فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و سوم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/03
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سعید شریفی، خلیل مشکبار بخشایش*، محمدباقر غفرانی صفحات 1-12

    در این پژوهش با استفاده از داده های واقعی نیروگاه اتمی بوشهر و به کارگیری روش های محاسبات نرم و بدون استفاده از داده های سنسورهای داخل قلب رآکتور به تخمین پارامتر نرخ بیشینه حرارت خطی می پردازیم. الگوریتم های یادگیری موثر شبکه عصبی مصنوعی شامل لونبرگ- مارکوارت و تنظیم بیزین در ترکیب با تکنیک های مختلف انتخاب ویژگی شامل پیرسون، اسپیرمن، و کندال برای تخمین پارامتر هدف مورد استفاده قرار می گیرند. نتایج مناسب بودن روش پیشنهادی برای تخمین پارامتر هدف را نشان می دهد. با توجه به اهمیت این پارامتر از لحاظ ایمنی و این که افزایش بیش از حد آن باعث ارسال سیگنال خاموشی رآکتور می گردد، استفاده از رویکردهای مناسب مانند مطالعه پیش رو، می تواند باعث افزایش ایمنی نیروگاه شده و دفاع در عمق را بهبود بخشد.

    کلیدواژگان: ایمنی رآکتور، محاسبات نرم، نرخ حرارت خطی، نیروگاه اتمی بوشهر
  • فاطمه سادات رسولی* صفحات 13-23

    در پروتون درمانی، به عنوان یک روش درمانی موثر و کارآمد، بررسی رفتار پروتون های فرودی در ماده و رسم منحنی براگ، که برآیندی از سه فرایند توقف، پراکندگی و برهم کنش های غیرکشسان هسته ای است، بسیار اهمیت دارد. بررسی این رفتار در رهیافت محاسباتی، به دو روش مونت کارلو و تحلیلی قابل دست یابی است. اگرچه در رهیافت تحلیلی، مدل های مناسبی برای دست یابی به منحنی براگ در محیط های همگن به طور دقیق معرفی شده است، با این حال این بررسی در حضور ناهمگنی مواد (که در بافت های بدن اجتناب ناپذیر است) با چالش مواجه است. برای مطالعه رفتار پروتون ها در محیط ناهمگن، بررسی سه عامل پراکندگی، کاهش انرژی و تغییر شار در مرز مواد (لایه ها) ضروری است. در پژوهش حاضر به مطالعه نحوه پراکندگی باریکه پروتونی فرودی به تیغه هایی از مواد با ضخامت ها و جنس های مختلف با استفاده از نظریه فرمی- ایجز پرداخته شده است. نتایج نشان داد علاوه بر عمق نفوذ، جنس ماده نیز در میزان پراکندگی تاثیر کلیدی دارد. بررسی های مربوط به ترتیب قرارگیری لایه ها و مطالعه مربوط به اثر انرژی نشان دهنده عدم تاثیر قابل توجه ترتیب قرارگیری مواد در مسیر پرتو در پراکندگی نهایی و هم چنین کاهش پراکندگی با افزایش انرژی باریکه بود. نتایج نشان داد این روش با تعیین پارامترهای مختلف و رسم نمودارهای فاز- فضا برای دست یابی به هدف موردنظر کارآمد بوده و نتایج به دست آمده برای حالت های نمونه حل شده، با انتظار ما از فیزیک مسئله هم خوانی دارد. به منظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر بیشینه زاویه پراکندگی محاسبه شده از روش تحلیلی با مقادیر مربوط به شبیه سازی با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX مقایسه گردید.

    کلیدواژگان: منحنی براگ، پروتون درمانی، روش تحلیلی، نظریه فرمی- ایجز، توان پراکندگی
  • امیررضا موسی زاده مقدم، محمدرضا اشرف*، مهدی کفایی صفحات 24-33
    تحقیقات اخیر نشان داده است که دیودهای نوری PIN در حوزه آشکارسازی پرتوهای یون ساز، به خصوص در پزشکی کاربردهایی دارند. در این تحقیق سه نمونه مدار آشکارساز اشعه ایکس مبتنی بر دیود نوری، در حالت پالسی تحلیل، شبیه سازی و ساخته شده است. پیش تقویت کننده در این مدارها، ساختار کاملا متمایزی دارد و تعداد طبقه های تغییرشکل دهنده پالس و نحوه بایاس دیود نوری، در هر مدار متفاوت است. مدار اول به دلیل ساختار ساده، هزینه ساخت کم تری دارد. مدار دوم دارای پیش تقویت کننده با امپدانس بازخورد بوده که پالس هایی با دامنه بزرگ ایجاد می کند. مدار سوم به دلیل داشتن ساختار پیش تقویت کننده ترانزیستوری با خازن بازخورد کوچک، نویز بهتری نسبت به مدار دوم داشته و بهره آن از مدار اول بزرگ تر می شود. برای انجام آزمایش های عملی از حس گر 01-1223S شرکت Hamamatsu به عنوان آشکارساز استفاده شده که با استفاده از چشمه Th232 تهییج می شود. با مقایسه بهره، توان اتلافی و دوره پالس مدارها می توان گفت، مدار دوم با بهره تبدیلی  dB75/66، بزرگ ترین دامنه را در اختیار دارد؛ هم چنین مدار اول با توان نویز 2nV15/1 و توان اتلافی  mW6/36، کم ترین نویز و مصرف انرژی را در میان سایرین به ثبت رسانده است. مدار سوم با دوره زمانی  μs2/8، کم ترین عرض پالس و زمان مرده را دارد.
    کلیدواژگان: آشکارسازی پرتو های یون ساز، اشعه ایکس، دیود نوری، حالت پالسی
  • علی اسدی*، سید ابوالفضل حسینی، ناصر وثوقی صفحات 34-42

    انتظار می رود که روش های مبتنی بر اسکن نقطه ای نسبت به سایر روش های موجود برای پروتون درمانی، عملکرد بهتری در تحویل دز به هدف موردنظر داشته باشد. در این مطالعه از کد شبیه ساز GATE، به منظور ارزیابی کمیات دزیمتری مهم در پروتون درمانی، مانند پهنا در نیم بیشینه، محل قله، برد و نسبت دز در قله به دز ورودی (درصد دز عمقی) در فرایند پروتون درمانی تحت شرایط یکسان برای روش های مبتنی بر اسکن نقطه ای و پراکندگی غیرفعال استفاده شده است. فانتومی از جنس آب انتخاب و پارامترهای انرژی سیستم با استفاده از مجموعه ای از داده های عمق- دز در محدوده انرژی 120-MeV 235 اندازه گیری شد. قله های براگ با دقت 7/0 میلی متر در برد تولید شدند. گسترش قله براگ با مدولاسیون 7 سانتی متر و با دقت دامنه 10 میلی متر و اختلاف دز به قله به دز ورودی 8 درصد تولید شدند. جهت بررسی تطبیق پذیری پرتو پهنا در نیم بیشینه با اختلاف حداکثر 7 درصد بین دو روش ارزیابی شد. در نتیجه بر اساس شبیه سازی انجام شده برای سیستم های مختلف تحویل پرتو، توانایی بهتر روش اسکن نقطه ای در انطباق پذیری با حجم هدف، کنترل بهتر روی توزیع دز و دز خارج از تومور کم تر نشان داده شد.

