فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و سوم شماره 1 (پیاپی 99، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/20
  • تعداد عناوین: 20
|
  • رضا امجدی فرد*، فرهاد باقر اسکویی، امید شکوفا صفحات 1-9
    شرایط محیطی فضا اثرات نامطلوبی بر عملکرد مدارات الکترونیکی دارد. عدم وجود سازوکار همرفت در انتقال حرارت، تاثیرات پلاسما، پرتوهای فضایی و اجرام فضایی از جمله عوامل خرابی یا کاهش عمر تجهیزات به کار گرفته شده در ماهواره ها هستند. در این میان پرتوهای فضایی منشا بروز آسیب های متنوعی بر مواد و قطعات استفاده شده در ماهواره ها به شمار می روند. یکی از این آسیب ها "دز یون ساز تجمعی" است که یک اثر تدریجی بوده و به مرور زمان منجر به خرابی و کاهش کیفیت و عمر قطعات الکترونیکی می شود. داشتن اطلاعات دقیق از محیط پیرامونی ماهواره این امکان را فراهم می سازد تا با طراحی مناسب و بهینه بر عمر و قابلیت اطمینان آن افزود. دزیمترها ابزار مناسبی برای سنجش پرتوها هستند که متناسب با نوع پرتوی یون ساز و میزان تابش انتخاب می شود. در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با توجه به محیط عملیاتی یک ماهواره، جزییات طراحی، ساخت و تست یک دزیمتر برای سنجش دز یون ساز تجمعی ارایه شود. اساس کار این دزیمتر بر پایه اندازه گیری تغییرات افت ولتاژ ناشی از پرتوهای جذب شده بر روی یک نیمه هادی از نوع RadFET است. صحت عملکرد طرح فوق با ارایه نتایج شبیه سازی و آزمون های عملکردی تایید می شود. پاسخ سریع، توان مصرفی کم و پایداری حرارتی مناسب، از جمله ویژگی های این دزیمتر است.
    کلیدواژگان: دزیمتر، دز یون ساز تجمعی، ماهواره، RadFET
  • سیده مبینا حسینی، بابک خان بابائی* صفحات 10-18
    افروزش مرکزی یکی از ایده های اصلی گداخت محصورشدگی لختی است و در آن هدف تحت تابش متقارن و یکنواخت باریکه های لیزری قرار می گیرد. مطالعه طراحی لایه های هدف، با استفاده از کدهای هیدرودینامیکی، در بهبود عملکرد هدف و بهره سوخت از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو در پژوهش حاضر، بهینه سازی یک هدف کروی دلخواه با لایه کندگی پلی استیرن با استفاده از کد هیدرودینامیکی MULTI-IFE مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به خواص فیزیکی قابل توجه الماس، از آن برای بهینه سازی لایه کندگی استفاده شده است. این هدف تحت تابش باریکه های متقارن لیزر با انرژی کل MJ 7/1 و بیشینه توان حدودی TW 600 قرار گرفت. محاسبات نشان داد که ضخامت بهینه الماس حدود mm 18 است. استفاده از لایه کندگی الماس سبب می شود که انرژی لیزر جذب شده در سطح هدف حدود 16 % افزایش یابد. افزایش انرژی جذب شده منجر به افزایش حدود 4 % بیشینه دمای یون ها شده و در نتیجه کسر مصرف سوخت حدود 1 % افزایش می یابد. در نهایت بهره سوخت افزایش حدود 9 % را نشان داد.
    کلیدواژگان: گداخت محصورشدگی لختی، افروزش مرکزی، کد هیدرودینامیکی MULTI-IFE، لایه کندگی الماس
  • سعیده خسروی، محمدعلی شفائی*، وحید زند صفحات 19-28

    یکی از روش های موثر در درمان سرطان تیرویید، یددرمانی است که در آن بعد از عمل جراحی تیروییدکتومی و یا برداشت بافت تیرویید و به منظور کنترل رشد تومور و جلوگیری از علایم ثانویه بعد از جراحی ید 131 به صورت خوراکی، برای بیماران تجویز می شود. هم چنین با توجه به دزی که ید پرتوزای جذب شده در سلول های سرطانی ایجاد شده در ناحیه تیرویید به فضای اطراف می دهد، ممکن است منجر به عوارض زیادی برای اطرافیان بیمار شوند. در این پژوهش در مرکز ید درمانی درمانگاه افشار یزد، با استفاده از دزیمترهای گرمالیانی 100TLD- مقدار میانگین دز جذبی ناحیه تیرویید روی سطح پوست بعد از 24 ساعت برای دریافت 100 تا mCi 150 ید 131 و دز جذبی عمقی تیرویید در فاصله 7 سانتی متری از پوست که شامل تیرویید و بافت نرم اطراف آن می شود به ترتیب 993/388 و cGy 155/379 و بعد از 48 ساعت به ترتیب 643/350 و cGy 124/343 محاسبه شد. دز اندازه گیری شده در اطراف بیمار و در فاصله های 1 تا 3 متری از آن ها در طول مدت 24 الی 48 ساعت بستری در این مرکز بعد از دریافت ید پرتوزا به طور میانگین cGy 93/30 است که در مقایسه با استانداردهای تعیین شده، احتمال خطر برای اطرافیان بیمار زیاد است. طبق نتایج پژوهش هایی که تاکنون انجام شده است، سن و جنسیت در بروز این بیماری خیلی موثر بوده و هم چنین شیوع آن در زنان بیش تر از مردان است. لذا پیشنهاد می شود که پژوهش هایی در زمینه عوامل ژنتیکی و بیماری های زمینه ای شایع در هر منطقه انجام گیرد.

    کلیدواژگان: یددرمانی، دزیمتری، تیروییدکتومی، ید 131 پرتوزا، دزیمتر گرمالیان
  • الهام پیروزان، ناصر وثوقی، حجت ‏الله ماهانی* صفحات 29-36

    پروتون درمانی به عنوان یک روش پرتودرمانی نوین و با پوشش بهتر هدف در مقایسه با روش های معمول شناخته می شود. در مطالعه حاضر، یک مدل کامل مونت ‏کارلوی GATE توسعه داده شده و سپس برای یک نازل پروتون با پراکندگی دوگانه اعتبارسنجی خواهد شد. به ‏همین منظور، یک نازل درمانی با پراکندگی دوگانه در بسته شبیه‏ ساز GATE مدل ‏سازی شد. همواری و تقارن باریکه پروتونی، دز موثر نوترون های ثانویه و عملکرد دزیمتری ارزیابی و مشخص شدند. همواری باریکه پروتونی 6/98 % در لبه دریچه برای اندازه میدان 2cm 7×7 مشاهده شد. نتایج نشان داد اگرچه همواری باریکه در لبه میدان درمانی برای مدل بدون پراکنده ‏ساز دوم اندکی تضعیف می ‏شود، در حالی که برای مدل با پراکنده ‏ساز دوم تقریبا ثابت می ‏ماند. در مقایسه با مدل بدون پراکنده ‏ساز دوم، مدل پراکندگی دوگانه منجر به 3/1 برابر افزایش دز نوترون برای نیکل به ‏عنوان ماده بهینه برای کولیماتور/ دریچه خواهد شد. به ‏علاوه، با استفاده از کدهای  GATEو MCNPX، پهنای تعدیل شده باریکه cm 50/3 با لبه انتهایی در عمقی برابر با cm 86/7 در آب شکل گرفت. مدل GATE در توافق قابل قبولی با نتایج MCNPX بوده است. یافته ‏ها نشان می ‏دهند که مدل GATE توسعه ‏داده شده منجر به شبیه سازی سریع و دقیق سامانه پروتون درمانی با پراکندگی غیرفعال می ‏شود.

