فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و پنجم شماره 1 (پیاپی 107، بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/10
  • تعداد عناوین: 20
|
  • زهرا شیری یکتا*، سید جلال حسینی، محمد ره گشای صفحات 1-11

    با توجه به اهمیت حذف یون استرانسیم موجود در پساب های هسته ای، در کار حاضر ضمن سنتز لیگاندهای هیدروکسی بنزآلدهید پروپیل تری اتوکسی سیلان (Si-HL3 (EtO)) و پیریدیل متیلیدین پروپیل تری اتوکسی سیلان (Si-L3 (EtO)) به بررسی خصوصیات نانو ذرات سیلیکای اصلاح شده با این لیگاندها به عنوان جاذب جامد در حذف یون استرانسیم از محلول آبی پرداخته شد و پارامترهایی مانند pH، زمان، جرم جاذب، دما و یون های مزاحم مورد آزمایش قرار گرفت. بررسی رفتار جذبی جاذ ب ها نشان داد با اصلاح سطح نانو جاذب توانایی آن در جذب یون استرانسیم در 6pH= از 31/6 % به 86 % و 11/22 % به ترتیب با استفاده از لیگاندهای Si-HL3 (EtO) و Si-L3 (EtO) افزایش می یابد. نتایج ایزوترم ها و سینتیک های جذب نشان داد که فرایند این جذب از ایزوترم لانگ مویر و مدل شبه درجه دوم تبعیت می کند. هم چنین مقادیر به دست آمده از پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که حذف استرانسیم از محلول آبی یک فرایند گرماگیر و مقادیر مثبت آنتروپی نیروی محرکه فرایند جذب است.

    کلیدواژگان: استرانسیم، نانو سیلیکا، لیگاند هیدروکسی بنزآلدهید پروپیل تری اتوکسی سیلان، اصلاح جاذب
  • محمدحسین صحافی، امید اخوان* صفحات 12-20

    در این مقاله، خواص ارتعاشی، ترموفیزیکی و ساختاری ترکیب نیترید توریم با استفاده از نظریه تابعی چگالی در چارچوب محاسبات اصول اولیه مورد بررسی قرار گرفتند. خواص ساختاری شامل ثابت شبکه، مدول حجمی و مشتق مرتبه اول مدول حجمی محاسبه و با داده های تجربی موجود مقایسه می شوند که هم خوانی رضایت بخشی مشاهد می گردد. نمودارهای طیف فونونی و چگالی حالت های ارتعاشی در امتداد مسیرهای پرتقارن به وسیله نظریه اختلالی تابعی چگالی محاسبه می شوند. تحلیل منحنی پاشندگی فونونی نشان می دهد که هیچ بسامد موهومی یافت نمی شود که بیان می کند ساختار بلوری در تعادل دینامیکی است. هم چنین، مشاهد می شود که یک گپ فونونی در فاصله 1-cm 154-300 برای این ترکیب وجود دارد. خواص ترمودینامیکی شامل دمای دبای، ضریب انبساط گرمایی، آنتروپی، مدول حجمی هم دما و ظرفیت گرمایی ویژه ارتعاشی توسط مدل شبه هماهنگ دبای تحت دما و فشار بالا ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهند که حجم سامانه در یک دمای ثابت با افزایش فشار کاهش می یابد در حالی که برای تمام فشارها، هنگامی که دما افزایش پیدا می کند، افزایش می یابد. ضریب انبساط گرمایی، با افزایش دما در یک فشار ثابت، افزایش پیدا می کند که بیانگر افزایش انتقال حرارت در شبکه بلوری است.