    کلیدواژگان: پروتون درمانی، پراکندگی غیرفعال، اسکن نقطه ای، GATE
  • محسن نجفی*، فهیمه جمالی صفحات 43-51
    جای گزینی هیدروژن با دوتریم در مولکول های آب سبک و تشکیل آب سنگین باعث تغییر سطح انرژی پیوندهای مولکولی شده و از این رو منجر به خواص متفاوت فیزیکی، شیمیایی، هسته ای و بیولوژیکی می شود. از آن جا که معادله حالت ابزار مهم و مناسبی برای بررسی رفتار ترموفیزیکی مواد و پیش بینی آن ها در شرایط مختلف به لحاظ فشار، دما و حجم است، بنابراین پژوهش حاضر بر آن است تا با توجه به اهمیت آب سنگین و نقش آن در پژوهش های مختلف به ویژه دانش هسته ای و کاربرد این ماده در پزشکی و صنعت، ضرایب فوگاسیته و ویریال این ماده را با استفاده از معادلات حالت جدید تعمیم یافته محاسبه نموده و با مقایسه نتایج به دست آمده با داده های تجربی، ارزیابی دقیقی از معادلات به کار رفته داشته باشد. معادلات تعمیم یافته در این کار عبارتند از تعمیم دادن معادلات مبتنی بر معادله حالت ردلیچ- وانگ (RK) و دیتریسی (D). بررسی ها نشان می دهد تعمیم یافتگی باعث بهبود یافتن نتایج ضریب دوم ویریال در زیر دمای بحرانی شده است؛ این مسئله در معادله RK موثرتر بوده و نتایج بهتری در انطباق با داده های تجربی دارد. اما در مورد فوگاسیته، تعمیم یافتگی سبب بهبود نتایج در معادله D و انحراف بیش تر نتایج در مورد معادله RK شده است. نتایج نشان می دهد در زیر دمای بحرانی مدل های واندروالس و دیتریسی پیش بینی مناسبی از رفتار ضریب سوم ویریال نشان نمی دهند و از این رو باید برای پیش بینی کمی و کیفی رفتار آن ها در بازه دمایی فوق از مدل های دیگری استفاده نمود.
    کلیدواژگان: آب سنگین، فوگاسیته، ضرایب ویریال، معادله ردلیچ- وانگ، معادله دیتریسی
  • سید مرتضی طاهری بالانجی، حسین ذکی دیزجی، اکبر عبدی سرای* صفحات 52-60

    اندازه گیری پرتو گاما در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیازمند آشکارسازهای کارآمد است. در زمینه دزیمتری فوتون آشکارساز جرقه ای NaI (Tl) به عنوان یکی از  آشکارسازهای سوسوزن معدنی (غیرآلی)، به علت دارا بودن مقدار بالای نور خروجی بسیار حایز اهمیت است.  در این پژوهش سعی گردیده است، با کمک کد مونت کارلو (MCNPX) مقدمات مشخصه یابی دزیمتری فوتون توسط آشکارساز NaI (Tl) و با بهره گیری از روش های متفاوت محاسبه دز (تالی های 6F، 4*F، 6+F و 8*F) انجام شود. به طور معمول، خروجی یک آشکارساز تابش (شمارش تعداد پالس ها)  برای تعیین مقدار دز تابش قابل استفاده نیست. بنابراین با استفاده از روش طیف نگار- دزیمتری مبتنی بر روش نرم افزاری، برای یافتن ضرایب تبدیل طیف آشکارساز به مقدار کرما هوا در این پژوهش ارایه شده است. در این روش برای یافتن پاسخ دزیمتری تابش با استفاده از شبیه سازی کد MCNPX تابع پاسخ یک آشکارساز سوسوزن NaI(Tl) 3"×3" برای چندین تابش مشخص گاما تعیین و سپس توابع ضرایب تبدیل وابسته به انرژی برای محاسبه دز محاسبه گردید. در نهایت، با مقایسه نتایج به دست آمده از داده های اندازه گیری شده و محاسبات شبیه سازی نشان داده شد که روش ارایه شده از دقت بالایی در دزیمتری فوتون برخوردار است.

    کلیدواژگان: آشکارسازهای سوسوزن، دزیمتری فوتون، کد MCNPX، ضرایب تبدیل
  • مسعود صیدی*، هادی صبری، روح الله غلامی صفحات 61-70

    در این مقاله، هامیلتونین مدل بوهر- ماتلسون برای محاسبه ترازهای انرژی و هم چنین سطوح انرژی هسته Hg190 در نقطه بحرانی (5)Z حل گردید. از پتانسیل مورس برای قسمت شعاعی استفاده شده و قسمت زاویه ای نیز با پتانسیل نوسان گر هماهنگ حل گردید. از روش تکرار مجانبی برای حل معادله و تعیین ثابت ها در مقایسه با اطلاعات تجربی استفاده گردید. پیش بینی های این مطالعه با نتایج حاصل از حل معادله بوهر در این نقطه بحرانی با استفاده از چاه پتانسیل نامتناهی برای بخش شعاعی و هم چنین پیش بینی های حد دینامیکی (6)O مدل برهم کنش بوزونی، مقایسه گردید. افزایش دقت پیش بینی ها با استفاده از پتانسیل مورس برای ترازهای انرژی در باندهای برانگیخته مشهود می باشد. هم چنین تطابق بین پیش بینی های حاصل از این پتانسیل با نتایج مدل دینامیکی (6)O بسیار بیش تر می باشد.

