فهرست مطالب

نشریه فناوری و انرژی هسته ای
پیاپی 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • خدیجه رضایی ابراهیم سرایی*، مهدی علیخانپور، کوروش بازاری جامخانه صفحات 1-12

    هدف از این پژوهش بررسی خواص دزیمتری اکسید منیزیم آلاییده با ناخالصی های لانتانید و ایندیوم و همچنین آلاییده با لیتیوم به عنوان یک ماده گرمالیان با حساسیت بالا و امکان دارا بودن پتانسیل لازم برای دزیمتری در دزهای بالا بود. تمام نمونه ها به روش احتراق محلول سنتز شدند و طبیعت بلوری آن ها به وسیله ی آنالیز پراش پرتو ایکس تایید شد. ریخت شناسی نمونه ها به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص شد و توزیع کروی ذرات با اندازه میانگین 158 نانومتر نشان داده شد. پاسخ گرمالیان اکسید منیزیم های آلاییده با لانتانید، ایندیوم و لیتیوم و پرتودهی شده با تابش گاما در دزهای 1 تا 12 کیلوگری اندازه گیری و مقایسه شد. منحنی گرمالیان نمونه ها ساختار پیچیده ای از خود نشان داد. در اغلب موارد، پاسخ گرمالیان مواد به پرتودهی تابش زیرخطی بود. محوشدگی گرمایی نمونه ها بررسی شد و نتایج قابل توجهی از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: دزیمتری، گرمالیان، اکسید منیزیم، فعال ساز، لانتانید
  • محمد موفق، محمدرضا عباسی* صفحات 13-26

    اصول طراحی راکتورهای SMR برای استفاده در زمین، دریا و فضا با یکدیگر متفاوت می باشند و کاربرد هر راکتور در هر بخشی از صنعت مستلزم طراحی های مخصوص ترموهیدرولیکی و نوترونیکی خاص آن شرایط می باشد. راکتورهای SMR مستقر در دریا و یا مورد استفاده در پیشران کشتی ها به دلیل برخورد امواج دریا به کشتی وشرایط اقیانوسی و یا شتاب گرفتن ناگهانی کشتی ، لازم است نوسانات ناشی از امواج و یا تغییرات سرعت را  تحمل نمایند. این نوسانات باعث وارد شدن نیرو به بدنه، متلاطم کردن کشتی و در نتیجه ایجاد حرکت های چرخش حول محورهای مختلف وبالا پایین رفتن کشتی می شوند. این حرکت ها را می توان به صورت مسقل  در راستای محورهای محورهای مختصات X، Y، Z  تحلیل نمود که به ترتیب به آن ها Surging، Swaying، Heaving، Rolling، Pitching، Yawing می گویند. در این پژوهش با مدلسازی حرکت های Heaving و Rolling توسط نرم افزار FLUENT به تحلیل و بررسی تغییرات ترموهیدرولیکی یک راکتور SMR دریا پایه پرداخته شده است.برای این منظور با در نظر گرفتن حرکات چرخشی در مختصات چرخشی و  استفاده از آنها برای بدست آوردن شتاب در مختصات ثابت نسبت به مدل سازی آثار حرکات چرخشی نوسانی با پریود و دامنه های مختلف اقدام گردید. از شبیه سازی عددی می توان نتیجه گرفت در صورتیکه هد پمپ بسیار زیاد باشد  نوسانات جریان سیال نسبت به آن زیاد  قابل اغماض بوده و می توان از آنها صرف نظر کرد در ضمن مدل سازی نشان می دهد نوسانات افت فشار در کانال دارای تغییرات مطابق با پریود حرکات چرخشی کشتی بوده لیکن به صورت سینوسی نمی باشد. باید اضافه نمود دامنه نوسانات تغییرات فشار داخل کانال با افزایش دامنه پریود چرخش کشتی افزایش می یابد اما با افزایش پریود چرخش به صورت قابل توجه افزایش نمی یابد. علاوه بر این مدل سازی نشان می دهد نوسانات افت فشاردر داخل کانال  بیشتر متاثر از تغییرات  فشار ناشی از جاذبه می باشد. نتایج  مسایل شبیه سازی  شده با جوابهای مراجع مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد  وبیانگر شبیه سازی صحیح این تحقیق می باشد.