    کلیدواژگان: پروتون درمانی، پراکندگی دوگانه، GATE، مونت کارلو، MCNPX
  • شبنم عباسی، داود رزاقی، هدیه پازکیان* صفحات 37-46
    در این مقاله به بررسی فرایند پشت نگاری لیزری روی زیرلایه های شفاف شیشه و کوارتز پرداخته شده است. برای این منظور لیزر سوییچ کیو Nd:YAG بر نمونه استیل تابیده شده است. تابش لیزر روی استیل باعث کندگی ماده از سطح آن شده و پلاسمای ایجاد شده در زیرلایه های شیشه و کوارتز نفوذ می کند. اثر این فرایند در هر دو زیرلایه مقایسه شده است. علاوه براین، اثر تعداد پالس و شاریدگی لیزر بر مورفولوژی سطح و میزان و نوع مواد نفوذ یافته در زیرلایه ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با این فرایند می توان میکروکانال هایی با قابلیت کنترل ابعاد (پهنا و عمق) با تغییر شرایط تابش دهی در زیرلایه ایجاد کرد. حضور نانوذرات فلزی روی زیرلایه ها (یون های Fe و Cr کوارتز و یون Fe در زیرلایه شیشه) نتیجه مهم این پدیده است که می تواند روی کاربرد میکروکانال ها تاثیرگذار باشد. شرایط تابش دهی از جمله تعداد پالس، شاریدگی و نرخ تکرار و نیز نوع زیرلایه از عوامل موثر بر کیفیت کانال ها و میزان و نوع مواد نفوذ یافته به زیرلایه هستند. پهنای کانال های ایجاد شده در کوارتز بیش تر از پهنای کانال های شیشه بوده و هم چنین میزان و نوع ذرات موجود روی زیرلایه کوارتز از نمونه شیشه بیش تر است. میزان و نوع یون های نفوذیافته در زیرلایه ها توسط طیفی سنجی پراش پرتو ایکس (EDX) و مریی- فرابنفش (UV-Visible) تعیین شده است. برای بررسی نمایه و پهنای کانال ها از نمایه سنج سطح و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و برای بررسی نوع ترکیبات موجود در فلز استیل از طیف سنجی فلویورسانس پرتو ایکس (XRF) استفاده شده است.
    کلیدواژگان: پشت نگاری لیزری، کندگی لیزری، پلاسمون، میکروکانال
  • حسین عباسعلیان*، جابر سلطانی، سید ابراهیم هاشمی گرم دره، اعظم برزویی، مریم احمدوند صفحات 47-56
    امروزه مشکلاتی چون تغییرات آب و هوایی کره زمین و پیامدهای آن از جمله وقوع سیلاب ها، خشکسالی ها، ذوب یخچال ها و بالا رفتن سطح آب اقیانوس ها به صورت یک چالش جهانی مطرح هستند و باید به سرعت در جهت مهار این مشکلات اقدام شود. در بسیاری از منابع به جنبه های مثبت کاربرد مواد آلی مثل بیوچار به عنوان نگه دارنده رطوبت خاک و عناصر غذایی گیاه، کاهنده آب شویی نیترات و انتشار گازهای گلخانه ای اشاره شده است. بیوچار، ترکیب غنی از کربنی است که در اثر پیرولیز مواد آلی طبیعی تولید می شود. در تحقیق حاضر مقادیر صفر درصد بیوچار (1B)، 5/2 درصد بیوچار (2B)، 5 درصد بیوچار (3B) و 5/7 درصد بیوچار (4B)، هم چنین 5/2 درصد کاه گندم (1W) و 5 درصد کاه (2W) به خاک با بافت لوم رسی (1S) و نیز خاک لوم شنی (2S) افزوده شدند. این آزمایش گلدانی بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در گلخانه و به روش ردیابی ایزوتوپ N15 انجام شد. در اثر کاربرد بیوچار، زیست توده گیاه و در نتیجه، میزان بازیافت کود نیتروژن افزایش یافت. این افزایش به خصوص در تیمار 4B1S بسیار معنی دار بود (01/0P <) و تا 35 درصد رسید. کاه باعث شد بهره وری کود نیتروژن در تیمارهای 2W1S و  2W2S به ترتیب 94 درصد و 87 درصد کاهش یابد.
    کلیدواژگان: بیوچار، گازهای گلخانه ای، بهره وری کود نیتروژن، ردیابی ایزوتوپی
  • مریم قاسملو* صفحات 57-66
    در این کار، معادله زاخاروف- کوزنتسف بورگر برای امواج ضربه غبار- یون- صوتی در پلاسمای غبار چهار مولفه ای در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش اختلال کاهشی استاندارد و مدل هیدرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. محیط پلاسمای مورد بررسی، بدون برخورد و شامل الکترون ها و پوزیترون های بدون اینرسی با تابع توزیع فرمی- دیراک، یون های سرد کلاسیکی و ذرات غبار با بار منفی متغیر می باشد. با در نظرگیری یک میدان مغناطیسی خارجی در جهت دلخواه، رفتار امواج ضربه غبار- یون- صوتی با تغییر عبارت مربوط به پتانسیل بوهم (H)، عبارت مربوط به شدت میدان مغناطیسی (Ωc)، چگالی ذرات غبار (d)، کسینوس جهت گیری میدان مغناطیسی (l) و ویسکوزیته یون ها (η˳)، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی های انجام شده می تواند برای مطالعه مکانیزم فیزیکی انتشار امواج غیرخطی ضربه غبار- یون-صوتی در آزمایشگاه و پلاسمای فضایی یا هرکجا که الکترون ها و پوزیترون های کوانتومی و ذرات غبار وجود داشته باشند، مفید واقع شوند.
    کلیدواژگان: معادله زاخاروف- کوزنتسف بورگر، امواج ضربه غبار- یون- صوتی، تابع توزیع فرمی دیراک
  • سید عبدالمهدی آقایان، سید فرهاد مسعودی*، سید حامد شاکر، فرشاد قاسمی صفحات 67-75

    مطالعات شتاب دهنده خطی گرادیان بالا از جمله زمینه های جدید حوزه شتاب دهنده ها می باشد. مهم ترین عامل محدودکننده گرادیان میدان الکتریکی در شتاب دهنده های خطی، پدیده شکست رادیو فرکانسی است. مطالعات گسترده ای که در خصوص تاثیر جنس و روش ساخت کاواک ها بر گرادیان قابل دست یابی انجام شده، نشان می دهند که کاواک های ساخته شده از مس سخت، که عملیات حرارتی بر روی آن صورت نگرفته است، رفتار بهتری در میدان های بالا از خود نشان می دهند. استفاده از روش بریزینگ، به عنوان متداول ترین روش در ساخت کاواک، مستلزم استفاده از کوره های دمای بالا است که موجب نرم شدن ساختار مس می شود. از این رو به کارگیری روش های non-brazing در ساخت کاواک های گرادیان بالا مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس تجربه موفق استفاده از روش انقباضی در ساخت کاواک های پروژه شتاب دهنده خطی در پژوهشگاه دانش های بنیادی، در پژوهش حاضر استفاده از این روش در طراحی و ساخت کاواک های باند S گرادیان بالا پیشنهاد شده است که با جلب همکاری بین المللی دنبال خواهد شد. طراحی رادیوفرکانسی کاواک، بررسی جزیی محدودیت شکست رادیوفرکانسی در آن و طراحی کوپلر در این کار انجام شده است. از جمله نتایج به دست آمده می توان به طراحی شکل و ابعاد مناسب کاواک و کوپلر با هدف افزایش حداکثری گرادیان میدان و دست یابی به میدان  MV/m138 و نرخ شکست رادیوفرکانسی کم تر از bpp/m 6-10 در توان ورودی MW 8 و پارامتر 11S برابر dB 60- برای کوپلر اشاره نمود.