    کلیدواژگان: مدل بوهر- ماتلسون، گذار فازی- شکلی، نقطه بحرانی، ترازهای انرژی، احتمال گذار چهار قطبی الکتریکی، پتانسیل مورس، باندهای انرژی
  • امیرحسین وثوقی، رضا صابری*، کامران سپانلو صفحات 71-79
    در این تحقیق، به کارگیری فرایند متداول جداسازی رطوبت توسط جداساز افقی بخار، در نیروگاه های رایج سیکل بخار، برای نیروگاه های هسته ای پیشنهاد و به کمک CFD، جریان دوفازی در این فرایند، شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش بارگذاری نیروگاه، افت فشار جداساز افزایش یافته، به طوری که رابطه خطی بین افت فشار و چگالی انرژی جنبشی جریان ورودی برقرار است. هم چنین بررسی تاثیر تغییرات ابعاد جداساز، نسبت به طراحی پایه آن بر افت فشار و بازدهی جداساز، نشان داد که با افزایش عرض ورودی، افت فشار کاهش و بازدهی جداساز افزایش می یابد. هرچند افزایش بی رویه عرض ورودی به کاهش دبی در خروجی های جانبی منجر می گردد. مطالعه تغییر قطر خروجی جانبی، حاکی از آن است که تغییر پارامتر یاد شده تاثیر چندانی بر افت فشار و بازدهی ندارد؛ اما افزایش آن کسر جرمی بخار در خروجی جانبی را افزایش می دهد. براساس ارزیابی صورت گرفته، جداساز افقی بخار، با بازدهی و افت فشاری مطلوب، می تواند گزینه مناسبی جهت به کارگیری در نیروگاه های هسته ای کوچک و پیشران ه ای هسته ای باشد. برای راستی آزمایی، جریان دوفازی یک جداساز قایم آنالیز شد که نتایج توافق خوبی با داده های تجربی دارند.
    کلیدواژگان: جداساز بخار، افت فشار، بازدهی، کسر جرم بخار، مولد بخار
  • سمانه ضیاپور*، داریوش اسماعیلی، خالق خشنودی، شجاع الدین نیرومند صفحات 80-87
    کانسار آهن چاه گز (آنومالی XIVA) در منطقه معدنی بافق در زون ساختاری ایران مرکزی در استان یزد واقع شده است. مجموعه سنگ های ساب ولکانیک و ولکانیک با ترکیب گرانیت تا دیوریت با سن کامبرین آغازین، سنگ میزبان این کانسار را تشکیل داده اند. بررسی های طیف سنجی گامای زمینی، مطالعات کانی شناسی و ژیوشیمیایی در این کانسار نشان می دهد که کانه زایی توریم عمدتا همراه با دگرسانی های سدیمی- کلسیمی و منیزیمی و در مقایر فرعی همراه با کانسنگ مگنتیت است. مطالعات کانی شناسی به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی (SEM و EPMA) نشان می دهد که کانی اصلی میزبان توریم در کانسار چاه گز، توریت است و کانی های تیتانیت، آلانیت و زیرکن نیز در مقادیر فرعی وجود دارند. میانگین عیار توریم و ΣREE در زون کانه زایی توریم به ترتیب 450 و 596 پی پی ام است. توریت در دگرسانی سدیمی- کلسیمی در همراهی با آلبیت، اکتینولیت، ترمولیت و اوژیت بوده و در دگرسانی منیزیمی همراه با کانی تالک تشکیل شده است. توریت در کانسنگ آهن همراه با مجموعه کانیایی مگنتیت، کلسیت و آپاتیت تشکیل شده است. الگوهای مشابه توزیع عناصر نادرخاکی بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه در سنگ های میزبان و زون کانه زایی توریم بیان گر ارتباط این کانه زایی با ماگماتیسم کالک- آلکالن کامبرین آغازین در موقعیت کمان قاره ای می باشد. وجود مگنتیت پاراژنز با توریت و ناهنجاری منفی Eu در نمونه های زون کانه زایی توریم می تواند حاکی از شرایط احیایی سیال عامل کانه زایی توریم باشد.
    کلیدواژگان: کانسار چاه گز، منطقه معدنی بافق، کانه زایی توریم، دگرسانی سدیمی- کلسیمی، دگرسانی منیزیمی
  • فاضل ضحاکی فر، پریسا ظاهری*، محمد قنادی مراغه صفحات 88-95
    در این پژوهش استخراج دیسپروسیم با استفاده از سیستم غشای مایع تثبیت شده (SLM) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها با استفاده از استخراج گر بیس (2و4و4-تری متیل پنتیل) فسفینیک اسید (272Cyanex) به عنوان حامل انجام شد. اثر پارامترهای مختلف نظیر دور هم زن، pH فاز خوراک، غلظت استخراج گر، غلظت اولیه فلز و اندازه حفرات غشا بر انتقال دیسپروسیم مورد مطالعه قرار گرفت. بیش ترین میزان تراوایی غشا با 272Cyanex در غلظت M 6/0 و pH اولیه فاز خوراک برابر با  5 و هم چنین غلظت فاز عریان ساز M 1 به دست آمد. در شرایط مطلوب، میزان تراوایی غشا 1-m s 5-10× 15/2 به دست آمد.  بررسی میزان پایداری SLM در تمام شرایط آزمایشگاهی نشان داد که سیستم مورد استفاده در طول مدت 6 دوره (سه روز) پایدار بوده و تراوایی کاهش چشم گیری نداشته است.
    کلیدواژگان: دیسپروسیم، غشای مایع تثبیت شده، تراوایی، عناصر نادر خاکی، سیانکس 272
  • اعظم اخوان*، حسین کاظمی نژاد، فرح خویلو، نسرین شیخ صفحات 96-102
    جاذب های پلیمری که امروزه در کلکتورهای گرمایی خورشیدی به کار می روند باید از خواص حرارتی و مکانیکی مناسبی برخوردار باشند. در این پژوهش نانوکامپوزیت پلی اتیلن/ گرافیت  (PE/NG)به عنوان جاذب پلیمری انتخاب و اثر پرتو بر خواص حرارتی و مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. نانوکامپوزیت PE/NG حاوی غلظت های 05/0، 1/0 و 25/2 درصد نانوذرات گرافیت به روش اکستروژن ساخته شد. تصاویر SEM نمونه حاوی بیش ترین مقدار NG توزیع نسبتا یکنواخت نانوذرات گرافیت را در بستر پلیمر تایید کرد. نمونه ها در دزهای 100 تا 200 کیلوگری با باریکه الکترون پرتودهی شده و با استفاده از آزمون های کشش، گرماسنجی و اسپکتروسکوپی مادون قرمز شناسایی شدند. نتایج نشان می دهد نمونه حاوی 25/2 درصد NG در دز 100 کیلوگری نسبت به سایر نمونه ها استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی بیش تری دارد. نتایج گرماسنجی نیز افزایش نقطه ذوب و خواص حرارتی را در کامپوزیت فوق نشان می دهد. نتایج آزمون گرماسنجی و مقادیر شاخص کربونیل حاصل از این کامپوزیت در شرایط پیرسازی تسریع شده نیز بیان گر آن است که با گذشت زمان تغییرات قابل توجهی در عملکرد حرارتی و ساختار کامپوزیت مشاهده نمی شود. هم چنین با افزودن NG به پلی اتیلن جذب نوری نمونه PE/NG در ناحیه مریی- فرابنفش افزایش می یابد. در مجموع می توان گفت این کامپوزیت پتانسیل استفاده در ساخت جاذب کلکتور حرارتی را دارد.
    کلیدواژگان: کلکتورهای خورشیدی، جاذب های پلیمری، نانوکامپوزیت پلی اتیلن، گرافیت، باریکه الکترون، خواص حرارتی و مکانیکی
  • آزاده یاراحمدی، مسعود نصیری زرندی، محمدحسن خانی* صفحات 103-113

    در این بررسی از رزین 7Amberlite XAD- آغشته شده به استخراج کننده DEHPA، به عنوان جاذب برای جذب کاتیون های سریم و لانتانیم از محلول های آبی در سیستم ناپیوسته استفاده شد. شناسایی رزین آغشته شده با استفاده از آنالیز SEM و FTIR انجام شد. تاثیرات متغیرهای، مقدار جاذب، زمان و pH بر فرایند جذب دو فلز مطالعه شد. pH بهینه برای هر دو فلز برابر6 و زمان تماس مناسب 180 دقیقه به دست آمد. بیش ترین ظرفیت جذب رزین آغشته شده برای فلز سریم و لانتانیم با استفاده از ایزوترم لانگویر به ترتیب برابر 28/8 و 52/5 میلی گرم بر گرم  محاسبه شد. رزین آغشته شده توانایی حذف 9/99% سریم و 76/78% درصد از لانتانیم در شرایط بهینه، از یک محلول 200 میلی گرم بر لیتر را داشت. داده های تعادلی با استفاده از مدل لانگمویر، فرندلیچ، تمکین، دابینین- رادشکویچ ارزیابی شد و برهمین اساس مدل لانگمویر از سه مدل دیگر مناسب تر بود. نتابج حاصل از برازش داده های تجربی و مدل های سینتیکی نشان داد، فرایند جذب یون های فلزی مذکور توسط این رزین از هر دو معادله سینتیکی  شبه مرتبه اول و نفوذ درون ذره ای پیروی می کند. هم چنین با توجه به مقادیر مثبت H°Δ و مقادیر منفی ΔG° می توان نتیجه گرفت فرایند جذب این عناصر، گرماگیر و خودبه خودی می باشد. نتایج مطالعه جذب و واجذب در پنج سیکل نشان می دهد که رزین فوق از پایداری برخوردار است و تخریب آن کم تر از 3 درصد بوده است