    کلیدواژگان: SMR- ترموهیدرولیک-راکتورهای دریا پایه، -حرکت های Heaving و Rolling
  • حمید جعفری*، مجید خرسندی، حمیدرضا انصاری صفحات 27-38
    فیلتر های چهارقطبی، یک جز کلیدی از طیف سنج های جرمی هستند که یون ها را توسط نسبت به جرم به بارشان فیلتر می کنند به صورتی که تنها به یون های با نسبت جرم به بار خاص و برای هر نسبت معین ولتاژ، اجازه عبور می دهند. با استفاده از شبیه سازی چند فیزیکی می توانیم نگاه دقیق تری به این فیلتر ها داشته باشیم و تاثیر پارامترهای مختلف بر روی کارایی و عملکرد آن را مورد بررسی قرار دهیم. در این کار یک ارزیابی پارامتری بر روی یک ساختار چهار قطبی با استفاده از نرم افزار چند فیزیکی کامسول انجام شده است. از جمله این پارامترها، اثر تغییر شیب خط کاری، جابجایی یا تغییر ابعاد چشمه یونی و یا تاثیر نوسانات ولتاژ بر انتقال یون های مختلف می باشند. همچنین، رابطه بین جرم و ولتاژ های مستقیم و متناوب برای فیلتر جرمی چهارقطبی شبیه سازی شده، مشخص گردیده است.
    کلیدواژگان: فیلتر جرمی چهارقطبی، کامسول، احتمال انتقال یون، ولتاژ مستقیم و متناوب
  • فرشید طباخ* صفحات 39-46

    دستگاه های پلاسمای کانونی به عنوان چشمه های پالسی نوترون و گاما (و ایکس) نیازمند حفاظ بیولوژیکی هستند که به طور همزمان قادر باشد محیط و کارکنان را در برابر تمامی این تابشها محافظت نماید. در این مقاله قصد برآن است تا با استفاده از ترکیبات پلیمری برای یک دستگاه پلاسمای کانونی با انرژی 90 کیلوژول حفاظ بیولوژیکی طراحی شودتا دز جذبی در بافت نرم را تا میزان زمینه کاهش دهد و پارامترهای بحرانی در این حیطه از تحقیقات را مورد بحث قرار دهد. لذا به منظور حصول اطمینان از نتایج محاسبات مرتبط با این تحقیق با بهره مندی از دو کد مونت کارلو، MCNPX و GEANT4 انجام گردیده است. ترکیب پلیمری مورد بحث حاوی درصد های متفاوت بور-10 (10B) که با پلیمر بدون بور مقایسه شده و در ضمن دو چگالی مختلف برای این ترکیبات در نظر گرفته شده است. قدرت چشمه بر اساس مقادیر تجربی اندازه گیری شده از دستگاه "دنا" در نظر گرفته شده است که برابر 108 نوترون در هر پالس بوده که منجر به دزی در حدود   100 میکروسیورت بر ساعت  در فاصله 3 متری از دستگاه می شود. نتایج کاهش دز پس از حفاظ گذاری بر اساس میزان دز جذبی در بافت نرم که مشابه ترکیبات بدن انسان صورت گرفته است. گاماهای ثانویه ناشی از جذب تابشی نوترون در محاسبات مورد بررسی دقیق قرار گرفته تا خطرات تابش به حد اقل برسد. کدGEANT4 در این تحقیق هم به منظور مقایسه با MCNPX به کار گرفته شده است و هم ما را قادر خواهد کرد از میزان و نوع اندرکنش های نوترون که منجر به تولید تابشهای ثانویه می شود به طور کمی و کیفی آگاهی بیابیم. محاسبات به گونه ای بوده تا نتایج به دست آمده دز را تا دز زمینه که معادل  0/1 میکروسیورت بر ساعت است کاهش دهد. محاسبات دز با دو روش تحلیلی محاسبه شده است، استفاده از انرژی های انباشته شده نوترون و گاما در بافت نرم و تبدیل آن به دز و همچنین روش استفاده از ضرایب تبدیل شار-به-دز استاندارد ANSI/ANS جهت مقایسه و افزایش اعتبار نتایج.

