فهرست مطالب

تابش و فناوری هسته ای - سال دوم شماره 4 (زمستان 1394)
  • سال دوم شماره 4 (زمستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/11/28
  • تعداد عناوین: 5
|
  • مهدی امیری*، سجاد بیات، حمید شفایی دوک، سید محمد هاشمی نژاد صفحات 1-11
    مواد منفجره شامل عناصری از قبیل H، C، N و O با مقدار و نسبت های مشخص می باشند. عناصر نیتروژن و اکسیژن نسبت به بقیه فراوان تر هستند و این مقدار از نیتروژن یک مشخصه عالی برای کشف مواد منفجره می باشد. با تعیین میزان نیتروژن انباشته در محیط، می توان به احتمال وجود ماده منفجره در آن محیط پی برد. در این مقاله جهت کشف و آشکارسازی مواد منفجره، از تکنیک آنالیز گامای آنی در فعالسازی نوترونی (PGNAA) استفاده شده است. به کمک این روش می توان بسته های مشکوک و چمدان های محتوی مواد منفجره را شناسایی و از ورود آن به داخل سازمان های دولتی، موسسات نظامی، فرودگاه ها، بنادر، سفارتخانه ها، بانک-ها، نیروگاه، سازمان های بزرگ و شرکت های حساس جلوگیری نمود. هسته نیتروژن تقریبا همزمان با جذب نوترون های حرارتی طیف تابش گامایی با انرژی MeV83/10 از خود ساطع می نماید. در سیستم طراحی شده از چشمه بعنوان مولد نوترون و آشکارساز NaI جهت دریافت گامای منتشره استفاده شده است. در این سیستم، جهت شبیه سازی ترابرد نوترون - فوتون از کد MCNPX2.6 استفاده گردیده است. در طراحی این سیستم از ضخامت های مختلف پارافین به منظور کندسازی نوترون و نیز ضخامت های مختلف سرب جهت رعایت اصول حفاظ سازی و فیزیک بهداشت استفاده شد. سیستم طراحی شده قادر به شناسایی ماده منفجره NG با وزن 323 گرم در مدت زمان 10 دقیقه و شناسایی ماده منفجره NG با وزن 1023 گرم در مدت زمان یک دقیقه می یاشد.
    کلیدواژگان: مواد منفجره، آشکارسازی، نوترون حرارتی، کد MCNP، تکنیک PGNAA
  • محمدرضا پهلوانی*، حامد بابازاده صفحات 12-17
    مدل توماس- فرمی یکی از مدلهای قدیمی و قابل انعطاف است که شکلهای پیشرفته آن برای بررسی خصوصیات هسته ها از جمله هسته های سنگین می تواند مورد استفاده قرار گیرد.از آنجاییکه در این مدل از چگالی برای نشان دادن تغییرات هسته ها استفاده می شود بنابراین هیچ محدودیتی برای واردکردن تغییر شکل در آن وجود ندارد. در این تحقیق برخی از خصوصیات هسته های تغییر شکل یافته در مدل قطره مایعی با استفاده از مدل توماس فرمی ارائه شده است. با در نظر گرفتن تغییر شکل های چهار قطبی و هشت قطبی هسته و اضافه کردن جمله تصحیح انرژی تغییر شکل به معادله حالت هسته ای، پارامترهای مدل قطره مایع، شامل ضرایب حجمی، سطحی، انرژی تقارنی و تراکم پذیری بدست آمده است. با استفاده از این پارامترها ارتفاع سد شکافت برای تعدادی از هسته های تغییر شکل یافته در دماهای مختلف تعیین شده است. همچنین مقادیر حاصل از محاسبات با مقادیر تجربه مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که با استفاده از این روش شکافت هسته های سنگین تغییر شکل یافته را می توان مورد مطالعه قرار داد. همچنین با استفاده از ضرایب دقیق مدل قطره مایعی کمیتهای ترمودینامیکی هسته های سنگین تغییر شکل یافته را محاسبه و با مقادیر تجربی مقایسه کرد. چنین مطالعاتی باعث بینش دقیقتر ما از هسته ها خواهد گردید.