    کلیدواژگان: جذب سطحی، عناصر نادر خاکی، سریم و لانتانیم، رزین های آغشته به حلال، استخراج کننده
  • مصطفی حسن زاده، مسعود امین مظفری*، فرخ خوش احوال، رحمان قراری، حسن اسماعیلی صفحات 114-124
    هدف از این مقاله، بررسی امکان استفاده از سوخت با هندسه حلقوی (Tubular) در رآکتور تحقیقاتی تهران از دیدگاه ترموهیدرولیکی است. سوخت های حلقوی در بسیاری از رآکتورهای تحقیقاتی مدل روسی در چند دهه اخیر با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. از مهم ترین مزایای این سوخت می توان به شار نوترونی بالاتر، راکتیویته بیش تر و نیاز به بارگذاری سوخت کم تر در مقایسه با سوخت صفحه ای فعلی اشاره نمود. در این پژوهش با انتخاب یک مجتمع سوخت حلقوی از نوع M4IRT- که از لحاظ هندسی تطابق بیش تری با هندسه و ابعاد شبکه نگه دارنده قلب دارد، و مدل سازی آن در نرم افزار Fluent و هم چنین کد RELAP5/Mod3.2، پارامترهای ترموهیدرولیکی این مجتمع در شرایط کاری یک المان سوخت استاندارد محاسبه گردید. نتایج این محاسبات نشان داد که بیشینه دمای غلاف در هر دو ابزار مورد استفاده به اندازه کافی پایین تر از مقدار C 105 است که این نشان می دهد بدون تغییر در دبی فعلی قلب، می توان گرمای تولیدی در سوخت حلقوی را به خوبی برداشت نمود. هم چنین بیشینه دمای سوخت حدود C 10 از بیشینه دمای سوخت در المان سوخت فعلی استاندارد کم تر است که این موضوع نیز مزیت دیگری برای سوخت حلقوی محسوب می شود.
    کلیدواژگان: سوخت حلقوی، رآکتور تحقیقاتی تهران، ترموهیدرولیک، نرم افزار Fluent، کد 5RELAP
  • مجتبی عسکری*، جواد کوچک پور، علی طاهری صفحات 125-132
    امروزه با توجه به خطرات ناشی از مواد رادیواکتیو، کنترل پرتویی مرزها و مراکز حساس از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین دلیل هر ساله آژانس بین المللی انرژی اتمی گزارشی از سرقت، گم شدن و یا عدم نظارت و کنترل بر جابه جایی مواد رادیواکتیو در برخی از کشورها را ارایه می دهد. بنابراین ایجاد و معرفی روش های نوین برای مقابله با چنین تهدیداتی بسیار ضروری خواهد بود. یکی از موثرترین سیستم ها جهت کشف مواد و آلودگی های پرتویی، پایشگرهای کشف مواد پرتوزا هستند. در این مطالعه نتایج ارزیابی عملکرد آشکارسازهای سوسوزن پلاستیکی بزرگ برای استفاده در این نوع از پایشگرهای پرتویی ارایه می شود. در ابتدا طراحی ها و ساخت مدارات آشکارسازی، الکترونیکی و نگه دارنده های مکانیکی پایشگر صورت گرفت. سپس آزمون های عملکردی دستگاه با استفاده از چشمه های آزمایشگاهی Co60 و Cs137 در حال حرکت و هم چنین آزمون های تعیین حداقل اکتیویته قابل تشخیص این پایشگر انجام و نتایج آن گزارش شده است. نتایج حاصل از آزمون ها تعیین حداقل اکتیویته قابل تشخیص پایشگر پرتویی نشان داد که سیستم آشکارسازی توانایی تشخیص چشمه Co60 با حداقل اکتیویته 1 میکروکوری حداکثر در فاصله 100 سانتی متر و برای چشمه Cs137 با حداقل اکتیویته 2 میکروکوری در فاصله 75 سانتی متر را دارد. با استفاده از نتایج به دست آمده مشخص شد که سیستم پایشگر ساخته شده توانایی تشخیص چشمه های با اکتیویته آزمایشگاهی به صورت ثابت و در حال حرکت را با دقت خوبی دارا است.
    کلیدواژگان: پایشگر پرتویی، سوسوزن پلاستیک، چشمه های پرتوزا در حال حرکت، حداقل اکتیویته قابل تشخیص
  • مریم مونسی، علیرضا حق پیما*، سعید محمدی صفحات 133-138

    در این  مقاله، طیف اوراست و نسبت احتمالات گذارهای الکترومغناطیسی کاهش یافته،)2/ B (E (1B (M، برای ایزوتوپ های Os189-187-185 با استفاده از مدل لایه ای تصویر شده به ترتیب تا اسپین های +2/47، +2/33 و +2/31 محاسبه شده است. در نسبت)2 /B (E (1B (M، افت های شدیدی در اسپین های +2/39، +2/33 و +2/29 مشاهده شد که مرتبط با کاهش فرکانس دوران هسته است که می تواند به علت قطع شدگی باندهای سه شبه ذره ای با باندهای تک ذره ای نوترون در طیف ایرست باشد. در نهایت، مشاهده شده است به طور کلی با افزایش تعداد نوکلیون ها، روند افزایش نسبت گذارهای الکترومغناطیسی یکسان است و برای بار دوم فقط برای ایزوتوپ Os189 بعد از اسپین +2/39 فرکانس دوران و خاصیت مغناطیسی هسته زیاد می شود.

    کلیدواژگان: طیف ایرست، احتمال گذار الکترومغناطیسی کاهش یافته، مدل لایه ای تصویر شده
  • غلامرضا شاه حسینی*، علیرضا نیسی صفحات 139-147

    القای ماده زایی در ماهیان خاویاری، دارای ارزش زیادی است، لذا هدف از انجام این پژوهش القای ماده زایی در تاسماهی شیپ (Acipenser nudiventris) به وسیله پرتوتابی گاما به اسپرم هترولوگ ماهی قره برون ( Acipenser persicus) بود. در ابتدا استحصال اسپرم انجام، و در مرحله بعد پرتوتابی با دزهای 45/0، 6/0، 75/0، 9/0 و 05/1 کیلوگری انجام شد. سپس از ماهی مولد ماده تخمک استحصال و لقاح در گروه هایی به صورت جداگانه انجام و از شوک سرمایی برای القای پلوییدی استفاده شد. گروه های آزمایشی شاهد (لقاح اسپرم و تخمک معمولی ماهی شیپ)، هیبرید (لقاح اسپرم معمولی قره برون و تخمک معمولی ماهی شیپ)، هاپلویید (لقاح اسپرم پرتوخورده قره برون و تخمک معمولی ماهی شیپ)، و تریپلویید (لقاح اسپرم و تخمک معمولی ماهی شیپ با شوک حرارتی)، در نظر گرفته شدند. تخم ها‎ی‎ لقاح یافته تا زمان تفریخ به انکوباتور انتقال داده شدند و درصد لقاح و  تفریخ پس از طی دوره تکاملی در انکوباسیون محاسبه شد. استخراج DNA از لارو گروه های مختلف انجام و درصد موفقیت ماده زایی با استفاده از  مارکرهای میکروستلایت 9 Afuو 68Afu انجام شد. نتایج نشان داد که گروه 9/0 کیلوگری میزان لقاح و تفریخ بیش تری داشته است (05/0>P).سنجش وراثت نشان داد که ماده زایی در گروه های مختلف با موفقیت انجام شده است. با توجه به این نتایج می توان جمع بندی کرد که ماده زایی در این ماهی به طور موفقیت آمیزی انجام شده است و با توجه بازده بالاتر دز 9/0 کیلوگری پرتو گاما به عنوان دز پیشنهادی برای ماده زایی در این گونه توصیه می شود.

