فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - سال سی و ششم شماره 4 (پیاپی 74، زمستان 1394)

مجله علوم و فنون هسته ای
سال سی و ششم شماره 4 (پیاپی 74، زمستان 1394)

  • 112 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/04/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • احسان ظریفی، کامران سپانلو، نعیم الدین متاجی کجوری صفحات 1-8
    رآکتورهای آب سبک با بازده بالا یکی از انواع رآکتورهای آب سبک در فشار فوق بحرانی اند که توسط اتحادیه ی اروپا مورد مطالعه و طراحی قرار گرفته است. این مقاله تغییرات سطح مقطع های نوترونی و ضریب تکثیر موثر رآکتور را برای مقدار های مختلف نانوذره در خنک کننده مورد بررسی قرار می دهد. در این رابطه، 4 نانوسیال با مقدار های مختلف نانوذرات 3O 2 Al ، 2TiO، CuO و Cu بررسی شده است. با به کا ر گیری کدهای 5WIMS-D و 2CITATION-LDI نوع و غلظت نانوذره ی مناسب در سیال خنک کننده محاسبه شد. یافته های اولیه نشان داد که در مقدار های پایین (کم تر از 1 درصد حجمی) استفاده از نانوسیال آلومینا در خنک کننده ی رآکتور مناسب تر از سایر نانوسیال های مورد بررسی است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، تحلیل نوترونی، رآکتور آب سبک با بازده بالا، کد WIMS، کد CITATION
  • امین داوری، سید محمد میروکیلی *، ابراهیم عابدی، سید مجتبی سادات اشکور صفحات 9-18
    در رآکتورهای تحقیقاتی از نوع استخری نظیر رآکتور تهران که از تسهیلات پرتودهی ستون گرمایی بهره می برند، پرتوهای گامای تولیدی در قلب رآکتور توسط تیغه ی سربی ستون گرمایی که در مجاورت قلب قرار دارد جذب می شوند. این فرایند با تولید گرما در تیغه ی سربی همراه است و باعث ایجاد جریان جابه جایی طبیعی بین تیغه ی سربی و دیواره ی قلب می شود. در این پژوهش، جریان و انتقال حرارت 3 بعدی در کانال شکل گرفته از تیغه ی سربی ستون گرمایی و دیواره ی قلب به طور عددی با استفاده از کد دینامیک سیال های محاسباتی (CFD) شبیه سازی شد. هدف از این شبیه سازی تعیین توزیع دما بر روی تیغه ی سربی و یافتن راه حلی برای جلوگیری از پدیده ی جوشش هسته ای بود که ممکن است روی سطح تیغه ی سربی اتفاق بیفتد. یافته ها نشان داد که در شرایط جریان طبیعی، بیشینه دمای سطح تیغه ی سربی از دمای متناظر با جوشش هسته ای سیال بیش تر است. در نتیجه با امتداد صفحه ی مشبک به زیر کانال مابین تیغه ی سربی و دیواره ی قلب و برقراری شرایط جریان اجباری به عنوان راهکاری موثر می توان از جوشش سیال جلوگیری کرد.
    کلیدواژگان: رآکتور تحقیقاتی از نوع استخری، تیغه ی سربی، ستون گرمایی، کد محاسباتی CFD
  • احمد لشکری، حسین خلفی *، حسین کاظمی نژاد، صمد خاکشورنیا، ارسلان عزتی، مهدی کیوانی، اشکان حسنی رخ صفحات 19-29
    با استفاده از یک مدل عددی، رفتار گذرای ناشی از تزریق واکنش پذیری های مثبت و کاهش جریان خنک کنندگی رآکتور تهران بررسی و نتیجه های آن با داده های تجربی و کد PARET مقایسه شد. بخش نوترونیک مدل با استفاده از روش ویژه- مقدار، که در آن پارامترهای وابسته به زمان معادله های سینتیک نوترون در بازه های زمانی کوچک ثابت فرض می شود، و بخش ترموهیدرولیک مدل با استفاده از مدل توده ای حل شد. محدودیت استفاده از این مدل نرسیدن دمای خنک کننده به دمای اشباع و باقی ماندن خنک کننده در فاز مایع است. مقایسه ی یافته ها  نشان داد که هم خوانی خوبی بین داده های تجربی و نتیجه های حاصل از کد برقرار است. هدف اصلی این مطالعه به کارگیری روش های ساده ی محاسباتی و اعتبارسنجی آن با استفاده از داده های تجربی بود. استفاده از چنین مدل هایی توسط گروه بهره برداری رآکتور برای پیش بینی کیفی رفتارهای گذرای رآکتور و نیز مقاصد آموزشی بسیار مفید است.