    کلیدواژگان: حفاظ پلیمری نوترون های گداخت، ترکیبات پلیمری بور دار، عوامل بحرانی حفاظ، کدهای مونت کارلو، GEANT4، MCNPX
  • روح الله عادلی*، بهروز رکرک صفحات 47-52

    ملاحضات پرتویی به عنوان مهم ترین پارامتر در راه اندازی و تجهیز سیستم نوترون رادیوگرافی (NR) در راکتور تحقیقاتی تهران بوده است. در بهره گیری از یک حفاظ کامپوزیتی بهینه جهت حفاظ سازی نوترون در شاتر، انتخاب جاذب نوترونی و همچنین جنس بستر بسیار مهم است. بدین منظور در میان ذرات جاذب نوترون، بور و همچنین رزین اپوکسی به دلیل خواص ویژه ای که دارند بسیار مورد توجه می باشند. در این مطالعه قدرت حفاظ سازی نوترونی چهار ترکیب مهم از عنصر بور شامل کاربید بور، نیترید بور، اکسید بور و اسید بوریک برای نوترون های حرارتی به روش تحلیلی محاسبه شدند. همچنین به روش شبیه سازی مونت کارلو، چینشی خلاق، به منظور تولید یک حفاظ نوترونی با کارایی بالا معرفی شد. نتایج بیانگر کارایی بالای استفاده از جاذب کاربید بور در مقایسه با دیگر ترکیبات بوردار و همچنین شیب افزایشی غلظت ذرات جاذب نوترونی در بهبود قدرت حفاظ سازی شاتر خواهد داشت

    کلیدواژگان: : نوترون رادیوگرافی، شاتر، حفاظ نوترونی، کامپوزیت پلیمری، اپوکسی
  • مجید عابدی مصیر*، مهدی آقائی مغانلو، قاسم الله یاری زاده صفحات 53-63

    امروزه جداسازی به روش غشاء جایگاه مهم و کاربرد وسیعی در صنعت دارد. یکی از مهمترین روش ها جهت جداسازی گازی از یکدیگر، جداسازی به وسیله غشاء می باشد. مطالعات بر روی غشاء جدا از هندسه و قطر و ضخامت روزنه ها، می تواند بر روی جنس غشاء نیز صورت پذیرد. با توجه به اینکه در اعداد نادسن بالا به ازای ورودی خوراک مشخص، جداسازی بیشتر و موثرتری شکل خواهد گرفت، با انتخاب غشایی که قابلیت کارکرد در دماهای بالا را دارا می باشند، امکان افزایش جداسازی وجود خواهد داشت. بنابراین عموما در صنایع جداسازی گازی به روش غشاء استفاده از غشاء های سرامیکی که قابلیت کار در دمای بالا را دارند بهتر و بهینه تر خواهد بود. در این نوشته، از دو گاز SF6 و VF6 به عنوان دو جزء سبک و سنگین با درصد جرمی یکسان جهت مدل سازی سیستم پخش گازی استفاده شده است. به دلیل اینکه اعداد نادسن سیستم تقریبا بالاست و رژیم جریان گذرا بر سیستم حاکم است از روش DSMC که روشی بر پایه معادلات بولتزمان و مونت کارلو می باشد؛ استفاده شده است. برای بررسی تاثیر دما غشاء بر مقدار نهایی جداسازی این سیستم از چهار دمای 310، 350، 450 و 800 کلوین با شرایط و ورودی های برابر استفاده شده است تا تاثیرات افزایش دما بر عدد نادسن و در نهایت میزان جداسازی مورد ارزیابی قرار گیرد. در نتایج نشان داده خواهد شد که با افزایش دما، تغییرات غناء پسماند و محصول نسبت به گاز ورودی بیشتر خواهد بود و عملا جداسازی موثرتری در دماهای بالا صورت خواهد گرفت. لذا در صنایع استفاده از غشاء های سرامیکی و عموما غشاءهایی که قابلیت کار در دماهای بالا را دارند نسبت به سایر غشاءها به صرفه تر خواهد بود و با طی آبشار و مراحل کمتری به غناء نهایی خواهد رسید که این امر باعث می شود تا هزینه راه اندازی کاهش یابد.