    کلیدواژگان: ماهی خاویاری شیپ، القای وراثت مادری (ماده زایی)، پرتو گاما، مارکر 9Afu و 68Afu
  • بهزاد سلماسیان، عطاءالله ربیعی*، محمدرضا نعمت اللهی، احمد پیروزمند صفحات 148-157

    مخاطرات ناشی از رخداد ذوب محلی، به دلیل دشواری پایش، از نظر ایمنی نیروگاه های هسته ای دارای اهمیت ویژه ای می باشند. عدم برداشت حرارت، به صورت کلی و محلی می تواند ایمنی رآکتور را مختل نماید. حوادث محلی جریان که منجر به رخداد خاموشی اضطراری نشوند، می تواند باعث ایجاد بخار محلی بالای صفر درصد (حجمی) و ذوب محلی غلاف شود. در پژوهش اخیر، با هدف تحلیل حالت گذار و پایدار حوادث محتمل به رخداد ذوب محلی سوخت، حوادث اصلی منطبق بر رخدادهای ATWS شامل از دست رفتن پمپ، انسداد موضعی جریان و افزایش سطح توان و برخی ترکیبات بررسی شده اند. بعد از تلفیق کد های محاسباتی MCNPx و COBRA/En، محاسبات با در نظر گرفتن تحلیل زیرکانال و شرایط مرزی انجام شده و توسط FSAR اعتبارسنجی شده است. نتایج بررسی سناریوهای محتمل و معیارهای خاموشی اضطراری رآکتور برای شرایط بدبینانه نشان داد، به میزان حداقل 18%، 470 کیلو پاسکال و 204 درجه کلوین از حدود لازم برای رخداد خاموشی اضطراری در نتیجه ی، کاهش نرخ جریان خنک کننده، حداکثر میزان افت فشار کانال، و سقف دمای غلاف سوخت، حاشیه وجود دارد. نتایج پژوهش اخیر نشان می دهد، درصد حجمی بخار بالای صفر تا حدود 70% به مدت 12 دقیقه در برخی از کانال ها رخ داده و در شرایط وخیم تر میزان نسبت بخار بالاتر می باشد. با توجه به فرکانس رخداد حوادث مورد بررسی، در شرایط عادی، نقاط خشک و تبعا ذوب محلی سوخت وجود دارد. فاصله کمیت ها از حدود خاموشی اضطراری، مقادیر عدم قطعیت و اعتبارسنجی مدل توسط مدارک معتبر صحه بر صحت نتایج دارد.

    کلیدواژگان: حادثه ذوب محلی، رخداد ATWS، رآکتور 1000VVER-، COBRA، En، MCNPX
  • مهناز عبدالهی درگاه، مجتبی نوحه خوان، زهرا رفیعی سرمزده، فهیمه رضازاده آذری، نرگس بیگ محمدی، مهدیه بختیاری رمضانی* صفحات 158-166

    در این مقاله، اثر پردازش پلاسمای سرد در حذف آموکسی سیلین از محلول آبی آن بررسی شده است. ابتدا، سامانه ی پلاسمای سرد اتمسفری براساس تخلیه سد دی الکتریک طراحی و ساخته شد. هندسه این سامانه، استوانه ای است و پلاسمای هوا از تخیله الکتریکی AC، در فشار اتمسفر ایجاد می شود. نحوه پردازش به این صورت است که مایع به صورت لایه ای نازک بر روی سطح الکترود داخلی رآکتور پلاسما جاری می شود و در زمان های مختلف از 5 تا 120دقیقه تحت پلاسما قرار می گیرد. در این جا برای انجام آزمایش ها، از 3  لیتر محلول آموکسی سیلین با غلظت اولیه 100 میلی گرم در لیتر استفاده شده است. در ادامه، اثر هوادهی، با تزریق هم زمان گاز اکسیژن بررسی شد. در این کار، آنالیز با استفاده از HPLC انجام شد، نتایج نشان داد که پس از 120 دقیقه پردازش، غلظت آموکسی سیلین حدود 88 درصد کاهش یافت و هم افزایی گاز اکسیژن فرایند تخریب را حدود 13 درصد بهبود بخشید. بنابراین، الکترون های پرانرژی و گونه های اکسنده تولید شده در سامانه پلاسمای سرد، می تواند به خوبی باعث تخریب آموکسی سیلین می شوند. پیش بینی می شود با این روش می توان آب را عاری از ترکیبات دارویی نمود، بدون آن که لازم باشد از مواد شیمیایی و یا فیلتراسیون استفاده کرد.

    کلیدواژگان: پلاسمای سرد اتمسفری، تخلیه سد دی الکتریک، آموکسی سیلین، HPLC
  • فاطمه سادات تحصیلداران، امیرحسین فرهبد*، رسول ملک فر صفحات 167-173

    در این مقاله رفتار لامپ درخش با پیش یونش به منظور تولید تپ های کوتاه نوری برای دمش نوری پلاسمای القاییده لیزری مورد مطالعه تجربی قرار گرفته است. پهنای تپ های نوری لامپ از مرتبه 1 میکروثانیه و انرژی کل تخلیه شده در لامپ در حد 2 ژول است. برای این منظور مدار ویژه ای متشکل از 3 کلید تریگاترون طراحی و مورد استفاده قرار گرفت. مشاهدات نشان می دهند که تحت شرایط تجربی مورد بررسی، رفتار لامپ از مدل کلاسیک گونز برای بستگی اختلاف پتانسیل به جریان لامپ به صورت و مقدار ثابت تبعیت نمی کند و به نحو مناسبی تری با تابع فراندلیخ قابل توصیف است. علاوه بر آن، پارامتر  تابعی از جریان لامپ است و برای شیب صعودی و نزولی جریان لامپ نیز رفتاری متفاوت از خود نشان می دهد. یافته ها نشان می دهند که کوتاه ترین تپ نوری لامپ درخش به ازای تاخیر زمانی قریب 5 میکروثانیه میان آغاز فرایند پیش یونش و تخلیه اصلی لامپ پدید می آید.

    کلیدواژگان: لامپ درخش، پیش یونش، معادله فراندلیخ، کلید تریگاترون
  • صادق یوسفی نسب*، سید جابر صفدری، مسعود خواجه نوری، محمدحسن ملاح، محمدحسین عسکری صفحات 174-183

    در صنعت جداسازی، تعیین ضرایب انتقال هم چون هدایت حرارتی، ویسکوزیته و نفوذ ایزوتوپ های زنون، هگزافلوراید تلوریم و هگزافلوراید اورانیم از اهمیت خاصی برخوردار است. به طور کلی برای بررسی رفتار گاز دو دیدگاه وجود دارد: دیدگاه ماکروسکوپی و دیدگاه میکروسکوپی. مدل ماکروسکوپی، رفتار گاز را به صورت محیط پیوسته در نظر می گیرد و مدل میکروسکوپی، گاز را به صورت ذرات مجزا در نظر گرفته و برای هر ذره، یک موقعیت و سرعت در زمانی خاص در نظر می گیرد. در این مقاله ضرایب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و نفوذ گازهای تک جزیی، دوجزیی، چندجزیی و ایزوتوپی با استفاده از خواص میکروسکوپی گازها استخراج و سپس مقدار این ضرایب برای تمامی ایزوتوپ های زنون، هگزافلوراید تلوریم و هگزافلوراید اورانیم تعیین شده است. هم چنین توسط این روابط استخراج شده برای ضرایب انتقال، نرم افزار COT POD تهیه شده است. با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی برای صحت سنجی ایزوتوپی، نتایج حاصل از روابط میکروسکوپیک حاصله از نرم افزار با نتایج تجربی مخلوط گازهای مختلف شامل سیستم دوجزیی هلیم و نیون و سیستم چندجزیی نیون، آرگون و کریپتون مورد مقایسه قرار گرفته است که نتایج حاصل از این مقایسه توافق خوبی با یک دیگر دارند.

    کلیدواژگان: ضریب هدایت حرارتی، ضریب ویسکوزیته، ضریب نفوذ، گازهای ایزوتوپی، گازهای چندجزیی
|
  • S. Sharifi, Kh. Moshkbar-Bakhshayesh *, M.B. Ghofrani Pages 1-12

    This study uses real data of Bushehr nuclear power plant (BNPP), and by soft computing methods and without using the data of self-powered neutron detectors (SPNDs), the maximum linear heat rate of BNPP is estimated. The efficient learning algorithms of artificial neural network (ANN), including Levenberg-Marquardt (LM) and Bayesian regularization (BR) in combination with different features selection techniques including Pearson, Spearman, and Kendall’s tau, are employed to estimate the target parameter. Results show that the proposed method is appropriate for estimating the maximum linear heat rate. Given the importance of this parameter in terms of safety and the fact that its excessive increase actuates the shutdown signal of the reactor, the use of the appropriated approaches such as the present study can increase the safety of the plant and improve Defense-In-Depth (DID).