    کلیدواژگان: رآکتور تحقیقاتی تهران، ترموهیدرولیک، تزریق واکنش پذیری، کاهش جریان خنک کنندگی
  • رضا باقری *، حسین آفریده، علی بهرامی سامانی، سیمین دخت شیروانی آرانی، محمد قنادی مراغه صفحات 30-36
    متاستاز استخوان عارضه ای است که می تواند درد شدید، شکستگی استخوان، فشردگی ستون فقرات، هایپرکلسیمیا و مشکل های دیگری برای بیماران به وجود آورد. رادیونوکلیدهای بتاگسیل مختلفی برای تسکین درد استخوان استفاده شده اند، اما اخیرا رادیونوکلیدهای آلفاگسیل
    نتیجه های قابل قبولی برای درمان متاستاز استخوان ارایه داده اند. رادیم-223 (d 43/11=2/1t) یکی از رادیونوکلیدهای آلفاگسیل است که ذرات آلفای پرانرژی (MeV 64/5=Eav) با انتقال انرژی خطی (LET) بالا گسیل و دز کشنده ای به سلول های سرطانی می رساند. در این پژوهش امکان تولید Ra223 از Ra226 در رآکتور تحقیقاتی تهران و در شار نوترون گرمایی 1-s 2-cm 1013×4، با استفاده از نرم افزار MATLAB بررسی و نتیجه های حاصل با داده های تجربی مقایسه شد. به طور متوسط بالای 80 درصد توافق بین نتیجه های تجربی و نظری حاصل شد و فعالیت قابل قبولی از Ac227، مادر- هسته ی Ra223 به دست آمد. نتیجه ها نشان داد که با بمباران نوترونی حدود 5/2 میلی گرم Ra226 در رآکتور به مدت 1 ماه و پس از خنک شدن نمونه به مدت 4 ماه، امکان تولید حدود 51/8 مگابکرل (23/0 میلی کوری) Ra223 وجود دارد که با توجه به تزریق حدود 7/3 مگابکرل
    (1/0 میلی کوری) برای هر بیمار 70 کیلوگرمی، می توان به بیش از 2 بیمار در هر دوره ی تعادل، این رادیودارو را تزریق کرد.
    کلیدواژگان: متاستاز استخوان، رادیم 223، رآکتور تحقیقاتی تهران
  • علی اصغر قربانپور خمسه *، احمد موفق پور، سیدمحمدعلی موسویان صفحات 37-50
    در این پژوهش جذب زیستی توریم از محلول های آبی به وسیله ی پوست پرتقال و سلولز استحصال شده از آن مطالعه و با یک دیگر مقایسه شد. مطالعه های سینتیکی نشان داد که برای جذب توریم به وسیله ی پوست پرتقال مدل های سینتیکی الویچ و شبه مرتبه ی دوم و به وسیله ی سلولز مدل سینتیکی مرتبه ی دوم به خوبی با نتیجه های تجربی مطابقت دارد. هم دما های جذب لانگمویر، فروندلیچ، دوبینین- رادشکویچ، تمکین و ردلیش- پترسون بررسی و برای یافتن بهترین هم دما، سه روش تحلیل خطا شامل ضریب همبستگی (2R)، جذر متوسط مربع خطاها (RMSE) و آزمون مجذور کی (2χ) مورد استفاده قرار گرفت. تحلیل خطاها برای پوست پرتقال نشان داد که از میان مدل های هم دما به ترتیب، مدل ردلیش- پترسون، تمکین، دوبینین- رادشکویچ و فروندلیچ دارای کم ترین خطا هستند. در مورد سلولز هم دمای فروندلیچ دارای کم ترین خطا بود. یافته ها نشان داد که زمان لازم برای به تعادل رسیدن فرایند جذب توریم به وسیله ی پوست پرتقال 4 ساعت و به وسیله ی سلولز حدود 1 ساعت است. استفاده از سلولز پوست پرتقال به عنوان جاذب باعث افزایش سرعت جذب و کاهش زمان تعادل شده است.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، توریم، پوست پرتقال، سلولز، سینتیک
  • سعید علمدار میلانی *، محمود اسکندری نسب صفحات 51-62