    کلیدواژگان: شتاب دهنده خطی، گرادیان بالا، نرخ شکست رادیوفرکانسی، میدان سطحی، پارامتر 11S
  • شهاب الدین کامیاب، فرامرز یوسف پور*، محمدرضا نعمت اللهی صفحات 76-85

    با توجه به سهم قابل توجه Grid Related-LOOP (GR-LOOP) در فرکانس ذوب قلب نیروگاه های هسته ای، این تحقیق یک روش ترکیبی جهت شناسایی سناریوهای پساخطای منجر به آن در شبکه ارایه می نماید. در این روش، دنباله های مدل ارزیابی احتمالاتی ریسک با توجه به نتایج شبیه سازی پایداری گذرای سناریوهای پس از خطای اتصال کوتاه- سه فاز در شبکه انتقال متصل به نیروگاه هسته ای، شناسایی و فرکانس وقوع شان تخمین زده می شود. در این مقاله، با توسعه بیش از 2482 دنباله احتمالاتی و شبیه سازی 408 سناریوی پساخطا برای هر نیروگاه هسته ای، فرکانس GR-LOOP در سه نیروگاه موجود، با فرض وضعیت پیش خطای شبکه، مقادیر 4-10×87/5، 4-10×25/6 و 4-10×60/8 در سال کاری محاسبه شده است. بر اساس نتایج، وقوع GR-LOOP برای نیروگاه هسته ای نمی تواند مستقل از پارامترهای شبکه انتقال نظیر طراحی اجزا، پخش بار و پیکربندی پیش خطای آن بررسی شود. عدم قطعیت ناشی از به کارگیری فرکانس متوسط عام GR-LOOP در ارزیابی ریسک، با توجه به عامل فوق و تفاوت احتمالات و دنباله های GR-LOOP برای نیروگاه های هسته ای در نقاط مختلف شبکه، قابل تامل می باشد. با توجه به ناکارآمدی سایر روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه از یک سو و مزایای روش PSA از سویی دیگر، روش ترکیبی حاضر علاوه بر محاسبه فرکانس GR-LOOP، می تواند برای شناسایی ساختاریافته نقاط ضعف طراحی و اولویت بندی وضعیت های اضطراری، استفاده شود. ب، اگرچه، توسعه دقیق تر جزییات مدل سازی و ابزارهای محاسباتی برای بهبود آن ضروری است.

    کلیدواژگان: Grid-related LOOP، ارزیابی احتمالاتی ریسک، شبیه سازی پایداری گذرا، سناریوی پساخطا
  • امیر موافقی*، عفت یاحقی، سید حسن موسویان، بهروز رک رک صفحات 86-95

    استفاده از پرتونگاره های ایکس و نوترونی از کارآمدترین روش ها برای شناسایی عیوب داخلی و ساختار پیچیده اشیا است. با توجه به تفاوت برهم کنش نوترون ها و پرتوهای ایکس با مواد، از روی پرتونگاره ها می توان اطلاعات مختلفی به دست آورد. به علت پراکندگی های نوترون ها و فوتون های ایکس، ابعاد نقطه ی کانونی، نویزهای الکترونیکی و سایر موارد در پرتونگاره های حاصل از این دو روش، کیفیت کاهش یافته و تصاویر مات شدگی دارند. در این تحقیق ضمن بررسی پرتونگاره های ایکس و نوترون، به چگونگی شناسایی آسیب ها و ساختار درونی اشیا و اجسام با آن ها پرداخته شده و روشی برای بهبود کیفیت پرتونگاره ها ارایه شده است. بررسی نشان می دهد که پرتونگاری نوترونی در شناسایی ساختار داخلی مواد با عدد اتمی کم، بسیار خوب عمل می کند و پرتونگاری ایکس برای شناسایی مواد با اتمی بالا مانند اجسام فلزی کارایی خوبی دارند. در این تحقیق برای ارتقای تصاویر و از بین بردن مات شدگی از روش کانولوشن گوسی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با روش حذف زمینه می توان مات شدگی تصاویر را کم کرده و نواحی آسیب و ساختار درونی اشیا را بهتر بررسی کرد. برای ارزیابی از نظر متخصصین استفاده شده که نتایج ارزیابی نشان می دهد که بهبود تصاویر مورد تایید متخصصین است.

    کلیدواژگان: پرتونگاری پرتو ایکس، پرتونگاری نوترونی، عیوب ساختاری، پردازش تصویر، کانولوشن گوسی
  • ولی الله غضنفری، علی اکبر صالحی، علیرضا کشتکار*، محمدحسین عسکری، محمدمهدی شادمان صفحات 96-105

    برای بالا بردن عملکرد یک سانتریفیوژ گازی، به تثبیت یک جریان محوری درون روتور نیاز است. شبیه سازی کامپیوتری در دست یابی به جریان محوری مطلوب، اهمیت قابل توجهی دارد. در این پژوهش یک حلگر خاص (ICDB) موجود در نرم افزار اپن فوم برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور سانتریفیوژ توسعه داده شده است. توسعه حلگر ها در نرم افزار اپن فوم با توجه به قابلیت هایی همانند هزینه پایین و متن باز بودن آن بسیار حایز اهمیت است. برای بررسی صحت و دقت این حلگر، مطابق با مطالعه انجام شده توسط گروهی از پژوهشگران، جریان هوا با سرعت بالا روی یک صفحه تخت در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج حاصل از حلگر ICDB، نرم افزار فلوینت نتایج به دست آمده در مطالعه آن ها حاکی از اعتبار و صحت حلگر ICDB می باشد. سپس با استفاده از حلگر ICDB و نرم افزار فلوینت شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور در حالت متقارن محوری با در نظر گرفتن عوامل محرک متعدد از قبیل گرادیان دمای دیواره، اختلاف دمای کپ ها، ورود و خروج گاز و محرک مکانیکی اسکوپ انجام شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد برای شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور می توان از حلگر ICDB در اپن فوم استفاده نمود.