    کلیدواژگان: رآکتور هسته ای، سوخت توریمی، نظریه تابعی چگالی، خواص ترمودینامیکی، پاشندگی فونونی
  • علی کللی، داود نقوی دیزجی، ناصر وثوقی* صفحات 21-28
    امروزه در مبحث محاسبات رآکتورهای هسته ای مثل فرسایش و مدیریت سوخت، تحلیل گذرا و بازسازی توان میله های سوخت، به دنبال روش هایی جهت استفاده در کدهای محاسبات هسته ای هستند که علاوه بر دقت قابل قبول از هزینه و زمان محاسبات بهینه ای برخوردار باشند. در این پژوهش با گسسته سازی معادله پخش نوترون با روش نودال بسط شار جریان متوسط مرتبه بالا نشان داده می شود که این روش از زمان محاسبات بهینه و دقت قابل قبولی بهره می برد. گسسته سازی معادله پخش مستقیم و الحاقی نوترون، برای هندسه مربعی دوبعدی و در دو گروه انرژی انجام می شود و پس ازآن شبیه ساز قلب رآکتور -HACNEM3S توسعه می یابد. جهت راستی آزمایی، محاسبات برای قلب رآکتور D2BIBLIS- انجام شده و با مقایسه با مراجع معتبر، نتیجه می شود که با افزایش مرتبه بسط شار از چندجمله ای های درجه دو به چهار، متوسط خطای محاسبات از 67/9 % به 58/0% بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: شبیه ساز، محاسبات الحاقی، معادله پخش نوترون، هندسه چهار گوش، نودال بسط شار
  • حسین زایرمحمدی ریشهری، مجید زیدآبادی نژاد* صفحات 29-36
    غلاف سوخت های هسته ای یکی از مهم ترین اجزا رآکتور هسته ای محسوب می شود. این غلاف ها از آلیاژ زیرکونیم ساخته می شوند؛ اما این آلیاژ خواص ترمومکانیکی چندان مناسبی ندارند؛ لذا در این پژوهش سعی شده با تغییر مواد غلاف به کاررفته در رآکتور NuScale به یک غلاف با خواص نوترونیکی و ترمومکانیکی مناسب دست پیدا شود. تغییر در مواد به کاررفته در قلب رآکتور موجب تغییر در ضریب تکثیر موثر و طول بازه سوخت گذاری می گردد. در این پژوهش با شبیه سازی رآکتور NuScale که از غلاف M5 بهره می برد به عنوان رآکتور معیار و هم چنین شبیه سازی این رآکتور همراه تغییر غلاف با سه نوع دیگر آلیاژهای رایج که دو نوع آن آلیاژ زیرکونیم و یک نوع آن آلیاژ FeCrAl است، ضریب تکثیر موثر و طول دوره سوخت گذاری به عنوان مهم ترین نتایج نوترونیکی به دست آورده شد. نتایج نشان داد که این آلیاژهای زیرکونیمی با خواص ترمومکانیکی مختلف، تفاوت چندانی در مبحث نوترونیک قلب ندارند؛ ولی آلیاژ FeCrAl با داشتن خواص ترمومکانیکی عالی تاثیر منفی بر ضریب تکثیر موثر و طول دوره سوخت گذاری دارد. در نهایت به منظور جبران تاثیر منفی آلیاژ FeCrAl بر خواص نوترونیک دو راهکار استفاده شد که راهکار استفاده از FeCrAl به عنوان پوشش بر یک غلاف زیرکونیمی نتایج نوترونیکی خیلی خوبی را نشان داد.
    کلیدواژگان: غلاف های زیرکونیمی، آلیاژ FeCrAl، غلاف سوخت، رآکتور NuScale
  • محمد دانسی، محمدباقر فتحی* صفحات 37-45

    در ارتقاء آشکارسازهای کارامد برای آشکارسازی اشعه ایکس در تصویربرداری، تفکیک انرژی و اتلاف زمانی و هزینه ساخت از جمله ویژگی هایی است که ما را به طراحی آشکارساز نیمه هادی سوق می دهد. دیود با بهره داخلی کم (LGAD) با داشتن تقویت کنندگی داخلی این امکان را می دهد که در میدان کافی، فرایند تکثیر داخلی را با شتاب دادن به حامل ها، انرژی لازم برای یونیزاسیون و تولید حامل های ثانویه برای تولید بهره بهتر (نسبت سیگنال به نویز بیش تر) و هم چنین بازده زمانی بیش تر (در محدوده نانوثانیه) فراهم کند. در این مقاله، آشکارساز سیلیکونی LGAD را با نرم افزار سیلواکو با اعمال ولتاژ بایاس معکوس و تابش در محدوده نور مریی تا اشعه ایکس شبیه سازی کردیم. در این شبیه سازی، روش نیوتن و گامل به کار رفت؛ در