    استخراج ناپیوسته ی توریم برای تعیین استوکیومتری گونه های توریم (IV) استخراج شده به انجام رسید. تاثیر غلظت اسید، استخراج کننده و دما بر روی استخراج توریم بررسی شد. یافته ها نشان داد که سازوکار استخراج توریم در غلظت های پایین و بالای نیتریک اسید (به ترتیب،
    1-mol L 001/0 و 1-mol L 8) از نوع حلال پوشی و در ناحیه ی غلظت متوسط (1-mol L 1) از نوع تبادل کاتیونی است. با استفاده از روش تحلیل شیب، مشخص شد که گونه ی استخراج شده ی توریم به فاز آلی به صورت A.HA(3NO)2(OH)Th است. بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که فرایند استخراج توریم (IV) خودبه خودی (° >DG ) و گرمازا (° >DH ) بوده و در آن بی نظمی کم می شود (° > DS). مقدار انرژی فعال سازی واکنش استخراج توریم (IV) برابر با 46/17 کیلوژول بر مول محاسبه شد که نشان دهنده ی آن است که واکنش استخراج به وسیله ی فرایند نفوذ کنترل می شود.
    کلیدواژگان: توریم، استخراج با حلال، سیانکس 272، سازوکار، ترمودینامیک
  • سعیده نجفی، لیدا نیک زاد *، زعفر ریاضی صفحات 63-69
    ابتدا با بمباران هدف های جامد به وسیله ی طیف های الکترون های تولید شده از برهم کنش لیزر- پلاسما، تولید پرتو ایکس ترمزی با استفاده از کد MCNPX شبیه سازی شد. سپس شبیه سازی تولید نوترون از برهم کنش فوتون های پرتو ایکس با هدف جامد ثانویه به انجام رسید. هدف از انجام این کار ارزیابی پارامترهای مناسب چشمه ی الکترون و هدف برای تولید موثر فوتون و نوترون بود. بدین ترتیب امکان تعیین بهترین شرایط چشمه و هدف از جمله جنس و ضخامت بهینه ی هدف، طیف مناسب الکترون، و زاویه ی بهینه گسیل فوتون برای افزایش بازده تولید پرتو ایکس فراهم می آید. این کار به نوبه ی خود به بهبود تولید شار فوتونوترون برای کاربردهای مختلف از جمله پزشکی منجر می شود. یافته ها نشان داد که با افزایش انرژی بیشینه ی الکترون، ضخامت بهینه و بازده خروجی افزایش می یابد. هم چنین برای مواد با چگالی و عدد اتمی بزرگ تر، افزایش گسیل فوتون های ترمزی که در ضخامت های کوچک تر روی می دهد، منجر به تولید بیش تر شار نوترون می شود.
    کلیدواژگان: پرتو ایکس ترمزی، تولید فوتونوترون، الکترون های تولید شده بالیزر
  • مجید آرام *، نادر مرشدیان، سجاد اسدی، اسماعیل اسلامی، فریبا منصوری صفحات 70-74
    بهینه سازی سنجه های محیط پلاسمایی کلید گازی سه الکترودی تریگاترون، به دلیل کاربرد گسترده ی آن در اغلب تجهیزهای پلاسمایی، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. مبانی نظری کار مبتنی بر شبیه سازی مدار تخلیه شامل: خازن اصلی، ضریب القایی مدار و مقاومت پلاسما در حالت کلید بسته، با یک نوسان گر کندمیرا بوده است. ولتاژ کلید در محدوده ی 6 تا 15 کیلوولت، فشار داخل کلید در بازه ی 1 تا 5/1 اتمسفر و شکاف جرقه در گستره ی 4/1 تا 8/2 میلی متر بود. چگالی الکترون محیط پلاسمایی درون کلید گازی در حالت شکست خودبه خود با استفاده از اندازه گیری جریان و ولتاژ وابسته به زمان کلید تعیین شد. چگالی الکترونی پلاسما در محدوده ی 1024×5/0 تا 1024×5/3 بر متر مکعب به دست آمد و این بازه با مقدارهای گزارش شده برای محیط پلاسمایی مربوط به تخلیه ی قوس و جرقه در فشار جو و بالاتر از آن، که مبتنی بر عملکرد جویباری شکست الکتریکی است، در تطابق خوبی است.
