلیکات ساخته شده به روش آب گرمایی وعامل دار شده با گروه عاملی آمینه (2TiSiNH) برای جذب یون های توریم (IV) ازمحلول های آبی درسیستم ناپیوسته بررسی شد. اثر چهار متغیر مستقل فرایندی شامل pH محلول، غلظت اولیه ی توریم (IV)، مقدار جاذب و دما با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) بر پایه ی طرح مرکب مرکزی (CCD) مورد ارزیابی قرارگرفت. اعتبارمدل درجه ی دوم با استفاده از ضریب تعیین بررسی شد. نتایج بهینه سازی نشان داد که میزان جذب توریم (IV) تحت شرایط بهینه، 04/83میلی گرم بر گرم است. نتایج مدل سازی نشانداد که داده های تجربی سینتیک جذب توریم، به وسیله ی مدل دونمایی بهتر برازش می شوند وایزوترم لانگمویرداده های تجربی تعادلی جذب را به خوبی توصیف می کند. حداکثرظرفیت جذب 2TiSiNH برای توریم به وسیله ی ایزوترم لانگمویر1-mg g 71/87 تخمین زده شد.

هدف از این پژوهش، نشان دارسازی ترکیب طبیعی فلاونویید کویرستین با تکنسیم 99-ام و مطالعه توزیع بیولوژیکی آن در بافت های مختلف موش 57C توموری شده با رده سلول سرطانی 10F16B به منظور تشخیص تومور بوده است. نشان دارسازی کویرستین با تکنسیم 99-ام با مقدار کویرستین (mg 5/1) و µ g 40 کلرید قلع در دمای اتاق در pH حدود 5 انجام شد. سپس بازده نشان دارسازی با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک در حلال های استون و آب/ استونیتریل مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین توزیع بیولوژیکی ترکیب نشان دار در ارگان های مختلف حیوان شامل قلب، ریه، معده، روده، کبد، کلیه، خون، طحال، ماهیچه و تومور پس از جداسازی و اندازه گیری میزان اکتیویته آن ها توسط آشکارساز گاما مورد بررسی قرار گرفت. خلوص رادیوشیمیایی بیش از 95% و پایداری رادیوشیمیایی یک ساعته، 90% مشاهده گردید. توزیع بیولوژیکی ترکیب نشان دار بیش ترین جذب اکتیویته در بافت های کبد، کلیه، روده و هم چنین جذب مناسب توموری (17/0± 20/2 در زمان 2 ساعت پس از تزریق) را نشان داد. نتایج حاکی از آن است که نشان دارسازی کویرستین به روش مستقیم با خلوص رادیوشیمیایی بالا می تواند به عنوان یک گزینه ترکیب نشان دار تشخیص توموری مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از پارامترهای مهم در آبشار مربعی که تاثیر زیادی بر عملکرد آن در جداسازی ایزوتوپ های چند جزیی دارد، برش آبشار می باشد. در این پژوهش ابتدا به بررسی اثر برش بر جداسازی ایزوتوپ های میانی گاز زینان در یک آبشار مربعی با 20 مرحله پرداخته شده است. این مطالعات برای دو حالت که در آن فاکتور جداسازی ماشین سانتریفیوژ برابر 2/1 و 1/1 باشد، انجام گرفته است. پس از آن کم ترین طول لازم برای ایجاد یک آبشار طویل با تغییر نسبت Z/F و برش آبشار با این دو فاکتور جداسازی تعیین شده است. بر اساس محاسبات انجام گرفته، در صورتی که فاکتور جداسازی برابر 2/1 و 1/1 باشد، کم ترین تعداد مراحل آبشار به ترتیب برابر با 55 و 110 مرحله خواهد شد که عملیاتی نمودن آن به سادگی امکان پذیر نیست. بررسی ها نشان می دهد که مقدار برش مناسب برای دست یابی به بیش ترین مقدار غلظت ایزوتوپ هدف در آبشار طویل با آبشار کوتاه متفاوت است. در صورتی که آبشار کوتاه باشد، با استفاده از مطالعات پارامتریک می توان مناسب ترین برشی را که در آن غلظت ایزوتوپ موردنظر به بیشینه خود می رسد تعیین کرده و بیش ترین بهره را از آبشار موجود داشت. مقدار برش آبشار برای دست یابی به بیش ترین مقدار 129Xe-در یک آبشار 20 مرحل ه ای برابر با 2/0 در فاکتور جداسازی 2/1 و 15/0 در فاکتور جداسازی 1/1 می باشد.