    کلیدواژگان: سانتریفیوژ گازی، شبیه سازی جریان گاز، اپن فوم، هگزافلوراید اورانیم
  • امیرمسعود طاهریان، علی مالکی، سمانه ذوالقدری، حسن یوسف نیا*، زهرا شیری یکتا، سمانه صرفی، حسن آقایان، سعید مومن زاده صفحات 106-115
    اندازه گیری ضرایب توزیع یکی از ضروری ترین تمهیدات در تحلیل ایمنی پسماندگاه ها و مدیریت ایمن پسماند های پرتوزا است. نظر به اهمیت و ویژگی های هسته پرتوزای توریم، در این مطالعه ضریب توزیع توریم در خاک آبرفت پسماندگاه انارک به روش ناپیوسته تعیین شد و دو پارامتر غلظت توریم و دانه بندی خاک مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین رفتار جذبی توریم نیز به روش پیوسته با بررسی اثر غلظت توریم و ارتفاع خاک مطالعه شد. مقدار میانگین ضریب توزیع توریم در خاک مذکور با استفاده از روش ناپیوسته برابر با L/kg 110960 محاسبه گردید. بررسی رفتار جذبی به روش پیوسته حاکی از جذب سطحی بالای توریم در خاک در نتیجه پیوند قوی ایجاد شده بین یون و جاذب بود. نتایج نشان داد که با کاهش اندازه ذرات خاک، ضریب توزیع افزایش می یابد. در خصوص بررسی اثر غلظت در ضریب توزیع توریم، در محدوده آزمایش شده، ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی مشاهده گردید. نتایج به دست آمده در این پژوهش با نتایج سایر مطالعات انجام شده بر روی هسته پرتوزای توریم مقایسه شد که تطابق خوبی را با سایر مطالعات نشان داد.
    کلیدواژگان: ضریب توزیع، توریم، پسماندگاه، انارک
  • رحمان قراری، حسین کاظمی نژاد*، نعیم الدین متاجی کجوری، افشین هدایت، محسن حسنوند صفحات 116-125
    مدیریت حوادث شدید در نیروگاه های هسته ای از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای مدیریت حوادث شدید نیاز است تا شرایط ترموهیدرولیکی رآکتور هسته ای مورد ارزیابی قرار گیرد. در این مقاله حوادث شدید قطع برق، قطع برق به همراه شکست بزرگ و قطع برق به همراه شکست کوچک در رآکتور WWER1000/V446با کد MELCOR1.8.6 ارزیابی می شود. از کد  RELAP3.2SCDAP برای ارزیابی پارامترهای محفظه تحت فشار بهره گرفته شد. هدف از این مطالعه بررسی ترموهیدرولیکی رآکتور در حوادث مذکور به ویژه میزان تولید هیدروژن است. با ارزیابی نتایج مشاهده گردید، حادثه قطع برق بیش ترین مقدار تولید هیدروژن (2150 کیلوگرم) را طی فاز داخلی و خارجی حادثه شدید دارد و بیشینه دمای سوخت زودتر از بقیه حوادث (11800 ثانیه) رخ می دهد. نتایج شبیه سازی با کدها و نتایج تحلیل گزارش نهایی ایمنی رآکتور WWER1000/V446 تطابق خوبی دارند. با استفاده از نتایج ارایه شده، تحلیل روندحادثه شدید امکا ن پذیر می باشد.
    کلیدواژگان: حوادث شدید، WWER1000، V446، MELCOR، RELAP3.2-SCDAP
  • محمدرضا جعفری میلانی* صفحات 126-135
    در این مقاله دینامیک پالس لیزری گاوسی پرشدت منتشر شونده در یک پلاسما با گونه های مختلف یونی و با درنظر گرفتن اثرات غیرخطی نیروی پاندرومتیو و نسبیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا تغییرات تابع دی الکتریک پلاسما به دلیل نیروی پاندرومتیو پالس لیزر به دست آمده و سپس با درنظر گرفتن تقریب پیرامحوری، معادلات دیفرانسیل کوپل شده حاکم بر تحول زمانی- فضایی پالس لیزر استخراج شده و به صورت عددی حل شدند. اثرات شدت اولیه لیزر و گونه های یونی یک بار و دوبار یونیده و ترکیب بارهای آن ها بر روی خودفشردگی و خودکانونی پالس لیزر بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش پیوسته شدت اولیه لیزر همواره باعث تقویت خودفشردگی پالس نمی شود بلکه یک بازه برای شدت لیزر وجود دارد که در آن بازه خودفشردگی پالس رخ می دهد و این محدوده شامل یک نقطه بازگشتی شدت است که در آن، پالس بیش ترین فشرده سازی را تجربه می کند. هم چنین بسته به شدت اولیه لیزر، گونه های یونی اثرات غیرخطی که منجر به تحول پالس در پلاسما می شود را تقویت یا تضعیف می کنند.
    کلیدواژگان: انتشار پالس لیزر در پلاسما، خودکانونی پالس لیزر، خودفشردگی پالس لیزر
  • سید ابوالفضل قاسمی*، مسعود پیشدست، جمال الدین یزدان پناه صفحات 136-145
    در این مقاله، دو باریکه پر شدت نسبیتی تحت شرایط مختلف بر پلاسمای کم چگال اعمال شده و تاثیر فاصله دو باریکه از هم و نیز زاویه این دو باریکه نسبت به یک دیگر بر شتاب دهی الکترون ها بررسی شد. شبیه سازی ها نشان داد، زمانی که فاصله دو باریکه صفر است و زاویه نسبی بین آن ها وجود ندارد، گویی بعد از گذشت مدت زمان کافی یک باریکه پر شدت و قدرتمند، کل پلاسما را طی می کند و باعث افزایش طول شتاب دهی الکترون ها و افزایش انرژی جنبشی آن ها می شود. از آن جا که در حالت  بهترین برهم نهی سازنده بین پالس ها ایجاد می شود، به صورت طبیعی، الکترون های داغ بیش ترین دما و بیش ترین انرژی قطع را خواهند داشت. از طرفی دیگر، با افزایش فاصله پالس ها، برهم نهی سازنده کاهش یافته (دامنه کل میدان های لیزر کاهش می یابد) و به تبع آن، دمای الکترون های داغ پایین می آید. نتایج نشان می دهد در شرایط  و ، آهنگ فرسایش پالس و افزایش انرژی جنبشی الکترون ها بیش تر از زوایای غیر صفر است که می تواند به دلیل برانگیزش امواج قوی تر پلاسمایی باشد.
    کلیدواژگان: شتاب الکترون، برهم کنش لیزر- پلاسما، انرژی جنبشی الکترون
  • مصطفی حسن زاده، فرخ خوش احوال*، مسعود امین مظفری، محمدامین امیرخانی، احمد لشکری، محمد رجایی صفحات 146-155