    کلیدواژگان: هسته تغییر شکل یافته، مدل توماس، فرمی، lماده هسته ای هسته ای، سد شکافت هسته ای، مدل قطره مایعی
  • عبدالکاظم انصاری نژاد*، سید محمد امین حسینی، سید بیژن جیا، مهدی ابراهیمی لوشاب، سید ربیع مهدوی، سید محمد جوادمرتضوی صفحات 18-27
    امروزه در هادرون درمانی نوین از شتابدهنده های دارای فناوری های پیشرفته در درمان تومورهای سرطانی استفاده می شود. در روش های جدید پرتودرمانی نسبت به پرتودرمانی مرسوم با استفاده از فوتون ، ذرات پروتون و یون های کربن با توانایی بالا و مطلوب در توزیع دز امکان کاهش پرتوگیری نالازم بافتهای سالم را به میزان بیشتری میسر می سازند بعلاوه مزیت های رادیوبیولوژیکی باعث شده تا در مجموع این سازکار درمانی جایگاه ممتازی را در بین روش های مرسوم پیدا کند. در حال حاضر درخواست های درمانی مربوط به هادرون درمانی بکمک شتابدهنده ها در سرتاسر جهان رو به افزایش است از اینرو جهت توسعه امر درمان، اکثر مراکز هادرون درمانی در محل بیمارستان ها و کلینیک ها استقرار می یابند بنابراین نیاز است تا با حفظ مزیت های بالینی تاسیسات مربوطه تا حد امکان در ابعاد کوچکتر ساخته شوند. البته از دیدگاه اقتصادی نیز هادرون درمانی پیشرفته هزینه ها را نیز کاهش خواهد داد. انتخاب نوع شتاب دهنده در راستای تحقق و توسعه هادرون درمانی همیشه بعنوان یکی از نکات مهم جهت رسیدن به اهداف برنامه درمان است. مقاله نتیجه پژوهش در بررسی برتری های ذرات پروتون و یون های کربن که در حال حاضر بیشترین کاریرد را در هادرون درمانی داشته اند، نسبت به پرتوهای مرسوم در روش های سنتی پرتو درمانی است . در این پژوهش ضمن بررسی شتاب دهندهای معمول و اشاره به چالش های موجود به معرفی چندین شتابدهنده نسل جدید پرداخته خواهد شد.
    کلیدواژگان: شتابدهنده پزشکی، هادرون درمانی، سیکلوترون، سنکروترون
  • حامد میرزایی*، امیر موافقی، علیرضا کمالی اصل صفحات 28-35
    در این مطالعه سیستم درمانی پروتون تراپی با استفاده از کد مونت کارلوی فلوکا به منظور تعیین توزیع دز پروتون در فانتوم های همگن و سی تی شبیه سازی شده است. تبدیل واحد هانسفیلد از تصاویر سی تی فانتوم به مجموعه اطلاعات لازم برای شبیه سازی مونت کارلو مبتنی بر رویکرد اشنایدر است. دهانک پروتون تراپی با استفاده از برنامه ی کامپیوتری NEU و کد مونت کارلوی فلوکا شبیه سازی شده است. توزیع دز عمقی وتوزیع دز عمقی SOBP برای فانتوم همگن و فانتوم سی تی سر برای باریکه ی پروتونی 80 مگاالکترون ولت مورد مقایسه قرار گرفت. قله ی براگ فانتوم همگن و فانتوم سی تی سر به اندازه ی 6 میلیمتر باهم اختلاف داشتند. نتایج شبیه سازی نشان داد هرچند در اندازه میدان های بزرگ این اختلاف می تواند تاثیر ناچیزی در حجم درمان داشته باشد ولی در اندازه میدان های کوچک تاثیر چشمگیری در عمده ی حجم درمان دارد. لذا در برنامه های طراحی درمان در پروتون تراپی که محیط آبی در نظر گرفته می شود، نتایج برای اندازه میدان های کوچک دقت کمتری دارند. همچنین نتایج شبیه سازی ها نشان داد که کد NEU یک ابزار قدرتمند در طراحی سیستم پراکندگی دوگانه که اساس سیستم های پروتون تراپی را شکل می دهند، است
    کلیدواژگان: پروتون تراپی، فلوکا، کد NEU، پیک براگ، فانتوم سی تی
  • رضا پورایمانی*، خاتون عباس نژاد صفحات 36-42
    در این تحقیق با استفاده ازواکنش (_1^2)H(γn،)(_1^1)H میزان درجه غنای آب سنگین تعیین گردید. از چشمه Am-Be وکندکننده موجود درآزمایشگاه فیزیک هسته ای دانشگاه اراک به عنوان چشمه نوترون حرارتی استفاده شد. کند کننده از یک مکعب به ابعاد 50×50×50 سانتیمتر مکعب از پارافین و دو لایه اسید بوریک و سرب به ضخامت های 5/2 و 5 سانتیمتر تشکیل شده است..ثبت بیناب گاما های آنی حاصل از جذب پرتوزایی نوترون توسط هسته های هیدروژن سبک با استفاده از آشکارساز GCD30195 BSI HPGeوسیستم الکترونیک همراه(MCB) برای نمونه های آب سنگین با درجه غنا های %0123/0،٪5/13،٪2/35و٪2/58 انجام گردید. نتایج حاصله برای رسم منحنی کالیبراسیون مورد استفاده قرارگرفت که در این تحقیق ضریب کالیبراسیون R2= 0.99 بدست امد . با استفاده از منحنی کالیبراسیون میزان درجه غنای نمونه مجهول آب سنگین به مقدار% mol 02/0±64 /57 تعیین گردید.مقدار درجه غنای همین نمونه با استفاده از روش FT-TR مقدار % mol02/0±11/56 بدست امد که اختلاف 53/1 % را نشان میدهد.