    کلیدواژگان: کلید تریگاترون، چگالی الکترون، پلاسما
  • رقیه عباسی، محمدجعفر ملکوتی *، مرضیه سیحون صفحات 75-82
    در حال حاضر حدود 20 الی 25 درصد محصول های کشاورزی به صورت ضایعه هایی از چرخه ی مصرف خارج می شود. برای بررسی نقش مصرف بهینه ی کود در افزایش اثربخشی پرتو گاما، آزمایشی به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح پایه ی بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سیب زمینی رقم پیکاسو انجام شد. در این آزمایش سه عامل شامل نوع کوددهی (مصرف کود براساس عرف زارعین و مصرف بهینه ی کود براساس یافته های تجزیه ی خاک)، پرتودهی با پرتو گاما (شاهد و پرتودیده) و زمان اندازه گیری عامل های مورد نظر (قبل از انبارداری و 6 ماه پس از انبارداری) استفاده شد. نمونه ها با دز 15/0 کیلو گری پرتودهی شده و به مدت 6 ماه تحت دمای 15 الی 20 درجه ی سلسیوس و رطوبت نسبی 40 الی 60 درصد نگه داری شدند. درصد ماده ی خشک و مقدار نیترات و کادمیم، قبل و بعد از ذخیره سازی، اندازه گیری شد. یافته ها نشان داد در حالی که درصد ماده ی خشک در نمونه های عرف زارع پرتودهی نشده در طول مدت انبارمانی از 86/16 به 44/21 و در نمونه های پرتودهی شده از 68/17 به 41/19 و در شرایط بهینه ی مصرف کود نمونه های پرتودهی نشده از 09/20 به 18/23 و در نمونه های پرتودهی شده از 75/19 به 65/20 درصد افزایش یافت. نظر به این که میزان کاهش وزن غده های حاصل از تیمار مصرف بهینه ی کود در مدت انبارمانی حداقل بود، برتری پرتودهی در شرایط مصرف بهینه ی کود بر افزایش ماندگاری سیب زمینی در مقایسه با مصرف کود براساس عرف زارع، به اثبات رسید. بنابراین، توصیه می شود در تمامی فرآورده های کشاورزی، قبل از پرتودهی  با پرتو گاما، مصرف بهینه ی کود در تولید آن ها رعایت شود. زیرا اثربخشی مصرف بهینه ی کود (مصرف کودها براساس یافته های تجزیه ی خاک در قبل از کاشت) بر ماندگاری سیب زمینی به دلیل بهبود کیفیت تولیدات کشاورزی به ویژه افزایش درصد ماده ی خشک، به مراتب بیش تر است.
    کلیدواژگان: سیب زمینی، مصرف بهینه ی کود، پرتو گاما، مدت انبارمانی
  • مهرداد عجبشیری *، حسن رضایی، عزت نظری، احمد نوزاد گلی کند صفحات 83-90
    برای دفن پس ماندهای هسته ای تولید شده در رآکتورهای هسته ای از مخزن های مسی جدار ضخیم و با مقاومت بالا در برابر خوردگی استفاده می کنند. در سال های اخیر برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی مخزن های مسی از روش جوش کاری اصطکاکی تلاطمی استفاده شده است. پیش از این برای جوش کاری این مخازن از روش جوش کاری با باریکه ی الکترونی استفاده می شد. جوش کاری اصطکاکی تلاطمی به دلیل این که در حالت جامد انجام می شود تنش پس ماند کم تری در فلز ایجاد می کند و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی فلز نسبت به دیگر روش های جوش کاری که در حالت مذاب صورت می گیرند، بهبود می یابد. در این مقاله برای دست یابی به سرعت چرخشی بهینه در جوش کاری اصطکاکی تلاطمی، ورق های مسی به ضخامت mm 4 با سرعت خطی ثابت 25 میلی متر بر دقیقه به روش جوش کاری اصطکاکی تلاطمی جوش کاری شدند. توزیع دمایی اندازه گیری شده در منطقه ی جوش حاکی از افزایش شدید دما با افزایش سرعت چرخشی از 900 به 1200 دور بر دقیقه بود. تجزیه و تحلیل تصویرهای فلزنگاری نشان داد که افزایش سرعت چرخشی باعث افزایش اندازه ی دانه ی فلز مس در منطقه ی مرکزی جوش می شود. در بررسی های مربوط به خواص مکانیکی نمونه ها مشاهده شد که سختی بیشینه در سرعت چرخشی 900 دور بر دقیقه به دست می آید. هم چنین استحکام بیشینه و درصد ازدیاد کمینه ی طول نیز در این سرعت چرخشی حاصل می شود.