    کلیدواژگان: غشاء متخلخل، شبیه سازی مستقیم به روش مونت کارلو (DSMC method)، سیستم پخش گازی
|
  • K. Bazari Jamkhaneh *, M. Alikhanpoor, Kh. Rezaee Ebrahim Saraee Pages 1-12

    The goal of this study was to investigate the dosimetric properties of magnesium oxide doped with lanthanide and indium impurities and also co-doped with lithium as a high sensitivity thermoluminescence material and its possible potential for high dose dosimetry. All the samples were synthesized by the solution combustion method and their crystalline nature was confirmed by using x-ray diffraction analysis. The morphology of the samples was characterized by scanning electron microscopy and it showed spherical particle distribution with average diameters of 158nm. Thermoluminescence response of magnesium oxide doped and co-doped with lanthanide, indium, and lithium exposed to gamma radiation within the dose range of 1 to 12kGy was measured and compared. Thermoluminescence glow curve of the samples showed a complex structure. In most cases, the thermoluminescence response of the materials to the exposed radiation was sublinear. Thermal fading of the samples was investigated and showed the remarkable result.

    Keywords: Dosimetry, Thermoluminescence, Magnesium oxide, activator, lanthanide
  • Mohammad Movaffagh, Mohammadreza Abbasi * Pages 13-26

    There is different approach for design of SMR reactors; these reactors may be built on land or on a floating platform. Implementation of each reactor in different industrial field must satisfy specific thermal and neurotic requirements. Ocean base SMR reactors are involved with sea waves, ocean conditions and sudden accelerations. Therefore, marine reactors are under the action of inertia force induced by the variable winds and dynamic ocean waves. These forces causing rolling and displacement of marines in different directions and rectors need tolerate the wave oscillations. The ship oscillations may treated about every axis x, y, z, independently. The ship motions include heeling, heaving, rolling, pitching, yawing, swing and surging motions. In this paper heaving and rolling motion using FLUENT code are treated and the thermos-hydraulic parameter investigated. Defining angular motion in non-inertia frame and obtaining acceleration in inertia frame, one may simulate numerically rolling and heaving motion along various amplitudes and periods. Simulation indicates that for a certain flow in an open loop and initial flow rate, amplitudes of the relative flow rate mainly depend on the relative magnitude of the pressure head against the oscillatory pressure drop. The solutions show the relative flow rate of the opened loop fluctuates periodically but not sinusoidally because that the oscillatory pressure drop is non-sinusoidal. The fluctuation amplitude increases evidently as the rolling amplitude increases, while increases slightly as the rolling period increases. For the opened loop, the oscillatory pressure drop is mainly due to the change of the gravitational pressure drop. The modelling results are in good agreement with benchmarks.

    Keywords: SMR, thermohydraulic, sea based reactor, Heaving, Rolling
  • Hamid Jafari *, Majid Khorsandi, Hamidreza Ansari Pages 27-38
    Quadrupole mass filter device is a key component in mass spectrometers which analysis ion particles based on their mass to charge ratio; this mean by applying a specific potential on the instrument, crossing most of ions diverge and lost and just some are survived through crossing mass filter. Using multi-physics simulation, one may obtain deep knowledge on performance of the filter and investigate the effect of different variable parameters on operation of the instrument. In this paper by implementing COMSOL multi-physics software the impact of operating line slope stability, ion beam position displacement, and oscillation of potential field on ions filtering is investigated.
    Keywords: Quadrupole mass filter, COMSOL, Ion transmission probability, AC&DC Voltage
  • Farshid Tabbakh * Pages 39-46