    Keywords: Nuclear Safety, Soft computing, Linear heat rate, Bushehr nuclear power plant
  • F.S. Rasouli * Pages 13-23

    In proton therapy, as a prominent method for treating tumors, investigation of transport of the protons in the matter, which is a result of three main interactions of stopping, scattering, and nonelastic nuclear interactions, is highly important. In addition to the experimental method Monte Carlo simulations and the analytical process. There are sufficiently accurate physical beam models in the analytical approach to approximate the depth-dose distribution. However, this study involves challenges in the presence of localized inhomogeneities, which are unavoidable in body tissues. Investigating the behavior of protons in such a medium is vital to investigate three factors, including scattering, energy distribution, and fluence reduction in the boundaries. The present study deals with the scattering of protons in the slabs of different lengths and materials using the Fermi-Eyges theory. The results showed that the material composition also has a key effect on the scattering of protons in addition to the depth of penetration. The studies on the arrangement of layers and the effect of energy on the scattering showed that the arrangement of materials in the beam path has no significant effect on the final result. The scattering decreases with increasing the energy of the incident beam. It was found that the results are confirmed with the expected physics of the solved problems. To validate the results, the maximum scattering angle of the analytical method was compared with those of to the simulation using the MCNPX Monte Carlo code.

    Keywords: Bragg curve, Proton therapy, Analytical method, Fermi-Eyges theory, Scattering Power
  • A.R. Mousazadeh Moghaddam, M.R. Ashraf *, M. Kafaee Pages 24-33
    Recently, research has shown that PIN photodiodes can be used in ionization radiation detection, especially in medical applications. In this research, three photodiode-based X-ray detectors have been implemented. The preamplifiers in these circuits have completely different structures; the number of pulse shaper stages and the bias of photodiodes are different. The first circuit benefits lower manufacturing costs due to its simple structure. The second circuit has a preamplifier with feedback impedance that generates pulses with a large amplitude. The third circuit has better noise than the second circuit due to the transistor preamplifier structure with a small feedback capacitor, and its gain is larger than the first circuit. The S1223-01 photodiode from Hamamatsu Corporation has been utilized in the experiments, which is excited using the 232Th. Comparing the conversion gain, dissipation power, and pulse period of these circuits, the second circuit with a gain of 66.75-dB can be claimed to have the largest amplitude. Also, the first circuit with a noise power of 1.215-nV2 and a dissipation power of 36.6-mW, has recorded the lowest noise and energy consumption among others. The third circuit with a time period of 8.2-μs has the lowest pulse duration and dead time.
    Keywords: Ionization radiation detection, X Ray, Photodiode, Pulse Mode
  • A. Asadi *, S.A. Hosseini, N. Vosoughi Pages 34-42

    Thespot-scan based methods are expected to perform better than other methods for proton therapy in delivering the dose to the intended target. In this study, the GATE computer code is used to evaluate important dosimetric quantities in proton therapy, such as Full width at half maximum, peak position, range and peak-to-entrance dose ratio (percentage depth dose) in the proton therapy process under the same conditions based on spot scanning and passive scattering. Water phantom was selected and system energy parameters were measured using a set of depth-dose curve in the energy range of 120 to 235 MeV. Bragg peaks were generated with an accuracy of 0.7 mm in range. Spread out Bragg-peak were produced with 7 cm modulation and 10 mm range accuracy and peak-to-entrance dose ratio difference at an input dose of 8%. To evaluate the versatility of the beam, the Full width at half-maximum was evaluated with a maximum difference of 7% between the two methods. As a result, based on the simulations performed for different beam delivery systems, the ability of the spot scanning method in adapting to the target volume, better control over dose distribution and less extra-tumor dose was demonstrated.

    Keywords: Proton therapy, passive scattering, Spot Scanning, GATE
  • M. Najafi *, F. Jamali Pages 43-51
    By replacing hydrogen with deuterium in water molecules, the energy level of molecular bonds changes which cause different physical, chemical, nuclear, and biological properties. Owing to that, the Equation of State (EOS) is an important and appropriate tool for studying the thermophysical behavior of materials and predicting them in different conditions in terms of pressure, temperature, and volume. Due to the importance of heavy water and its role in various researches, especially nuclear research and its application in medicine and industry, the present work aims to calculate the fugacity and virial coefficients of this material using the new generalized state equations and to compare the results obtained with experimental data to have an accurate evaluation of the equations used. The generalized equations in this research include the generalization of the equations based on the Redlich-Kwong equation (RK) and the Dietrici equation (D). The studies showed that generalization improves the results of the second virial coefficient below the critical temperature, which is more effective in the RK equation and leads to appropriate results according to the experimental data. However, in the case of fugacity, generalization improves the results in Equation D and further deviates the results in the RK equation. The results show that below the critical temperature, the van der Waals and Dietrici models do not offer a good prediction of the behavior of the third virial coefficient. Therefore, more other models should be used to predict their behavior quantitatively and qualitatively.
    Keywords: Heavy Water, Fugacity, Virial Coefficients, Redlich-Kwong equation, Dietrici equation
  • S.M. Taheri Balanoji, H. Zaki Dizaji, A. Abdi Saray * Pages 52-60

    Gamma ray measurement in various research fields requires high efficient detectors. In photon dosimetry, NaI(Tl) scintillation detector as one of the inorganic scintillation detector is noticeable, due to have the high amount of light output. In this study, the basics determination of photon dosimetry for the NaI(Tl) scintillation detector utilizing the Monte Carlo code (MCNPX) and using different methods of dose calculation (tally F6, * F4, + F6 and * F8) is studied. Regularly, the output of a radiation detector (counting the number of pulses) cannot be used to determine the radiation dose value. Therefore, in this study the spectro-dosimetry method based on software method is used to find out the value of the conversion coefficients to convert the detector spectrum to the value of air karma. In this method, the radiation dosimetry response is obtained with use of the MCNPX code simulation. The response function of the NaI(Tl) 3"×3" scintillation detector for several specific gamma rays was determined and then the functions of energy dependent conversion coefficients for calculating the dose values were obtained. Finally, with comparison of the measured data and simulation calculations results it is shown that the proposed method has a high accuracy in photon dosimetry

    Keywords: Scintillation detectors, Photon Dosimetry, MCNPX Code, Conversion Coefficients
  • M. Seidi *, H. Sabri, R. Gholami Pages 61-70

    In this paper, the Hamiltonian of Bohr-Mottelson model was solved to determine the energy levels and also energy surfaces of 190Hg nucleus in the Z(5) critical point. The Morse and Harmonic oscillator potentials are used for radial and angular parts of Hamiltonian, respectively. The asymptotic iteration method is used to solve radial equation and the constants of model are extracted in comparison with experimental data. The results are compared with the predictions of previous studies which solved Bohr-Hamiltonian in this critical point with using infinite well potential for radial part and also the predictions of O(6) dynamical limit of interacting boson model. Significant improvements are yield with using Morse potential in determination of energy levels of excited energy bands. Also, the results of this potential show more corresponding with the predictions of O(6) dynamical model.