روش نیوتن، یکی از سازوکارهای برهم کنش اشعه با ماده را متغیر و باقی آن ها را ثابت در نظر می گیرند ولی در روش گامل، تمامی سازوکارها به طور هم زمان حل می شود. در بازه طول موج در محدوده اشعه ایکس، جریان الکترونی در این آشکارساز از مرتبه 4-10 آمپر است و با افزایش انرژی این جریان کاهش می یابد. جریان تاریک از مرتبه 6-10 آمپر است. با اعمال نور مریی با طول موج 0/45 میکرومتر و شدت 1V/cm2، جریان آشکارساز در حدود 4-10×6/5 آمپر به دست آمد. به ازای طول موج اشعه ایکس 5-10×1/0 میکرومتر و شدت 108V/cm2، جریان آشکارساز 4-10×3/5 آمپر به دست آمد. با توجه به زمان پاسخ سریع این آشکارساز و جریان در محدوده میکروآمپر، آشکارساز مزبور گزینه مناسبی برای آشکارسازی اشعه ایکس است. هم چنین این آشکارساز عملکرد خوبی در محدوده نور مریی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: اشعه ایکس، تصویربرداری، آشکارساز، حسگر کم بهره بهمنی
  • زینب بیات، نسیم وحیدفر، الهام سعیدزاده*، مهدی صادقی، سعید فرزانه فر صفحات 46-52
    لنفوسینتی گرافی یکی از رایج ترین و مهم ترین روش های شناسایی تشخیص زود هنگام سرطان پستان در دنیا می باشد. از بین رادیوداروهای رایج برای این منظور [99mTc]Tc‐phytate نتایج قابل توجهی در تشخیص لنف نودهای درگیر متاستاتیک آگزیلاری قبل از جراحی سرطان پستان را نشان داده است. نظر به این که نیمه عمر رادیونوکلویید 67Ga بیش تر از 99mTc (25/78 ساعت در مقایسه با 6 ساعت) است تولید و ارایه رادیوداروی جایگزین [99mTc]Tc‐phytate که شامل رادیونوکلویید 67Ga باشد از نظر امکان افزایش بازه زمانی مطالعاتی و انجام پروسه جراحی بسیار حایز اهمیت خواهد بود. در این مطالعه فیتیک اسید با 67Ga نشان دار شد. خلوص رادیوشیمیایی رادیوداروی حاصل با استفاده از روش کروماتوگرافی لایه نازک رادیواکتیو 99 % محاسبه گردید. پایداری ترکیب حاصل در سرم خون انسانی بسیار رضایت بخش و در طول سه روز بیش از 89 % برآورد گردید. در مطالعات پیش بالینی نشان داده شد روش دفع رادیودارو عمدتا کلیوی می باشد. نهایتا دزیمتری تخمینی انسانی بر اساس داده های پیش بالینی مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: لنفوسینتی گرافی، رادیودارو، سرطان پستان، غدد لنفاوی
  • روح الله آهنگری شاهدهی*، مرتضی عبدالعلی زاده صفحات 53-60

    در این تحقیق رابطه سن و جنسیت انسان بر ریسک مرگ ناشی از سرطان در آزمون سی تی اسکن سر و گردن مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه بر روی جمعیت آماری انتخاب شده با سن و جنسیت مختلف که تحت سی تی اسکن سر و گردن قرار گرفته بودند، انجام گردید. جهت به دست آوردن میزان پرتوگیری بیماران از نرم افزار محاسباتی Impact Dose که در رایانه دستگاه مورد مطالعه نصب بود استفاده گردید. محاسبات ریسک مرگ ناشی از سرطان با توجه به میزان پرتوگیری و ضرایب تبدیل دز به ریسک مربوط به گزارش کمیته ارزیابی مخاطرات پرتوگیری (BEIR)، متناسب با سن و جنس بیمار، تخمین زده شد. با توجه به داده های به دست آمده و به کمک کد تحلیل آماری SPSS، ارتباط سن و جنسیت انسان بر ریسک مرگ ناشی از سرطان بررسی گردید. بررسی های انجام شده نشان داد که، جنسیت و سن با ریسک مرگ ناشی از پرتوگیری رابطه معناداری دارد. به طوری که احتمال یا خطر مرگ در پرتوگیری سی تی اسکن سر و گردن، در زنان بیش تر از مردان، به ترتیب 32 و 27 نفر درمیلیون برآورد شده است. هم چنین ریسک مرگ ناشی از پرتوگیری به شدت به سن انسان ارتباط دارد. به طوری که هرچه سن بیمار کم تر باشد احتمال یا ریسک مرگ ناشی از پرتوگیری بیش تر است.