    For shielding properties improvement, different percentages of boronated compound for two low and high densities were analyzed and the dose-rate in soft tissue have been calculated to decrease the risk for the operators and nearby peoples. The calculations have been performed by means of GEANT4 and MCNPX Monte Carlo codes for two different densities and two different percentages of B-10 and compared to boron-free compound. The parameters such as density, B-10 weight fractions, radiative captures and secondary gamma-ray generation have been analyzed to determine the critical items in these kinds of problems. The secondary gamma-ray from neutron radiative capture as an important side effect in neutron shielding design have been included and discussed in this study utilizing the Geant4 outputs for detail information. The GEANT4 results also were used as evaluation and confirmation of MCNP results.The dose rate of 100 μSv/h at 3 m distance from DENA come from experimental value of neutron yield of 108 neutron per pulse which is much higher than back ground value. The calculations were performed to investigate the optimized compound and thickness to reduce the equivalent dose rate in tissue to the permitted level, 0.1 μSv/h. The dose-rate calculations were obtained by two methods for confirmation as well, the deposited energies of neutron and gamma in soft tissue and transferring them to dose values and also, using the flux-to-dose conversion coefficients from ANSI/ANS standards.

    Keywords: Fusion neutron shielding, polymeric boronated compounds, shield critical items, Monte Carlo dodes, MCNPX, GEANT4
  • Ruhollah Adeli *, Behrouz Rokrok Pages 47-52

    Radiation safety aspects had been as a high impact parameter in design and setting up of neutron radiography (NR) facility for Tehran Research Reactor (TRR). For designing an optimized composite shield for neutron shielding in shutter, selecting the neutron absorber and composite matrix are the key elements. For this purpose, boron among the neutron absorbents, and epoxy resin as a matrix, for its specific characteristics, are more concerned. In this investigation, thermal neutron shielding ability was calculated theatrically for four boron compounds, including boron carbide, boron nitride, boron trioxide and acid boric. Indeed, by using Monte-Carlo simulation an innovated setup was introduced with high efficiency for thermal neutrons shielding. The results indicate the high efficiency of boron carbide absorbent in comparison with other boron compounds, as well as utilizing an increasing gradient neutron absorbent concentration in neutron shielding ability.

    Keywords: Neutron radiography, Shutter, Neutron Shielding, Polymeric composite, Epoxy
  • Majid Abedi Masir *, Mahdi Aghaie, Ghasem Alahyarizadeh Pages 53-63

    Today, membrane separation plays an important role in the industry and is widely used in various industries. One of the most important methods for separating gas components from each other is the gaseous diffusion membrane separation. Studies on the membrane, apart from the geometry and diameter and thickness of the capillaries, can be applied to the kind of membrane. Given the fact that the however the Knudsen number increase, the separation will have occurred more and effective. Therefore, selecting membranes that are capable of operating at high temperatures will increase the Knudsen number and, as a result, increase separation factor. Therefore, generally, in the gas separation industry by membrane method, the use of ceramic membranes that are capable of working at high temperatures is preferable to other membranes. In this paper, two SF6 and VF6 gases are used as two components with the same mass percentage for modeling the gas diffusion system. Due to the fact that the Knudsen number of system are relatively high and the transient flow regime dominates the system, the DSMC method, a method based on the Boltzmann and Monte Carlo equations, is used. In order to investigate the effect of the membrane temperature on the final value of the separation of this system, four temperatures of 310, 350, 450 and 800 K were used with equal conditions and inputs to evaluate the effects of temperature increase on the number of particles and, finally, the separation factor. In the results, it will be shown that with increasing temperature, changes in the enrichment of the waste and product will be higher variation than the input gas, and more efficient separation will be practically done at high temperatures. Therefore, in industries using ceramic membranes and generally membranes that are capable of working at high temperatures, it will be more cost effective than other membranes, and through the cascade and fewer steps it will reach the final richness, which will cause the setup cost Decrease.

    Keywords: Porous membrane, Direct simulation Monte Carlo method, Gaseous Diffusion system