    Keywords: Bohr-Mottelson model, shape- phase transition, critical point, Energy levels, Electric quadrupole transition rates, Morse potential, Bands of energy
  • A.H. Vosoughi, R. Saberi *, K. Sepanloo Pages 71-79
    In this research, utilization of typical moisture separation process in conventional steam cycle power plants, for NPPs are recommended; and by applying CFD, two-phase flow of this process is simulated. Results show that with increasing of loading, the pressure drop across the separator increases, and a linear relationship between pressure drop and inlet flow kinetic energy density is established. Also, with increasing inlet width, pressure drop decreases and the efficiency increases. However, excessive increasing of input width leads to a decrease in mass flow at lateral outputs. Study on the variation of lateral outlet diameter show that variation of mentioned parameter does not affect pressure drop and efficiency significantly, but reducing of that lead to increasing lateral out let steam mass fraction. Based on the performed assessment, horizontal steam separator as a component with desirable efficiency and pressure drop, can be recognized as a suitable option for utilization in small and low power NPPs as well as propulsion systems. For validation, an analysis of two phase flow in a vertical cylinder cyclone is performed and results show good agreement with experimental data.
    Keywords: Steam separator, Pressure Drop, Efficiency, steam mass fraction, steam generator
  • S. Ziapour *, D. Esmaeily, K. Khoshnoodi, S. Niroomand Pages 80-87
    The Chahgaz iron deposit (XIV Anomaly) is located in the Bafq mining district in the Central Iranian geostructural zone in Yazd province. The Chahgaz deposit is hosted by Early Cambrian subvolcanic and volcanic rocks that range compositionally from granite to diorite. The field gamma spectrometry, mineralogical and geochemical studies in this deposit indicate that the thorium mineralization is mainly associated with Na-Ca and Mg- alterations, and in minor amount with the magnetite ore. The mineralogical studies by optical and electron microscope (SEM and EPMA) indicate that the main thorium host mineral in the Chahgaz deposit is thorite associated with minor titanite, allanite and zircon. The average contents of Th and ΣREE in the Th-mineralization zone are 450 and 596 ppm, respectively. Thorite is paragenesis with albite, actinolite, tremolite and augite in the Na-Ca alteration zone, and with talc in the Mg- alteration zone. In the Th-bearing iron ore, thorite is paragenesis with magnetite, calcite and apatite mineral assemblage. The similarity in mantle-normalized REE patterns of host rocks and thorium mineralization zone suggests that Th-mineralization is related to Early Cambrian calc-alkaline magmatism in continental-margin arc setting. The occurrence of paragenetic magnetite with thorite and distinct negative Eu anomaly in the thorium mineralization zone can be inferred probably a reduced condition for thorium mineralizing fluids.
    Keywords: Chahgaz deposit, Bafq mining district, Thorium Mineralization, Na-Ca alteration, Mg- alteration
  • F. Zahakifar, P. Zaheri *, M. Ghanadi Maragheh Pages 88-95
    In this study, the extraction of dysprosium was investigated using a supported liquid membrane (SLM) system. The experiments were performed using bis (2, 4, and 4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex272) as the carrier. The effect of various parameters such as stirrer speed, feed phase pH, extractant concentration, initial metal concentration and membrane pore size on dysprosium transfer was studied. The highest membrane permeability was obtained with Cyanex272 at concentration of0.6 M and initial pH of the feed phase equal to 5 and stripping phase concentration of 1 M. Under optimal conditions, the membrane permeability of 2.15×10-5 m s-1 was obtained. Examination of SLM stability showed that the membrane used was stable for 6 periods (3 days) and permeability did not change significantly
    Keywords: Dysprosium, Supported liquid membrane, Permeability, Rare earth elements, Cyanex 272
  • A. Akhavan *, H. Kazeminejad, F. Khoylou, N. Sheikh Pages 96-102
    Polymeric absorbers used in solar thermal collectors must have appropriate thermal and mechanical properties. In this work, polyethylene/graphite (PE/NG) nanocomposite was selected as polymeric absorber and the effect of radiation on the thermal and mechanical behavior of that has been investigated. PE/NG composites containing 0.05, 0.1 and 2.25% nanographite was prepared through melt extrusion process. The SEM images of the samples proved the fair dispersion of NG in polymer matrix. Then the samples were irradiated by electron beam at doses ranging from 100 to 200 kGy. The specimens were characterized by tensile testing, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and FT-IR spectroscopy. The results show that nanocomposite containing 2.25% graphite irradiated at 100 kGy has the best tensile strength and thermal stability. The results of DSC show that the addition of 2.25% NG to polyethylene improves the melting point and thermal properties. DSC and carbonyl index results of this composite in accelerated aging condition display no remarkable changes occur in thermal performance and structure of composite during aging. Also, with addition of NG to PE the UV/Vis absorbance of the PE/NG nanocomposite increases. Altogether, the experimental results reveal PE/NG as suitable candidates for solar thermal absorbers.
    Keywords: Solar collectors, Polymeric absorbers, PE, NG nanocomposite, Electron Beam, Thermal, mechanical properties
  • A. Yarahmadi, M. Nasiri Zarandi, M.H. Khani * Pages 103-113

    In This study, an absorbent consisting of DEHPA impregnated onto Amberlite XAD-7 resin was prepared and used for the adsorption of Ce (ΙΙΙ) and La(ΙΙΙ) ions from aqueous solution. The absorbent (XAD-7 + DEHPA) was charaterized by SEM and FTIR analysis Techniques. Several influential variables such as, contact time, pH and  temperature were studied in batch mode of operation. Th results showed that the optimum adsorption condition  were acjieved at pH=6, optimum amount of absorbent and the equilibrium time equal to 0.6 gr and 180 min, respectively. According to the results the adsorption percentage of cerium and lanthanum ions onto the aforementioned resin were 99.99%, 78.76% respectively. Various isotherms models such as Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich were used in 25°C to analyze the equilibrium isotherm data and results showed that  Langmuir model had a better agreement with the experimental data. The maximum adsorption capacity of the resin  for cerium and Lanthanum ions were 8.28 mg.g-1, 5.52 mg.g-1 respectively. The kinetic data were fitted to pesudo- frist- order, pesudo-second-order and Intra particle diffusion models. Based on the results, the pesudo- frist- order model and Intra particle diffusion  model described the experimental data as well. Thermodynamic parameters of adsorption such as ΔHº, ΔS°, ΔG° were calcutated. Positive ΔHº and negative ΔG° were indicative of the endothermic and spontaneous nature of the adsorption. The  aforementioned resin shows the stability during the five cycles of adsorption-desorption and it’s  degradation was less than 3%

    Keywords: Adsorption, Rare earth elements, Cerium, lanthanum, Solvent impregnated resins, Extractor
  • M. Hasanzadeh, M. Amin Mozafari *, F. Khoshahval, R. Gharari, H. Esmaeili Pages 114-124
    The purpose of this paper is to investigate the possibility of using tubular fuel assemblies in Tehran Research Reactor (TRR) from the thermal hydraulic perspective. Tubular fuels have been used successfully in many Russian model research reactors in recent decades. The most important advantages of this fuel are higher neutron flux, more reactivity and less fuel loading compared to the current plate fuels. In this study, by selecting a tubular fuel assembly of IRT-4M type that is more geometrically compatible with the geometry and dimensions of the core grid plate, we modeled it using the Fluent software and also the RELAP5/Mod3.2 code. The thermal hydraulic parameters of this assembly have been calculated under the operating conditions of current MTR fuel. The results of the calculations showed that the maximum clad temperature in both calculation tools is sufficiently lower than 105°C, which indicates that without changing the current flow rate of the core, the heat produced in the tubular fuel can be well removed. Moreover, the maximum fuel temperature in tubular fuel is about 10°C lower than the maximum fuel temperature in the current standard fuel element, which is another advantage for this fuel type.
    Keywords: Tubular Fuel, Tehran Research Reactor, Thermal hydraulic, Fluent Software, RELAP5 Code
  • M. Askari *, J. Kochakpour, A. Taheri Pages 125-132
    Nowadays, due to the threats of radioactive materials, control of border and sensitive facilities is of particular importance. For this reason, every year the International Atomic Energy Agency publish a report on the theft, loss or lack of monitoring and control on the movement of the radioactive materials in some countries. Therefore, introducing new methods to deal with such threats is essential. One of the most effective systems for detecting radioactive materials and contaminants are radioactive portal monitors. In this study, the results of performance evaluation of large plastic scintillation detectors for use in this type of monitoring systems are presented. Initially, the design and construction of detection circuits, electronic and mechanical holders were done. Then, the functional tests of the device were performed using 60Co and 137Cs sources. Finally, the minimum detectable activity using this monitoring device was determined. The results of the tests to determine the minimum detectable activity of the system showed that it can detect a 60Co source with a minimum activity of 1 µCi at a maximum distance of 100 cm and a 137Cs source with a minimum activity of 2 µCi at a maximum distance of 75 cm. Regard to the obtained results, it was found that the developed monitoring system has the ability to detect the radioactive sources with good accuracy.
    Keywords: Radiation portal monitors, Plastic Scintillation, radiation sources, minimum detectable activity
  • M. Moonesi, A.R. Haghpeima *, S. Mohammadi Pages 133-138