    هدف از این مقاله، بررسی امکان استفاده از سوختی با هندسه حلقوی به منظور بهینه سازی آن در رآکتور تحقیقاتی تهران از دیدگاه نوترونی است. در استفاده از سوخت های حلقوی، به دلیل تولید شار بالاتر و راکتیویته بیش تر، نیاز به بارگذاری سوخت کم تری است. بنابراین در این پژوهش، در رآکتور تحقیقاتی تهران از سوختی جدید با هندسه حلقوی جهت جایگزینی با سوخت فعلی که دارای هندسه صفحه ای است، استفاده شده است. این سوخت از لحاظ موادی مشابه با سوخت رآکتور تهران می باشد. برای این منظور، پارامترهای نوترونی قلب شامل ضریب تکثیر موثر، راکتیویته، توزیع شار نوترون سه گروهی، ضریب بیشینه توان، ضریب ایمنی راکتیویته، ارزش میله های کنترل، با استفاده از کدهای MCNPX2.7 و WIMS-CITATION محاسبه شده است. سپس نتایج حاصله این کدها با نتایج گزارش آنالیز ایمنی (SAR) رآکتور تحقیقاتی تهران (TRR) مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که مقدار درصد اختلاف نسبی برای پارامترهای راکتیویته و ضریب بیشینه توان برای رآکتور تیوبلار حاصل از کد MCNPX در مقایسه با نتایج TRR-SAR به ترتیب در حدود 2/0 و 22- درصد می باشد. هم چنین نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که برای رسیدن به راکتیویته معادل قلب اول رآکتور تحقیقاتی تهران یعنی حدود pcm 6916، میزان جرم سوخت قلب تیوبلار تا حدود 17% کاهش می یابد. از سوی دیگر، با استفاده از سوخت حلقوی شار نوترونی در کانال های پرتودهی تا حدود 14% افزایش می یابد. هم چنین با توجه به نتایج این تحقیق، قلب پیشنهادی تیوبلار، قلبی با چیدمان 16 تایی و حداقل 7 بسته 6 تایی میله کنترل جهت رسیدن به معیارهای ایمنی لازم است.

    کلیدواژگان: سوخت حلقوی، رآکتور تحقیقاتی تهران، پارامترهای نوترونی، کدهای MCNPX2.7 و WIMS-CITATION
  • مجتبی جمعیتی* صفحات 156-164
    در این پژوهش مقادیر انرژی جنبشی کل (TKE) پاره های شکافت نوترونی ایزوتوپ های پلوتونیوم با کمک مدل نقطه برشی محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده تا پارامترهای موردنیاز در مدل نقطه برشی به دست آیند. بدین منظور، انرژی جنبشی کل پاره های شکافت Pu39، Pu241 و Pu242 که دارای مقادیر تجربی هستند، بررسی شده اند. مقادیر انرژی جنبشی کل پاره های شکافت دیگر ایزوتوپ های پلوتونیوم با کمک مقادیر پارامترهای به دست آمده در مدل نقطه برشی حدس زده شده اند. با کمک نتایج پارامترهای تغییر شکل پاره های شکافت به دست آمده، متوسط انرژی جنبشی کل پاره های شکافت سایر بقیه ایزوتوپ های پلوتونیوم محاسبه شده است. بیش ترین مقدار متوسط انرژی جنبشی کل پاره های شکافت برای ایزوتوپ های پلوتونیوم در حدود MeV 185 است.
    کلیدواژگان: انرژی جنبشی کل پاره های شکافت، مدل نقطه برشی، شکافت نوترونی، توزیع انرژی پاره های شکافت
  • مهدی تورنگ، اصغر حدادی*، میترا اطهری علاف، داریوش سرداری صفحات 165-170

    در این تحقیق با استفاده از یک آشکارساز ژرمانیم فوق خالص قابل حمل و یک آشکارساز یدورسدیم پیوستار کامپتون کاهش داده شد. در روش داده برداری استفاده شده، به جای استفاده از واحد های الکترونیکی زمان گیری و چیدمان های پیچیده هم فرودی، از روش لیست مد استفاده شد که در آن زمان هر رخداد نیز ثبت می شود. بیش ترین مقدار فاکتور فرونشانی در چشمه سزیوم-137 نقطه ای عدد 38/3 به دست آمد. برای برپایی چیدمان به کار رفته در این تحقیق از واحد های الکترونیک هسته ای آنالوگ استفاده شده و اثبات توانایی روش داده برداری لیست مد در کاهش پیوستار کامپتون در طیف گاما مورد نظر بوده است. در روش داده برداری لیست مد زمان هر رخداد نیز ثبت می شود و بنابراین پس از داده برداری می توان طیف را برای زمان های مختلف بازیابی کرد و نیازی به تکرار آزمایش نیست. با استفاده از این روش نمونه های رادیواکتیو با مقدار فعالیت کم را می توان آشکارسازی کرد.

    کلیدواژگان: آشکارساز ژرمانیم فوق خالص، فرونشانی کامپتون، لیست مد، طیف گاما، رادیواکتیویته کم
  • محمد ارکانی* صفحات 171-180
    یکی از روش های مفید برای اندازه گیری ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب رآکتور هسته ای، آزمایش چشمه نوترون پالسی است. نظر به آن که کد محاسباتی MCNPX بر پایه ی روش مونت کارلو بنا نهاده شده است، این کد قادر است رفتار تابع زمان ذرات را در سامانه های ایستا تعقیب نماید. از این قابلیت در این تحقیق استفاده شده و آزمایش چشمه نوترون پالسی در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران شبیه سازی شده است. برای این منظور، سامانه ی قلب رآکتور تحقیقاتی تهران در حالت های مختلف زیربحرانی با استفاده از روش فوق بررسی و در هر حالت ثابت واپاشی نوترون آنی تخمین زده شد. به این ترتیب، با استفاده از ثابت واپاشی نوترون آنی قلب رآکتور، پارامترهای سینتیک قلب رآکتور نیز محاسبه شده اند. مقادیر محاسبه شده دارای تطابق خوبی در مقایسه با نتایج گزارش شده در مراجع می باشند.
    کلیدواژگان: ثابت واپاشی نوترون آنی، آزمایش چشمه نوترون پالسی، کد MCNPX، پارامتر سینتیک قلب رآکتور
  • الهام عدالتخواه*، پیمان رضاییان، صدیقه کاشیان صفحات 181-185
    با توجه به اهمیت کنترل کیفی دستگاه های پرتودرمانی و امکان تعیین توزیع سه بعدی دز توسط دزیمتر ژل فریک آگاروز، این دزیمتر برپایه محلول سولفات فروس و ژل آگاروز تهیه شد. پاسخ دزیمترهای ژل فریک آگاروز آماده شده تحت تابش گاما تا دز جذبی Gy 20 بررسی شدند. دزیمترهای تهیه شده به روش طیف سنجی ارزیابی شدند. با توجه به اثر غلظت عوامل تشکیل دهنده بر پاسخ دزیمتر ژل فریک آگاروز، ترکیب های مختلف برای رسیدن به حساسیت بهتر و تکرارپذیری بررسی شدند. در این راستا، پاسخ نمونه های دزیمتر در غلظت های مختلف یون فروس، اسید سولفوریک و نشانگر ارزیابی شدند. نتایج نشان دادند دزیمتر ژل فریک آگاروز تهیه شده تا Gy 20 رفتار خطی دارد. هم چنین بهترین ترکیب دزیمتر ژل فریک آگاروز با حساسیت و پایداری بالای دزیمتر به صورت mM 2/0 فروس، mM  25 اسید سولفوریک و mM 15/0 زایلنول تعیین شد.
    کلیدواژگان: دزیمتر ژل فریک، آگاروز، طیف جذب، منحنی پاسخ دز
|
  • R. Amjadifard *, F. Bagheroskouei, O. Shekoofa Pages 1-9
    The space environment can cause severe problems for electronic circuits. The plasma, radiation, debris, and no thermal convection are some space environment-specific conditions. Space radiations are the source of several damages, such as total ionizing dose (TID). During a satellite’s mission life, the TID gradually degrades the quality of the electronic components. Designing reliable equipment requires enough information about the mission environment. Some part of this information could be obtained employing dosimetry. There are several dosimeters based on the type and intensity of radiation sources. In the present work, a dosimeter has been introduced that could measure the TID for a satellite in a low earth orbit. This dosimeter uses a RadFET to measure the TID. The simulation results and implemented version of the dosimeter verify the accuracy and quality of the proposed dosimeter. The low power consumption, fast data recording, and thermal stability are some of the features of the proposed dosimeter
    Keywords: Dosimeter, Total Ionizing Dose, Satellite, RadFET
  • S.M. Hosseini, B. Khanbabaei * Pages 10-18
    Central ignition is one of the main ideas of inertial confinement fusion in which the target is irradiated symmetrically and uniformly by laser beams. The study of target layer design using hydrodynamic codes is very important in improving target performance and fuel gain. Therefore, in the present study, we investigated the optimization of a typical spherical target with a polystyrene ablator by using MULTI-IFE hydrodynamic code. Considering the remarkable physical properties of diamond, it has been used to optimize the ablator layer. This target was irradiated with symmetrical laser beams with 1.7 MJ total pulse energy and peak power of about 600 TW. The results show that the optimal thickness of the diamond is about 18 mm. A diamond ablator increases the absorbed laser energy at the target surface by about 16%. Increasing the absorbed energy leads to an increase of about 4% in the maximum temperature of the ions, and as a result, the fuel burn fraction increases by about 1%. Eventually, fuel gain increases by about 9%.
    Keywords: Inertial confinement fusion, Central ignition, MULTI-IFE hydrodynamic code, Diamond ablator
  • S. Khosravi, M.A. Shafaei *, V. Zand Pages 19-28