در پژوهش حاضر، مقاومت های انتقال جرمی مراحل مختلف جذب زیستی اورانیم توسط جاذب زیستی Pseudomonas putida @ Chitosan درون ستون بستر ثابت محاسبه شد. تشریح پارامترهای دینامیکی در قالب اعداد بدون بعد نشان داد که عدد بایوت در تمامی آزمایش ها بزرگ تر از 30 است که تاییدکننده نرخ بالای انتقال جرم از فیلم مایع در مقایسه با نفوذ درون ذره ای می باشد. افزایش نیروی محرکه انتقال جرم در عرض فیلم مایع از طریق افزایش در غلظت خوراک و کاهش ضخامت فیلم مایع از طریق کاهش اندازه جاذب موجب کاهش مقاومت انتقال جرم فیلم مایع شد. هم چنین افزایش ارتفاع بستر و کاهش اندازه جاذب موجب افزایش عدد پکلت شد که به معنی کوتاه شدن ضخامت ناحیه انتقال جرمی درون ستون و کاهش مقاومت پراکندگی محوری می باشد. ساختار جاذب زیستی باعث شد تا شار نفوذ حفره ای در مقایسه با شار نفوذ سطحی قابل صرف نظر کردن باشد و عملا فرایند نفوذ درون ذره ای از نوع نفوذ سطحی باشد. نتایج ثابت کرد که مقاومت نفوذ درون ذره ای در تمامی آزمایش ها چندین برابر مقاومت فیلم مایع و مقاومت پراکندگی محوری بوده و مرحله کنترل کننده فرایند می باشد. به دلیل تاثیرپذیری کم نفوذ درون ذره ای از تغییر شرایط عملیاتی، بازدهی ستون تنها با زمان ماند فرایند و در محدوده صفر تا 00/53 % تغییر کرد.

قطعات اپتیکی با پوشش ضدبازتاب ساخته شده بر روی زیرلایه ZnSe به عنوان یکی از قطعات اپتیکی اصلی لیزر گازکربنیک محسوب می شوند. محدوده طول موجی این پوشش های ضدبازتاب در ناحیه فروسرخ دور و در طول موج nm 10600 است. معمولا برای پوشش ضد بازتاب از مواد 3YF و ZnS استفاده می شود. اگرچه برای ساخت آینه های بازتاب از جنس طلا و نقره برای طول موج μ m 6/1، کارهای پژوهشی متعددی در کشور انجام گرفته است، در مورد پنجره اپتیکی ضد بازتاب و یا قسمتی از آن در این طول موج پژوهشی صورت نگرفته است. برای ساخت پوشش ضدبازتاب ابتدا خواص مواد مورد استفاده در این ناحیه طول موجی مورد بررسی قرار گرفت که از میان آن ها دو ماده 3YbF و ZnS انتخاب شدند. سپس طراحی ضدبازتاب در طول موج nm 10600 با استفاده از این دو ماده توسط نرم افزار Macleod انجام گرفت. در مرحله تجربی، لایه نشانی به روش تبخیر فیزیکی در خلا بر روی یک طرف زیر لایه ZnSe توسط دستگاه لایه نشانی 510Balzers-Ba انجام شد. عملکرد قطعه بر خروجی لیزر گازکربنیک W 10 بررسی شده و میزان عبور باریکه لیزر از ضدبازتاب استاندارد، زیرلایه پولیش شده و ضدبازتاب طراحی و ساخته شده، مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج نشان دهنده عبور میانگین 84/77 % در طول موج مورد نظر در قطعه با پوشش ضدبازتاب در صفر درجه ساخته شده است. ریخت شناسی و ضخامت لایه ها با استفاده از تصویربرداری SEM انجام شده است.

در این مقاله با استفاده از نتایج کد شبیه سازی ذره در جعبه، اثر زمان خیزش پالس لیزر بر گرمایش الکترون ها در برهم کنش پالس قوی لیزر با پلاسمای زیر چگال بررسی شده است. به همین منظور، دو پالس لیزر به طول 200 فمتو ثانیه و با زمان خیزش متفاوت 80 فمتو ثانیه و 40 فمتو ثانیه انتخاب شده اند. شدت پالس لیزر 2w/cm 1018 و چگالی پلاسما ncr02/0 (ncr چگالی بحرانی در پلاسما است) در نظر گرفته شده است. برای اندازه گیری دقیق و صحیح دمای الکترون ها در نواحی مختلف پلاسما، از عناصر تانسور تنش استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، گرمایش و در نتیجه دمای الکترون ها به شدت وابسته به زمان خیزش پالس لیزر بوده و با کاهش مقدار زمان خیزش پالس، افزایش قابل توجهی می کند. به عبارت دقیق تر، برای پالس با شیب ملایم (با زمان خیزش بلند 80 فمتو ثانیه)، پراکندگی های تولید شده در پلاسما، زمینه را برای گرمایش کاتوره ای الکترون ها فراهم می کند. حال آن که برای پالس لیزر با شیب تندتر (با زمان خیزش کوتاه 40 فمتو ثانیه) گرمایش الکترون ها با رخ دادن شکست موج آغاز می شود. در ادامه نقش افزایش شدت پالس لیزر بر گرمایش الکترون ها برای پالس های با زمان خیزش متفاوت بررسی شده و نتیجه گیری می شود برای پالس با زمان خیزش کوتاه اثر آن شدیدتر است.