    کلیدواژگان: پس ماندهای هسته ای، جوش کاری اصطکاکی تلاطمی، خواص مکانیکی، مس
  • داود قدوسی نژاد *، مجید تقی زاده، مازیار وطنی، امیرحسین کیارشی صفحات 91-98
    جداسازی جامد- مایع با استفاده از روش غلیظ سازی در دوغاب حاصل از فروشویی خاک آنومالی یک ساغند مورد بررسی قرار گرفت. در صنایع فراوری مواد معدنی انتخاب صحیح نوع لخته ساز و میزان آن می تواند کاهش قطر غلیظ کننده و در نتیجه کاهش هزینه و افزایش بازده جدایش را به دنبال داشته باشد. بدین منظور، آزمایش های ته نشینی با استفاده از مقدارهای مختلفی از لخته ساز 300K- به انجام رسید. با مقایسه ی سرعت های ته نشینی، مقدار بهینه ی لخته ساز برای ته نشینی موثر جامد از محلول فروشویی خاک آنومالی یک ساغند، 80 گرم بر تن به دست آمد.
    کلیدواژگان: غلیظ کننده، لخته ساز، فروشویی، جداسازی
  • شهرزاد فضلی، محمد میرزایی *، طیب کاکاوند، علی ستاری، محمد رحیمی، زهره عبدی صفحات 99-107
    یک روش مناسب و معمول برای تولید نیتروژن-13 استفاده از واکنش N13O(p,α)16 است. ماده ی هدف برای تولید نیتروژن-13 آب خالص است. آزمایش اول با بمباران پروتونی هدف آب خالص با بدنه ی نقره که سطح داخلی آن با طلا آب کاری شده بود انجام شد. اما به علت واکنش طلا با آمونیاک نشان دار شده با نیتروژن-13  که نقطه ی ضعف این لایه ی داخلی محسوب می شود، بدنه ی هدف مایع از جنس نیوبیم طراحی و ساخته شد. مهم ترین ویژگی نیوبیم مقاومت بالای شیمیایی این فلز است. رادیونوکلید نیتروژن-13 به وسیله ی باریکه ای از پروتون ها به انرژی 5/17 مگاالکترون ولت و با جریان 12 میکروآمپر و در مدت زمان 20 دقیقه تولید شد. بهره ی تولید در حدود 5/84 میلی کوری بر میکروآمپر ساعت به دست آمد.
    کلیدواژگان: آمونیاک نشان دار شده، نیتروژن-13، هدف مایع، سیکلوترون
|
  • E. Zarifi, K. Sepanloo, N. Mataji Kojouri* Pages 1-8
    The main objective of this study is to predict the neutronic behavior of nanofluids as a coolant in the fuel assembly of the HPLWR. The high-performance light water reactor (HPLWR) is the European version of the supercritical-pressure water cooled reactor (SCWR). Light water reactor at supercritical pressure which is currently under the design, is considered as a new generation of nuclear reactors. The variations of neutron cross sections and effective multiplication factor have been investigated in different concentrations of nanoparticles in the coolant and moderator channel. In the present analysis, water-based nanofluids containing various volume fractions of Al2O3, TiO2, CuO and Cu nanoparticles are studied. The neutronic properties of nanofluids with the optimum concentration of nanoparticles are calculated using WIMS-D5 and CITATION-LDI2 codes. The results show that at low concentrations of less than 1 volume percentage, alumina is the optimum nanoparticle for the normal operation of a reactor.