    One of the most effective methods of treating thyroid cancer is iodine therapy. Patients are prescribed orally after thyroidectomy or thyroid tissue resection to control tumor growth and prevent secondary symptoms after iodine surgery. Also, due to the dose of radioactive iodine absorbed by cancer cells in the thyroid gland, it may have many side effects for those around the patient, which in this study in the radiotherapy center of Afshar Clinic in Yazd, using germanium dosimeters TLD-100 is the average absorbed dose of thyroid area on the skin surface after 24 hours to receive 100 to 150 mCi of iodine 131 and the deeply absorbed dose of thyroid at a distance of 7 cm from the skin, which includes the thyroid and surrounding soft tissue 388.933 and 379.155 cGy, respectively. After 48 hours, these values were 350.643 and 344.124 cGy, respectively. Moreover, the measured dose was around the patient. At distances of 1 to 3 m from them during 24 to 48 hours of hospitalization after radiation, iodine intake is on average 30.93 cGy, which is a high risk for those around the patient compared to the set standards. According to the results of studies published so far, age and gender are very effective in the incidence of this disease, and its prevalence is higher in women than men. Therefore, it is suggested that research be conducted on genetic factors and common underlying diseases in each region.

    Keywords: Thyroid radio iodine therapy, Dosimetry, Thyroid cancer, I-131, Thermoluminescence Dosimetry (TLD)
  • E. Piruzan, N. Vosoughi, H. Mahani * Pages 29-36

    Proton beam therapy (PBT) is a modern radiotherapy technique characterized by superior target coverage compared to conventional modalities. In this work, a comprehensive GATE Monte Carlo model was developed and then validated for a double scattering proton treatment nozzle. To this aim, a double scattering treatment nozzle was modeled in the GATE toolkit. Proton beam flatness and its symmetry, secondary neutron effective dose, and dosimetric performance were characterized. A proton beam flatness of 98.6% was observed downstream of the aperture for a 7×7 cm2 field size. The beam flatness deteriorates at the edge of the treatment field for the single scattering model while it remains approximately constant for the double scattering one. Compared to the single scattering delivery, the second scattering model results in a 1.3 times increase in neutron dose for the nickel as the optimal collimator/aperture material. Furthermore, a flat beam modulation width of 3.50 cm is formed with a distal edge at 7.86 cm in water using the GATE and MCNPX codes. The GATE model agreed with the MCNPX results. The results show that the constructed GATE model results in a fast and accurate simulation of passive scattering PBT.

    Keywords: Proton therapy, Double scattering, GATE, Monte Carlo, MCNPX
  • Sh. Abbasi, D. Razaghi, H. Pazokian * Pages 37-46
    The laser back writing process (LBW) on the glass and quartz has been studied in the present work. For this purpose, a steel target was irradiated with Q-switched Nd:YAG laser pulses. As a consequence of the laser irradiation, the produced plasma is penetrated onto the glass and quartz substrates. The process was compared for two different samples. The effects of the pulse numbers and the laser fluence on the morphology and the target material penetration on the substrate were investigated. The results show that this process produces microchannels with the controlled dimensions (the depth and width) on the substrate. The presence of the nanoparticles (Fe and Cr ions on quartz and Fe ions on glass) is an important result of this process that can affect the microchannels' function. Irradiation parameters, including the number of pulses, the laser fluence, the pulse repetition rate, and the substrate material, affect the channel quality and the type and rate of the ion penetrated onto the substrates. The width of the channels for the quartz sample is greater than that of the glass sample, and also, more ions are deposited on the quartz substrate than the glass. The EDX and UV-Visible spectroscopies were used for studying the penetration rate and the type of ions present on the substrates. The surface profilometer and scanning electron microscopy were used to investigate the profile and the width of the affected area. X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) was used to study the metal target's composition.
    Keywords: Laser Backwriting, laser ablation, Plasmon, microchannel
  • H. Abbasalian *, J. Soltani, S.E. Hashemi, A. Borzouei, M. Ahmadvand Pages 47-56
    Today, problems such as global climate change and its consequences such as floods, droughts, melting glaciers, ocean water level rise are considered globally, and actions should be taken immediately to contain these problems. Many sources pointed to the positive aspects of using organic matter such as biochar to retain soil moisture and plant nutrients, reducing nitrate leaching and greenhouse gas emissions. Biochar is a carbon-rich compound produced by pyrolysis of natural organic matter. In the present study, 0% biochar (B1), 2.5% biochar (B2), 5% biochar (B3), and 7.5% biochar (B4), 2.5% wheat straw (W1), and 5% straw (W2) were added to soil with clay loam texture (S1) and sandy loam soil (S2). This pot experiment was implemented based on a completely randomized design in three replications in the greenhouse using 15N Isotope tracing method. Due to biochar application, Crop yield and nitrogen fertilizer use efficiency increased. This increase was particularly significant in S1B4 treatment (P < 0.01) and reached up to 35%. Straw reduced nitrogen fertilizer utilization in S1W2 and S2W2 treatments by 94% and 87%, respectively
    Keywords: Biochar, Greenhouse gas, Nitrogen fertilizer utilization, Isotope tracing
  • M. Ghasemloo * Pages 57-66
    The Zakharov-Kuznetsov-Burgers (ZKB) equation for the Dust Ion Acoustic (DIA) Shock waves in four-component magnetized dusty plasma using standard reductive perturbation technique and hydrodynamics model have been theoretically investigated. Plasma medium is collisionless and contains inertia less Fermi-Dirac distributed electrons and positrons, cold classical ions, and damaging dust grains, which are affected by dust charge variations. By considering an external magnetic field in the desired direction, It can be seen that the specifications of DIA shock waves are significantly affected by the quantum Bohm potential term (H), magnetic field strength (Ωc), dust concentration (d), direction cosines (l), and viscosity of ions (η˳). The present research results can help study the physical mechanism of nonlinear propagation of DIA shock waves in laboratory and space plasmas where quantum electrons and positrons, dust particles, and ions can exist.
    Keywords: Zakharov–Kuznetsov–Burgers equation (ZKB), Dust-ion-acoustic shock waves, Fermi-Dirac distribution function
  • S.M. Aghayan, S.F. Masoudi *, S.H. Shaker, F. Ghasemi Pages 67-75