فاصله سنجی به روش پس پراکنش کامپتون روشی نوین برای اندازه گیری فاصله بین صفحات فلزی است که می تواند کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله صنعت نفت و گاز و پتروشیمی داشته باشد. در این مقاله به منظور فاصله سنجی از ورق های فولادی با ضخامت های 2، 6 و mm 10 به عنوان ضخامت های کم، متوسط و زیاد استفاده شد. هم چنین با هدف نشان دادن تاثیر انرژی چشمه بر فاصله سنجی، دو چشمه Cs137 و Co60 استفاده شده اند. نتایج نشان داد که فاصله سنجی به انرژی چشمه گاما وابسته است و برای دقت اندازه گیری یکسان، چشمه گاما با انرژی بالاتر قابلیت بیش تری برای اندازه گیری فاصله بین دو صفحه فولادی دارد. افزایش انرژی چشمه، دقت اندازه گیری را نیز افزایش می دهد. علاوه بر انرژی چشمه گاما، فاصله سنجی به ضخامت دو صفحه و ترتیب قرارگیری صفحه ضخیم تر نسبت به صفحه نازک تر نیز بستگی دارد. هم چنین با افزایش فاصله بین دو صفحه فلزی، دقت اندازه گیری نیز کاهش می یابد. به همین دلیل بیشینه فاصله سنجی بین دو صفحه، با در نظر گرفتن دقت اندازه گیری، به مقدار cm 1 درنظر گرفته شده است.

هدف این تحقیق بررسی امکان تولید آهن-55 به عنوان یک چشمه گسیلنده پرتو ایکس در مصارف علمی و صنعتی می باشد. مزیت این روش، حذف مراحل آب کاری و انحلال منگنز فلزی در تولید هدف و عدم نیاز به مراحل پیچیده خالص سازی شیمیایی و رادیوشیمیایی است. محاسبات مربوط به انرژی پروتون مورد استفاده برای بمباران هدف با روش ALICE/ASH انجام شد. نمونه ها برای تعیین مقدار آهن-55 تولیدی با روش طیف سنجی پرتو ایکس و گاما مورد ارزیابی قرار گرفتند. منگنز-54 به عنوان ناخالصی عمده در تولید آهن-55 تولید می شود. جداسازی و تخلیص آهن-55 از منگنز با تلفیق روش رسوب گیری و استخراج مایع-مایع انجام شد. مقدار منگنز و نیز مقدار تبدیل شده به منگنز-54 قابل توجه است اما نتایج نشان می دهد، جداسازی منگنز-54 از آهن-55 به طور کامل انجام شده است. هم چنین نتایج نشان داد، تولید رادیو ایزوتوپ آهن-55 و خالص سازی آن برای مصارف داخل ایران با روش ارایه شده امکان پذیر می باشد.

هدف از پژوهش حاضر ساخت نوعی دزیمتر فردی است که بتواند با قابلیت اتصال به ادوات الکترونیکی، داده های مربوط به آهنگ دز و هم چنین دز تجمعی را به صورت برخط منتقل نماید. به این منظور یک برد الکترونیکی طراحی شد. برد به وسیله ی نرم افزار Altium Designer شبیه سازی شد. سپس به وسیله نرم افزار Code Vision برنامه نویسی میکروکنترلر صورت گرفت. صحت عملکرد مدار به وسیله نرم افزار Proteus Design Suite بررسی شد. در مرحله بعدی، آزمون و عیب یابی مدار به صورت تجربی انجام شد. ضریب سنجه بندی و ضریب تبدیل شمارش به دز با استفاده از یک اتاقک یونش در آزمایشگاه دزیمتری استاندارد ثانویه ایران به دست آمد. توزیع دز برحسب فاصله از چشمه با نتایج توزیع دز حاصل از اتاقک یونش کالیبره شده مورد مقایسه قرار گرفت. به این منظور از چشمه Cs137 بدون حفاظ، با حفاظ سربی به ضخامت mm 22 و هم چنین دو حفاظ سربی به ضخامت های mm 18 و mm 22 استفاده شد. با توجه به نتایج، برای دزیمتر ساخته شده، ضریب سنجه بندی 02/0± 99/0 به دست آمد. نتایج سنجه بندی نشان داد این دستگاه تمامی الزامات 17025: 2005ISO/IEC را برآورده کرده است. هم چنین نتایج در هر سه حالت توزیع دز مربوط به چشمه بدون حفاظ، با حفاظ تک سرب و با حفاظ دو سرب اختلاف کم تر از 01/0 % را بین دزیمتر ساخته شده و دزیمتر مرجع نشان داد. نتایج حاصل نشان داد دزیمتر ساخته شده می تواند به عنوان یک دزیمتر مرجع و استاندارد در مراکز آزمایشگاه، برای مانتورینگ و دزیمتری پرتوهای فوتون یونیزان مورد استفاده قرار گیرد.