    Keywords: Nanofluid, Neutronic analysis, HPLWR, WIMS code, CITATION code
  • A. Davari, S.M. Mirvakili*, E. Abedi, S.M. Ashkevar Pages 9-18
    In pool-type research reactors, utilizing thermal column irradiation facilities through the fission process in the core, gamma rays are produced and absorbed by lead slab as a gamma rays shield of thermal column. Consequently, heat is generated in the lead slab surface which induces flow by the thermal buoyancy force. In the present work, 3D, CFD simulation of flow and heat transfer in a channel, formed by the thermal column and core edge, is considered. The aim is to obtain the temperature distribution on the lead surface and also a solution to prevent boiling, which may occur on the lead surface. It is observed that the hot spot on the lead surface exceeds the boiling point in natural convection mechanism. Therefore, the grid plate is extended underneath the channel so that water can flow through the channel and exit to the plenum causing forced convection to be established as an effective way to eliminate the boiling occurrence.
    Keywords: Pool- type research reactor, Thermal column, Lead slab, CFD code
  • A. Lashkari, H. Khalafi*, H. Kazeminejad, S. Khakshourniya, A. Ezzati, M. Keyvani, A. Hosnirokh Pages 19-29
    In this paper, a numerical model is presented to analyze a series of reactivity insertion and loss of flow transients in TRR. The model predictions are compared with the experimental data and PARET code results. The model uses the piecewise constant method and the lumped parameter methods for the coupled point kinetics and thermal-hydraulics modules, respectively. The advantages of the piecewise constant method are simplicity, efficiency and accuracy. A main criterion for the applicability range of this model is that the exit coolant temperature remains below the saturation temperature, i.e. no bulk boiling occurs in the core. The calculated values of power and coolant temperature, in both positive reactivity insertion and loss of flow scenario’s, are in good agreement with the experiment values. However, the model is a useful tool for the transient analyses of most researches encountered in reactors in practice. The main objective of this work is using simple calculation methods and benchmarking them with the experimental data. This model can also be used for training purposes.
    Keywords: Tehran research reactor, Thermal-hydraulic, Reactivity insertion, Loss of flow
  • R. Bagheri*, H. Afarideh, A. Bahrami Samani, S. Shirvani Arani, M. Ghannadi Maragheh Pages 30-36
    <p>Bone metastasis is a major clinical concern that can cause severe pain, bone fractures, spinal cord compression, hypercalcemia and other problems for patients. Variuos β emitter radionuclides have been used for bone pain palliation, but recently α emitter radionucliedes also have shown acceptable results of treatment of bone metastasis. Radium-223 (t1/2=11.43 d) is one of the suitable α emitters that emits high energy α particles (Ēav=5.64 MeV) with high linear energy transfer (LET) that delivers a killing dose to the tumor cells. In this research, the feasibility of production of radium-223 from radium-226 was studied in Tehran Research Reactor (TRR) in thermal neutron flux of 4×1013 cm-2 s-1 using MATLAB software. Then, the data were compared with the experimental results. On average, over 80 percent agreement was observed between the calculated and experimental data, and under appropriate conditions the acceptable activity of 227Ac as a precursor of 223Ra was obtained. The results showed that with one month neutron bombardment of 2.5 mg 226Ra in TRR and cooling for 4 months, it is theoretically possible to achieve about 8.51 MBq (0.23 mCi) activity of 223Ra, that with respect to injection of about 3.7 MBq (0.1 mCi) per patient (with normally 70 kg weight), it is possible to administer the produced 223Ra to more than 2 patients in every equilibrium period.</p><p> </p>
    Keywords: Bone metastasis, Radium-223, Tehran research reactor
  • A.A. Gh. Khamseh*, A. Movafaghpour, S.M.A. Mousavian Pages 37-50
    In this research work, the biosorption of thorium from aqueous solutions by orange peel (OP) and orange peel cellulose (OPC) was studied and compared with each other. The kinetic studies showed that the Elovich and pseudo-second order kinetic models are well matched with the experimental results for the OP. For the case of OPC, the pseudo-second order kinetic models are well matched with the experment. The Langmuir, Freundlich, Dubinin–Radushkevich, Temkin and Redlich-Peterson isotherm models were also investigated. In order to find the best isotherm, three error analysis methods, i.e., correlation coefficient (R2), root mean square error (RMSE) and Chi square (χ2) were used. The error analysis showed that Redlich-Peterson, Temkin, Dubinin–Radushkevich and Freundlich models had miner errors, while the OPC Freundlich model had the smallest. Experimental results showed that the time required to reach the equilibrium is 4 h in the case of using OP as a biosorbent. In the case of using OPC as a biosorbent, the needed time to reach the equilibrium was about 1 h. Using OPC increases the adsorption rate and reduces the needed equilibrium time.