    Studies on high gradient linear accelerators are among the new areas in the field of accelerators. The most important factor that limits the electric field gradient in linear accelerators is the radio frequency breakdown. Many studies have been conducted on the effect of the material and manufacturing method of cavities on the achievable gradient, which shows that rigid structures fabricated without high-temperature processes achieve a better high gradient performance. Employing the brazing method, as the most common method for construction of cavities, requires the use of high-temperature furnaces, which causes softening of the copper. Therefore, using non-brazing methods to construct high gradient cavities has been considered. Based on the experiences gained in the national electron linear accelerator project at the institute for research in fundamental science (IPM) and the shrinking fit method used to fabricate and assemble its acceleration cavities, the design and construction of high gradient S-band cavities are in progress with international cooperation. Radiofrequency design of cavity with vacuum breakdown consideration and coupler design are discussed. Achieving the appropriate shape and dimensions of the cavity and coupler for maximizing the axial electric field (134 MV/m) with a breakdown rate of less than  at 8 MW input power and S11 parameter -60 dB for the coupler are the results of this article.

    Keywords: Linear accelerator, High gradient, Breakdown rate, Surface field, S11 parameter
  • Sh. Kamyab, F. Yousefpour *, M. Nematollahi Pages 76-85

    According to the safety analyses, GR-LOOP holds the most significant contribution in the Core Damage Frequency of Nuclear Power Plants. Since this, in turn, depends on the GR-LOOP frequency of occurrence, an analytical method is presented to identify and evaluate the post-fault GR-LOOP scenarios. The probabilistic module of the hybrid method develops the post-fault sequences regarding the response of the line distance protection to 3-phase short circuit faults. Then, GR-LOOP consequences and frequency are identified by interpretation of the relevant parameters from the transient stability simulations of the post-fault (3Ph-SC) grid behavior. GR-LOOP frequency is estimated as 5.87E-04, 6.25E-04, and 8.60E-04/ (reactor-year) for three NPPs in New England Test System grid as a case study. To this end, 2482 probabilistic sequences and 408 dynamic post-fault scenarios were evaluated for each NPP. The results indicate that GR-LOOP occurrence depends on the real-time values of grid parameters, including the components specifications, pre-fault load flow quantities, and network configuration. Furthermore, the observed difference amongst the GR-LOOP sequences for differently-located NPPs in the grid questions the uncertainty of using mean generic frequencies. Regarding the inapplicability of the existing grid reliability assessment approaches, the hybrid method is recommended as an alternative for GR-LOOP evaluation. Besides, it can reveal the design weaknesses and prioritize the operational tasks via the competitive benefits of employing PSA techniques. Albeit, more precision needs more modifications in both modeling and calculation details, which, in turn, increases the complexity.

    Keywords: Grid-related LOOP, Probabilistic Risk Assessment, Transient Stability Simulation, Post-Fault
  • A. Movafeghi *, E. Yahaghi, S.H. Mosavian, B. Rokrok Pages 86-95

    X-rays and neutron radiography images are one of the most effective defects and structure detection methods. The interactions between neutrons and X-rays are different in the material, and therefore, different information can be obtained from the radiographs. Due to neutron and X-rays photon scattering, focal spot size, electronic noises, etc., the images are blurred and their quality is reduced. In this study, while investigating the radiographs of X-rays, and neutrons, the defects and internal structure of objects are investigated. The results show that neutron radiography performs very well in detecting the internal structure of low atomic number materials. X-ray radiography is effective for high atomic numbers as metal. Gaussian convolution is used to enhance the radiography images and reduce blurriness components. The results show that by reducing the background, the blurriness components can be reduced and the defects areas and internal structure of the objects can be better investigated. Specialists evaluated the results in radiography; the results show that the expert’s evaluation approved the image enhancement.

    Keywords: X-rays radiography, Neutron radiography, structure defects, Image processing, Gaussian convolution
  • V. Ghazanfari, A.A. Salehi, A. Keshtkar *, M. H. Askari, M. M. Shadma Pages 96-105

    To increase the performance of a gas centrifuge, it is necessary to stabilize an axial flow inside the rotor. For this purpose, computer simulation is an effective method. In the present work, a specific solver (ICDB) was developed in OpenFOAM to simulate the gas flow in the rotor. Creating a solver is important because OpenFOAM is free and open-source software. According to a study carried out by a research group, high-speed airflow is considered on a flat plate to assess the accuracy of this solver. To validate the ICDB, the results are compared with those of Fluent software and other researchers. It is found that the results corresponding to ICDB solver are in good agreement with other effects. Moreover, using the ICDB solver and the fluent software, the uranium hexafluoride gas flow inside the axisymmetric rotor was simulated considering different drives such as the thermal drive (wall and caps) and the mechanical drive (scoop). The obtained results show that the developed solver in OpenFOAM can simulate the uranium hexafluoride gas flow inside the rotor.