    کلیدواژگان: ریسک مرگ، سی تی اسکن، سرطان، پرتوگیری، SPSS
  • امیر موافقی*، مهدی میرزاپور، عفت یاحقی، بهروز رکرک، کوثر نومیدی پیرپشته، بهنام آرضابک صفحات 61-68
    پرتونگاری بردهای الکترونیکی برای شناسایی مدارات، نحوه اتصالات و خرابی آن ها و هم چنین ساخت مجدد کاربرد زیادی در مهندسی الکترونیک دارد. در این روش با عبور پرتو ایکس از بردهای یک یا چندلایه نحوه اتصالات آن ها و چگونگی چینش قطعات و لایه های درونی مشخص می شوند. بررسی ها نشان می دهد که به علت پراکندگی پرتو ایکس و ضخامت کم اتصالات مسی روی بردها و ابعاد کوچک اجزای الکترونیکی در پرتونگاره ها مات شدگی وجود دارد. در این تحقیق برای بالا بردن کنتراست از روش تغییرات کامل اصلاح شده (MTV) با گرادیان متناوب که یک روش تکراری بر اساس تغییرات گرادیان در تغییرات کامل است استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با اجرای الگوریتم MTV روی پرتونگاره های بردهای مختلف کنتراست افزایش یافته و علاوه بر مشخص تر شدن اتصالات مسی، اجزای داخلی قطعات الکترونیکی نیز واضح تر شده اند. از نظر متخصصین حدود 20 تا 40 % بهبود کنتراست در تصاویر بازسازی شده دیده می شود. این اطلاعات می تواند در شناسایی و تعمیر و یا ساخت بردها در مهندسی معکوس استفاده شود.
    کلیدواژگان: پرتونگاری صنعتی، مهندسی معکوس، برد الکترونیکی، روش تغییرات کامل اصلاح شده، پردازش تصویر
  • سید میلاد میرعماد*، بابک شیرانی بیدآبادی صفحات 69-78
    دستگاه پلاسمای کانونی می تواند به عنوان یک مولد اشعه ایکس در کاربردهای رادیوگرافی استفاده شود. تابش ایکس سخت این دستگاه پس از چند ده نانو ثانیه نسبت به لحظه ی وقوع پینچ، در بازه ی زمانی ns 150-100، گسیل می شود. پالسی بودن گسیل تابش ایکس در این دستگاه باعث می شود که روش های مرسوم آشکارسازی و طیف نگاری، جهت مشخصه یابی تابش ایکس چندان مفید نباشد. در این مقاله از روش طیف نگاری پسیو، با استفاده از فیلم رادیوگرافی به همراه فیلترهای تضعیفی آلومینیمی، برای طیف نگاری تابش ایکس پالسی دستگاه پلاسمای کانونی 1UIPF- استفاده شد. در این روش، از مقادیر دز ثبت شده بر روی فیلم ها برای تعیین طیف تابش ایکس استفاده شده است. برای رسیدن به این هدف، از تکنیک شبکه عصبی استفاده و آموزش شبکه مذکور توسط داده های به دست آمده از شبیه سازی با کد MCNPX انجام شد. نتایج نشان داد که طیف تابش ایکس پالسی گسیلی از دستگاه 1UIPF- در شرایطی که آند مرکزی دارای غلاف و تونهاده ی مسی است و هر شات در ولتاژ کاری kV 21 و با تزریق گاز هوا تا فشار mbar 9/0، انجام می شود، دارای بازه ای بین keV 50-6 است که تقریبا در keV 8 دارای مقدار بیشینه می باشد. انرژی میانگین طیف نیز برابر keV 5/17 به دست آمد.