    کلیدواژگان: HPGe آب سنگین، درجه غنا، کندکننده، PGNAA
|
  • Mahdi Amiri *, Sajad Bayat, Hamid Shafaei, Seyed Mohammad Hasheminejad Pages 1-11
    Explosives include elements such as H, C, N and O with specific the amount and ratio. Nitrogen and oxygen are more abundant than others and the amount of nitrogen is an excellent characteristic to detect explosives. The Probability of existing explosives in an environment could be found out by acquiring the amount of nitrogen accumulated in the environment. In this paper, the prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) technique has been used in order to detection and identification of explosives. Using this method, one could detect suspicious packages and bags containing explosives and they are prevented to entry into government agencies, military facilities, airports, ports, embassies, banks, power plants, major organizations and sensitive companies. The nitrogen nucleus emits the thermal neutrons and gamma radiation spectrum 10.83 MeV almost at the same time as it absorbs them. In the designed system, the source and NaI detector has been used as neutron generator and emitted gamma receiver respectively. MCNPX2.6 code has been exploited to simulate neutron - photon transport In this system. To design this system, different thickness of paraffin and lead have been utilized to moderate neutrons and comply with shielding principles and health physics respectively. The designed system is capable of detecting NG explosive with a weight of 323 g and 1023 g for 10 minutes and one minute respectively.
    Keywords: explosives, detection, thermal neutrons, MCNP code, PGNAA technique
  • Mohamadreza Pahlavani *, Hamed Babazadea Pages 12-17
    Thomas-Fermi model is one of the oldest models produced to study different properties of nuclei. Density is a major variable to present both dynamical and statically properties of nuclei in this model. Also, there is no limitation for considering any deformation for nuclei. In This investigation, some major properties of heavy deformed nuclei are investigated using Liquid Drop and Thomas-Fermi model. Considering Quadruple and Hexagonal deformations along with energy improved terms in to nuclear matter, Liquid-Drop parameters containing surface, volume and asymmetry parameters are calculated. Using these parameters, fission barrier high for some heavy deformed nuclei in different temperatures are evaluated. The obtained results compared with experimental data. Comparison indicates that fission barrier high is satisfactory for heavy deformed nuclei. Also, using developed version of this model the precise liquid-drop parameters are obtained so these parameters used to study thermodynamic properties of hot deformed nuclei. Such studies improve knowledge of nuclear physics.