    Keywords: Biosorption, Thorium, Orange peel, Cellulose, Kinetic
  • S.A. Milani*, M. Eskandari Nasab Pages 51-62
    Batch extraction investigation was carried out to elucidate the stochiometry of the extracted Th(IV) species. The effects of nitric acid concentration, extractant concentration and temperature were studied. The results showed that the extraction of thorium follows solvation mechanism in the low  (0.001 mol L-1) and high (8 mol L-1) nitric acid concentration, while the cation exchange mechanism dominates the middle acidic area (1 mol L-1). The extracted species was found to be Th(OH)2(NO3)A.HA on the basis of the slope analysis method. The results of the thermodynamic investigations indicated that the extraction process is spontaneous (DG<0), exothermic (DH<0), and less random in nature (DS<0). The value of activation energy of the extraction reaction was calculated to be 17.46 kJ mol-1 which indicates that the extraction reaction is controlled  by the diffusion process.
    Keywords: Thorium, Solvent extraction, Cyanex ¬272, Mechanism, Thermodynamics
  • S. Najafi, L. Nikzad*, Z. Riazi Pages 63-69
    In this paper, first, with bombardment of solid targets via spectra of electrons produced from the laser–plasma interaction, the created Bremsstrahlung X-ray is simulated using MCNPX code. Then, by the interaction of the produced photons with a secondary solid target, a simulation for the neutron generation is studied. The purpose of this work is to evaluate appropriate parameters of electron source and target to create photons and neutrons, more efficiently. Therefore, we are able to estimate the best conditions for the source and target, for instance, the optimum selection of the target material and its thickness, proper electron spectrum, and the optimum angle of photon emission so as to increase the efficiency of X-ray generation. This results in improved production of photo-neutron flux to be used in  various applications such as medical uses. The results show that by increasing the electron peak energy, the optimum thickness and output efficiency are enhanced. Furthermore, for materials with higher density and atomic number, the increment of Bremsstrahlung photon emission, which occurs at smaller thicknesses, results in greater generation of neutron flux.
    Keywords: Bremsstrahlung X-rays, Photo-neutron generation, Laser-produced electrons
  • M. Aram*, N. Morshedian, S. Asadi, A. Eslami, F. Mansori Pages 70-74
    Because of its wide applications in plasma based equipment, plasma parameters of a trigatron switch are investigated with the intention of the switch optimization. The theoretical method is based on the simulation of a closed switch discharge circuit, included the main capacitor, total circuit inductance, and plasma resistance, in an under damped oscillator. The charging voltage is between 6 to 15 kilovolts, the switch pressure is between 1 to 1.5 atmospheres and the gap is 1.4 or 2.8 mm. The density of the discharge plasma of the switch in self-breakdown mode is determined using the recorded time varying voltage and the switch current. The obtained electron density of plasma is (0.5-3.5)×1024 per cubic meter, which is in good agreement with the results published in standard references for arc and spark plasma in atmospheric pressure, based on the streamers mechanism.