    In this paper, Yrast spectrum and the ratio of the electromagnetic reduced transition probability, B(M1)/B(E2) has been calculated up to the spins 47/2+,33/2+ and 31/2+ for 185-187-189Os isotopes using projected shell model, respectively. In the B(M1)/B(E2) ratio were observed great drops in spins 39/2+, 33/2+ and 29/2+ that corresponds to decreases the nuclear rotation that can be the reason of band crossing of three quasi-particles with single-particle neutron band in yrast spectra. Finally, in general, it is observed that with increasing number of nucleons, the trend of increasing the ratio of electromagnetic transitions is the and for the second one only for 189Os isotope after spin 39/2+, rotation and magnetic properties of nucleus increases.

    Keywords: Yrast Spectrum, Reduced Electromagnetic Transition probability, Projected Shell Model
  • Gh. Shahhosseini *, A. Neissi Pages 139-147

    Induction of Gynogenesis in sturgeon is important, therefore, the aim of this study was gynogenesis inducing in Ship sturgeon Acipenser nudiventris by gamma radiation to the heterologous sperm of Persian sturgeon Acipenser persicus. At first, sperm was extracted, and in the next stage, irradiation was performed with doses of 0.45, 0.6, 0.75, 0.9 and 1.05 kGy. Then oocytes were obtained from fish and fertilized by different dosages of irradiated sperms and cold shock was used to ploidy inducing. Control group (fertilization of normal sperm and oocytes), hybrid (fertilization of normal Persian sturgeon sperm and ship sturgeon oocytes), haploid (fertilization of irradiated sperm and normal ship oocytes), and triploid (fertilization of ship sperm and oocytes with cold temperature shock) were considered. The fertilized eggs were transferred to the incubator until hatching and the percentage of fertilization and hatching was calculated after the evolutionary period in the incubation. DNA was extracted from different group’s larvae and the success rate of inoculation was determined using Afu9 and Afu68 microsatellite markers. The results showed that the 0.9 kGy group had a higher rate of fertilization and hatching (P <0.05). Inheritance assessment showed that gynogenesis was performed successfully in different groups. It can be concluded that gynogenesis in this fish has been done successfully and due to the higher efficiency, 0.9 kGy dose, it was recommended for this species gynogenesis.

    Keywords: Ship sturgeon, Gynogenesis, Gamma Ray, Afu9, Afu68 sequences
  • B. Salmassian, A. Rabiee *, M.R. Nematollahi, A. Pirouzmand Pages 148-157

    The risk assessment of local nuclear fuel melting in nuclear power plants (NPPs) due to its localized nature and the difficulty in accurate monitoring is of vital importance for safe operation of nuclear reactors. Experiences have shown that flow blockage accident without safety control rod axe man (SCRAM) can lead to local nuclear fuel melting which consequently affect the safety of NPPs. The purpose of this study is to analyze the transient states leading to local fuel melting based on ATWS-related events given in FSAR of the VVER-1000/V446 nuclear reactor including pump failure, local blockage, power level increasing and their combinations. In this work, a coupling framework is first developed based on the MCNPx and the COBRA/EN codes. After validation with available data, the results showed that despite 18% deviation from the mass flow rate reduction limitation, 470 kPa from the channel pressure drop limitation, and 204K from the clad temperature limitation in the most pessimistic situation, the reactor SCRAM does not occur. However, in these conditions (where SCRAM does not occur), 70% void fraction for 12 minitues is observed in some channels. Therefore, there may be dry spots and local melting of fuel in normal operational and ATWS conditions that need to be identified. According to the results, the occurrence of the void fraction above zero is locally expectant and an appropriate monitoring system should be used to identify weakness points of the system.

    Keywords: Local melting accident, Un-scrammed ATWS, VVER1000, COBRA, En, MCNPX
  • M. Abdollahi Dargah, M. Nohekhan, Z. Rafiei-Sarmazdeh, F. Rezazadeh Azari, N. Beigmohammadi, M. Bakhtiyari Ramezani * Pages 158-166

    In this paper, the effect of cold plasma treatment on the removal of amoxicillin from its aqueous solution is investigated. First, the atmospheric cold plasma system made based on the dielectric barrier discharge.  The geometry of this system is cylindrical and air plasma generates with AC electrical discharge at atmospheric pressure. The treatment was performed in such a way that the liquid was flowed in a thin layer on the surface of the internal electrode of the plasma reactor and was subjected to plasma at different times from 5 to 120 minutes. Hear, for experiments, 3 liters of amoxicillin solution with an initial concentration of 100 mg/lit was used. Then, the aeration effect was investigated by simultaneous injection of oxygen gas. In this work, the analysis was performed using HPLC. The results showed that after 120 minutes of treatment, the concentration of amoxicillin decreased by about 88% and the synergy of oxygen gas improved the degradation process by about 13%. Therefore, high-energy electrons and oxidizing species produced in the cold plasma system can well degrade amoxicillin. It is predicted that with this method, water can be free of medicinal compounds, without the need to use chemicals or filtration.

    Keywords: Cold plasma, Dielectric discharge barrier, Amoxicillin, HPLC
  • F.S. Tahsildaran, A.H. Farahbod *, R. Malekfar Pages 167-173

    In this article, the behavior of a short pulse, pre-ionized flashlamp for pumping the laser-induced plasma has been experimentally studied. The total discharged energy is nearly 2 joules to generate 1 microsecond optical pulses. For this means, an especially designed discharge circuit with a single high voltage switch where consists of three trigatron switches in series was implemented. The observations show that the flashlamp doesn’t obey the classical Goncz’s V-I characteristics with a constant  under experimental conditions. The flashlamp behavior can be more suitably described with a Freundlich’s equation. Moreover, the parameter is a function of the discharge current with a different behavior on the leading and falling edges of the current pulse. The shortest flashlamp optical pulses were achieved with about 5 microseconds delay time among the pre-ionization and the main discharge of flashlamp.

    Keywords: Flashlamp, Pre-ionization, Freundlich’s equation, Trigatron switch
  • S. Yousefi-Nasab *, S.J. Safdari, M. Khajenoori, M.H. Mallah, M.H. Askari Pages 174-183

    In the enrichment industry, it is very important to study the transport coefficients such as thermal conductivity, viscosity and diffusion coefficients of isotope gases such as xenon, tellurium hexafluoride and uranium hexafluoride. In general, there are two perspectives for studying the behavior of gas: the macroscopic and the microscopic perspective. The macroscopic model considers the behavior of a gas as continuous and the microscopic model, considers the gas as separate particles and for each particle, a position and velocity at a specific time. In this paper, the thermal conductivity, viscosity and diffusion coefficients of single-component, binary mixture, multicomponent and isotopic gases are investigated using the microscopic properties of gases. Then the values of these coefficients are determined for all isotopes of xenon, tellurium hexafluoride and uranium hexafluoride. The COT POD software has also been prepared by these relationships extracted for transport coefficients. Due to the lack of experimental results for isotopic validation, the results of microscopic relationships obtained from the software are compared with the experimental results of a mixture of different gases including helium and neon and then neon, argon and krypton multi-component systems. Results have a good agreement with each other.

    Keywords: Thermal conductivity coefficient, Viscosity coefficient, Diffusion coefficient, Isotopic gases, Multicomponent gases