    Keywords: Deformed Nuclei, Thomas, Fermi Model, nuclear matter, Fission barrier, Liquid, Drop Model
  • Abdolkazem Ansarinejad* Pages 18-27
    Today hadrontherapy is progressing as a modern treatment technique for different types of hard and radioresistent tumor. The advantage of the high accuracy of the dose deposition resulting from the physical properties of hadrons and the higher radiobiological effectiveness make this kind of radiation a promising tool for cancer treatment. However, the new modalities of dose delivery for this radiation imply a high technology development, and type of accelerator plays a crucial role for a successful treatment. Compared with the conventional radiation therapy in which photons are mainly used, In order to overcome the physical and biological limitations of the conventional radiotherapy, proton and carbon ion employed in hadrontherapy can spare healthy tissues more effectively because of the optimal distribution of their doses in tissue. In addition, radiobiological advantages associated with hadron therapy give the technique an unique position among the conventional treatment methods. However, following the new technological developments and the advantages of hadrons over conventional radiation therapy the number of hospital based centers provided with equipments completely dedicated to clinical activity is increasing, the demand for the use of this treatment methode is increasing worldwide and since most of the treatment centers are now hospital-based, they need to be built as small as possible in size while maintaining their clinical advantages and reducing related costs as much as possible. Accordingly, choosing the appropriate accelerators has always been of utmost importance to achieve this goal.
    Keywords: medical accelerator, hadrontherapy, cyclotron, synchrotron
  • Amir Movafeghi, Alireza Kamali Asl, Hamed Mirzaei * Pages 28-35
    In this study a dose simulation system was constructed based on the FLUKA Monte Carlo code to simulate proton dose distribution in homogeneous and CT phantoms. Conversion from Hounsfield unit of a patient CT image set to material information necessary for Monte Carlo simulation is based on Schneider’s approach. We used the NEU codes package to design a nozzle of proton therapy system, and we used FLUKA to simulate the transport of protons in the nozzle and a water phantom. Depth dose and SOBP dose distributions for homogeneous and CT head Phantoms for a 80 MeV proton beams were compared. Bragg peak in homogeneous and CT head phantoms were different about 6 mm. The result showed while for large fields these might be local effects, for very small fields in the head region these effects can potentially affect the majority of the treatment volume. Therefore treatment planning programs in proton therapy that water environment is considered, the results are less accurate for small field sizes. Also the simulation results showed that NEU code is a powerful tool in the design of passive-double scattering systems that constitute the basis of Proton therapy nozzles.
    Keywords: Proton therapy, FLUKA, NEU code, Bragg peak, CT phantom
  • Reza Pourimani *, Reza Pourimani Pages 36-42
    In this research by utilization the reaction(_1^1)H(n,γ)(_1^2)H was determined the heavy water enrichment. For this mean used the thermal neutron source obtained from Am-Be and moderating system that there is in nuclear physics laboratory in the Arak University. Moderator included a cubic of paraffin with dimension 50×50×50 cm3 and two outside layer included Boric acid with 2.5 cm thickness and 5 cm lead. The HPGe GCD30195 BSI detectors with 30% relative efficiency and corresponding electronic system MCB were used for registration of prompt γ- ray spectra. Heavy water samples with known enrichment as 0.01233%,13.5%, 35.2% and 58.2% were used to determine the linear calibration plot. In this research correlation coefficient obtained as R2= 0.99. Using the corresponding linear plot, were determined unknown enrichment heavy water as 57. 64 ± 0.02 mol%. The enrichment of D2O in this sample determined using FT-FR method that obtained 56.11±0.02 mol% which shows 1.53% disagreement.
    Keywords: HPGe, heavy water, enrichment degree, moderator, PGNAA