    Keywords: Trigatron switch, Electron density, Plasma
  • R. Abbasi, M.J. Malakouti*, M. Seihoon Pages 75-82
    At present, about 20 to 25 percent of agricultural products are removed as waste from the consumption cycle. Using gamma radiation is one of the methods to reduce waste in agricultural products, especially in potato (Solanumtuberosum L.). Under current conditions, gamma radiation is used in the farm products in which fertilization is based on farmer's conventional fertilizer use (urea and phosphate). The idea is to observe the effect of gamma radiation on decreasing the agricultural storage waste when fertilization is done according to the soil analysis results. To study the role of the balanced fertilization in increasing the effect of gamma radiation, a factorial experiment was conducted in the form of randomized complete block design with three replications in Pikasocultivar. In this experiment, the three factors used were: a) fertilizer application, i. e., farmer's conventional fertilization and balanced fertilization methods;  b) irradiation with gamma radiation, i. e., control and irradiate; and c) measuring the storage time factor, i. e., before and after 6 months of storage. The samples were irradiated with the dose of 0.15 kGy, then all samples were stored for 6 months at 15 to 20°C at the relative humidity of 40 to 60%. Percentages of dry matter and the concentrations of nitrate and cadmium were measured before and after the storage. The results revealed that, while the percentage of the dry matter in the samples of farmer's conventional fertilization method, that were not irradiated, increased from 16.86%to 21.44%, the irradiated samples increased from 17.68% to 19.41% during the storage period. These changes in the balanced fertilization samples in those which were not irradiated, increased from 20.09% to 23.18% and in the irradiated samples increased from 19.75% to 20.65%. By considering the obtained results, as the rate of weight loss in the tubers under the balanced fertilization was minimum, the effectiveness of gamma radiation in the condition of the balanced fertilization on the shelf life of potato tubers was proved. While the superiority of the balanced fertilization [fertilization on the basis of pre-plant soil analysis results over farmer's conventional fertilization method (N and P-fertilizers)] has been proven, gamma radiation in the condition of the balanced fertilization for increasing the potato tubers shelf life shows to act effectively, mainly due to high tubers dry matter percentage. Therefore, performing further experiments and analyses for other agricultural products under the crop balanced fertilization is highly recommended.
    Keywords: Potato, Balanced fertilization, Gamma radiaiton, Shelf life
  • M. Ajabshiri*, H. Rezaei, E. Nazari, A. Nozad Golikand Pages 83-90
    The high-level radioactive waste will be encapsulated in copper canisters and stored in a deep repository. High power electron beam welding was the only viable method available at that time for welding thick section copper. In recent years, friction stir welding has been replaced with electron beam welding because of the promotion in mechanical properties and corrosion resistance of copper canisters. FSW is used in solid state, therefore residual stresses produced in the weld is less than that of other welding processes which are performed in the molten state. To obtain optimum rotational speed, FSW was carried out in copper plates with a thickness of 4 mm at a constant speed of 25 mm/minute. The temperature distribution indicated a severe increasing of temperature upon increasing the rotational speed from 900 to 1200 rpm. Also, analysis of the metallographic images showed that the grain size in the nugget zone increases by increasing the rotational speed. Vickers hardness test was conducted on the welded samples and the maximum hardness was obtained at a rotational speed of 900 rpm. Results of tensile tests and their comparison with those of the base metal showed that the maximum strength and minimum elongation are achieved at the same rotational speed.
    Keywords: Nuclear waste, FSW, Mechanical properties, Copper
  • D. Ghoddocy Nejad*, M. Taghizadeh, M. Vatani, A.H. Kiarashi Pages 91-98
    In this paper, a process for solid-liquid separation was investigated by thickening method on the slurry obtained from leaching process under optimum conditions (Saghand Anomaly 1 soil). In mineral processing industries, the correct selection of the type and amount of flocculant can reduce the diameter of thickener, leading to an increase in the efficiency of the separation process and reducing the costs. Thus, in the present work, the experimental thickening was carried out by varying the amount of flocculant K-300 for solid-liquid separation process. By comparing the sedimentation rate of each experiment, the optimal value of flocculant for solid-liquid separation process (Saghand Anomaly 1 soil) was 80 g/tonore.
    Keywords: Thickener, Flocculant, Leaching, Separation
  • Sh. Fazli, M. Mirzaii*, T. Kakavand, A. Sattari, M. Rahimi, Z. Abdi Pages 99-107
    A common and routine method for producing nitrogen-13 is 16O (p, α) 13N reaction, where nitrogen-13 is produced with the bombardment of O-16 through the induced proton, and is accompanied by emission of α-particles. Target material for N-13 production is pure water. The first experiment is carried out with a gold target. Because of the gold reaction with nitrogen-13, labeled ammonia (Au++n 13NH3=Au(13NH3)+n), a new liquid target made of niobium, was designed to overcom this drawback. One of the advantages of niobium element is its high chemical resistivity. The 13N radioisotope was produced at the Agricultural, Medical and Industrial Research School (AMIRS), where the target was irradiated with proton particles of 17.5 MeV energy and the current of 12 μA for 20 min. The yield of the radioisotope was about 84.5 mCi/μA h.
    Keywords: Labeled ammonia, Nitrogen-13, Liquid target, Cyclotron