    Keywords: Gas Centrifuge, Gas flow simulation, OpenFoam, Uranium hexafluoride
  • A.M. Taherian, A. Maleki, S. Zolghadri, H. Yousefnia *, Z. Shiri-Yekta, S. Sarfi, H. Aghayan, S. Momenzadeh Pages 106-115
    Calculation of distribution coefficients is one of the essential provisions in the safety assessment of radioactive waste repository and safe management of radioactive waste. Due to the importance and characteristics of thorium radionuclide in radioactive waste inventory, the distribution coefficient of thorium in the alluvium soil of Anarak Radioactive Waste Repository was determined by the Batch method two parameters of thorium concentration and soil granulation were studied. Also, the Flow-Through method studied the adsorption behavior of thorium has investigated the effect of thorium concentration and soil height. The average value of thorium distribution coefficient in Anarak soil was calculated 110960 L/kg using the Batch method. The study of adsorption behavior by the Flow-Through method demonstrated high uptake of thorium in the soil due to the strong bond created between the ion and the adsorbent. The results showed that the distribution coefficient increases with the decrease of soil particle size. Regarding the effect of concentration on the thorium distribution coefficient, first, an increasing trend and a decreasing trend were observed in the test range. The results obtained in this study were compared with the results of other studies on thorium radionuclide, which showed a good agreement with other studies.
    Keywords: Distribution Coefficient, Thorium, Repository, Anarak
  • R. Gharari, H. Kazeminejad *, N. Mataji Kojouri, A. Hedayat, M. Hassan Vand Pages 116-125
    Severe Accidents Management (SAM) in nuclear power plants is an important safety issue. SAMs require assessing the thermal-hydraulic conditions of the nuclear reactor during the accident. This paper investigates three accident scenarios, Station Black-Out (SBO), SBO with Large Break Loss of Coolant Accident (LBLOCA), and SBO with Small Break Loss of Coolant Accident (SBLOCA) in the WWER1000/V446 reactor using the MELCOR1.8.6 code. The RELAP3.2-SCDAP code is also used to evaluate the accuracy of the reactor pressure vessel parameters.  The purpose of this study was to determine the operating conditions of the reactor during the accident scenarios with emphasis on hydrogen production. The results showed that the SBO has the highest hydrogen production (2150 kg) compared to other accidents and the maximum fuel temperature occurred sooner than the other SAs (11800 seconds). The results obtained by the two codes and the Final Safety Analysis Report (FSAR) of the WWER1000/V446 reactor showed good agreement. The results of this analysis help make the appropriate decision in SAM.
    Keywords: Severe accidents, WWER1000, V446, MELCOR, RELAP3.2-SCDAP
  • M.R. Jafari Milani * Pages 126-135
    Taking relativistic-ponderomotive nonlinearity into account, the dynamics of an intense Gaussian laser pulse propagating in a multi ions plasma has been studied. The modification of the dielectric permittivity of such plasma due to the ponderomotive force of the laser pulse has been derived. The coupled equations governing the laser pulse dynamics in space and time have been achieved and numerically solved, using the complex eikonal function and paraxial ray approximation. The effects of the initial laser intensity, multiply charged ions, specifically singly and doubly charged ions, on the self-focusing and self-compression of the Gaussian laser pulse in the plasma have been investigated. It was found that there is a particular laser intensity range where self-compression can occur. It was further observed that the multiply charged ions improve or weaken the nonlinear effects depending on the initial laser intensity, which leads to the pulse evolution.
    Keywords: Laser pulse propagation in plasma, Laser pulse self-focusing, Laser pulse self-compression
  • S.A. Ghasemi *, M. Pishdast, J. Yazdanpanah Pages 136-145
    This paper applied two intense relativistic beams to low-density plasma under different conditions. The effect of the distance and the angle between these two beams on the acceleration of electrons were investigated. The simulations showed that when the distance between two beams is zero, and there is no relative angle between them, after some adequate amount of time, it seems that a powerful beam travels through the entire plasma, increasing the acceleration length of the electrons and their kinetic energy. The best overlap occurs between the pulses at and , naturally, the hot electrons will have the highest temperature and the highest cut-off energy. On the other hand, as the pulse distance increases, the useful overlap decreases (the total amplitude of the laser fields decreases). Consequently, the temperature of the hot electrons will reduce. The results showed that the conditions  and  the rate of pulse erosion, and the increase in the kinetic energy of the electrons are slightly greater than the non-zero angles, which can be due to the excitation of the stronger plasma waves.
    Keywords: Electron acceleration, Laser-plasma Interaction, electron kinetic energy
  • M. Hasanzadeh, F. Khoshahval *, M. Amin Mozafari, M.A. Amirkhani, A. Lashkari, M. Rajaei Pages 146-155

    The purpose of this paper is to investigate the possibility of using fuel with annular geometry (Tubular) in Tehran research reactor (TRR) from a neutronic perspective. The use of annular fuels requires less fuel load due to higher flux generation and higher reactivity. It is noteworthy that one of the most important advantages of this type of fuel is the creation of an area in the center of the fuel complex for irradiation of materials and production of radiopharmaceuticals. Therefore, in the TRR, a new fuel with annular geometry has been adopted to replace the current fuel with cubic geometry. This fuel is similar to TRR fuel in terms of materials. For this purpose, the neutron conditions of the core are simulated using MCNPX2.7 and WIMS-CITATION codes. Then the obtained results from these codes were compared with the SAR results of the TRR. The obtained results in this paper show that to achieve the reactivity equivalent to the first core of the TRR, the critical mass of the tubular core fuel is up to 17% less than the critical mass of the first core fuel. On the other hand, using annular fuel, the neutron flux in the radiation channels increases up to about 14%. Also, according to the results of this study, the proposed tubular core, a core with an arrangement of 16 and at least 8 packages of 6 control rods are needed to achieve safety standards.

    Keywords: Tubular Fuel, Tehran Research Reactor, Neutronic Parameters, MCNPX2.7, WIMS-CITATION
  • M. Jamiati * Pages 156-164
    In the present study, the total kinetic energy (TKE) values of neutron fission fragments of plutonium isotopes were calculated using the scission point model. The deformation parameters were obtained for neutron fission of plutonium 239, 241, and 242 by comparing the calculated results with experiments in the scission point model. TKE values were evaluated for neutron fission of other plutonium isotopes with these deformation parameters. Using the results of the fission deformation parameters, the average kinetic energy of all neutron fission fragments for the rest of the plutonium isotopes is calculated. The maximum average kinetic energy of all neutron fission fragments for plutonium isotopes is 185 MeV.
    Keywords: Total kinetic energy, scission point model, neutron fission, Energy distribution of fission fragments
  • M. Tourang, A. Hadadi *, M. Athari Allaf, D. Sardari Pages 165-170

    This research uses the portable HPGe and NaI(Tl) detectors for Compton continuum suppression.In the List mode data acquisition technique, we did not use timing module and complicated experimental setup that recorded the time stamp of each event. The maximum suppression factor (SF) in Cs-137 point source was 3.8. By using this technique, we can detect samples that contain very low radioactivity. The experimental setup in this research was based on analog nuclear electronic modules. The study's main goal was the ability of list-mode data acquisition in Compton continuum suppression. In this way, lower levels of radioactivity can be detected in any sample.

    Keywords: HPGe detector, Compton suppression, List mode, Gamma spectrum, Low radioactivity
  • M. Arkani * Pages 171-180
    One of the useful methods for measuring fast neutron decay constant in a nuclear reactor core is the pulsed neutron source experiment as MCNP code is based on the Monte Carlo method, so able to track the time-dependent behavior of the particles in static systems. In this research, this capability is utilized, and a pulsed neutron source experiment in the Tehran research reactor (TRR) core is simulated. For this purpose, the system of TRR core at different subcritical states is investigated, and fast neutron decay constant is estimated at each state. Therefore, kinetic parameters of the reactor core are also calculated utilizing the fast neutron decay constant of the core. Calculated values agree with the other results reported in the literature.
    Keywords: Prompt Neutron Decay Constant, Pulsed neutron source experiment, MCNPX Code, Reactor core kinetic parameter
  • E. Edalatkhah *, P. Rezaeian, S. Kashian Pages 181-185
    Considering the importance of quality control of radiotherapy systems and 3D dose mapping possibility done with a Fricke agarose gel dosimeter, this dosimeter based on ferrous solution and agarose gel was prepared. The prepared Fricke gel dosimeters was investigated under gamma irradiation with a dose range up to 20 Gy. Concerning the effect of the gel dosimeter constituent’s concentration on the response of the dosimeter, different compositions were surveyed for better sensitivity and repeatability. So, the responses were evaluated for different concentrations of ferrous ion, sulphuric acid, and the indicator. We found that the Fricke agarose gel dosimeter has a linear behavior up to 20 Gy. In addition, the best composition of Fricke agarose gel dosimeter with high sensitivity and stability was determined to be 0.2 mM ferrous, 25 mM sulphuric acid, and 0.15 mM Xylenol orange.
    Keywords: Fricke gel dosimeter, Agarose, Absorption spectrum, Dose-response curve