    کلیدواژگان: دستگاه پلاسمای کانونی، تابش ایکس پالسی، طیف نگاری پسیو، شبکه عصبی، MCNPX
  • قهار خالقیان، نرگس بیگ محمدی*، نادر مرشدیان، مجتبی نوحه خوان، بهزاد رضایی فرد صفحات 79-87
    تکنولوژی زباله سوز پلاسمایی یکی از روش های قطعی امحاء کم خطر می باشد. در این مقاله طراحی و ساخت سامانه زباله سوز پلاسمایی با استفاده از فرایند گازی سازی توسط مشعل پلاسما دنبال شده است. به منظور امحاء زباله های جامد شهری پیاده سازی شعله قوس پلاسمای DC انجام گردید. طراحی و ساخت الکترودهای مشعل و نحوه قرارگیری آن به گونه ای است که وقتی زباله بر روی شعله پلاسما از طریق دهانه بالایی وارد می شود، در معرض دایمی آن قرار می گیرد. به این ترتیب علاوه بر اختلاط بهتر واکنش دهنده ها با پلاسما، عملکرد پایدار و کنترل بهتر، فرسایش کم تر است. در این سیستم به دلیل دمای پردازش بسیار بالا، حذف پسماندهای سمی و آلوده امکان پذیر می باشد. به منظور مشخصه یابی، تحلیل و شناسایی گونه ها و رادیکال های پلاسمای مشعل و هم چنین تعیین دمای برانگیختگی الکترون از طیف سنج نشرنوری استفاده گردید. در طیف نشری، گونه های اتمی و رادیکالی مانند NO، N، N2، O و رادیکال OH تشخیص داده شد. با استفاده از شرایط تعادل ترمودینامیکی و روش بولتزمن دما نیز برابر 38/5 الکترون ولت تخمین زده شد. ترکیبات گاز متصاعدشده خروجی توسط روش کروماتوگرافی گازی شامل گازهای CO، CO2، N2، O2 و N2O گزارش گردید.
    کلیدواژگان: زباله سوز پلاسمایی، گازی سازی، الکترودهای مشعل پلاسما، طیف سنج نشرنوری، کروماتوگرافی
  • محمدعلی معصوم پرست کتک لاهیجانی، سهیل خوشبین فر* صفحات 88-98
    استفاده از گرادیان چگالی توانی اولیه برای پلاسما باعث می شود تا آهنگ رشد اختلالات به صورت نسبتا آهسته و غیرنمایی خود را نشان دهد، در حقیقت چگالی توانی به کاهش سرعت رشد اختلال در طول مرحله ی شتاب دهی کمک می کند. بر اساس شواهد تجربی با انتخاب توان بزرگ تر از 2 برای چگالی توانی، مشاهده می شود که در نزدیکی لحظه ی مکث آنی تغییرات چگالی به سرعت با افزایش نما کاهش می یابد. برای 3=n دامنه ی اختلال در مقایسه با حالت یکنواخت (°=n) پنج برابر کاهش می یابد. در این پژوهش، گرادیان چگالی توانی به همراه اثر میدان مغناطیسی خارجی ایستا بر روی آهنگ رشد ناپایداری رایلی-تیلور در پلاسمای نایکنواخت تراکم ناپذیر و محصور بین دو صفحه ی z=0 و z=h به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. رابطه ی پاشندگی مساله به کمک خطی سازی معادلات MHD و با اعمال شرایط مرزی مناسب استخراج شد. نتایج نشان می دهند که آهنگ رشد ناپایداری به مولفه های افقی و عمودی میدان مغناطیسی و هم چنین پارامتر بی بعد (1، 5/0-، 1/5- =) λ*بستگی دارد، بیشینه ی ناپایداری در مقدار 1/5-= λ*رخ می دهد. به منظور مدیریت آهنگ رشد ناپایداری مشاهده می شود که ترکیب هم زمان میدان های مغناطیسی افقی و عمودی، پایداری سریع تری را برای سیستم عرضه می کند. با افزایش شدت میدان مغناطیسی خارجی ایستا دامنه ی مربع آهنگ رشد ناپایداری حدود 15 % و نقطه ی بحرانی به اندازه ی 58 % کاهش می یابد، این روند کاهشی در مقایسه با نتایج به دست آمده از چگالی نمایی بسیار آهسته می باشد. بنابراین طبق انتظار استفاده از ضریب نمای 3 برای چگالی توانی اولیه ی پلاسما باعث کاهش ملایم سرعت رشد اختلال می گردد که این، صحت محاسبات و نتایج به دست آمده را تایید می کند.
    کلیدواژگان: ناپایداری رایلی-تیلور مغناطیسی، معادلات MHD، پلاسمای نایکنواخت، گرادیان چگالی توانی، مدیریت آهنگ رشد ناپایداری
  • فاطمه بلوری نوین، محمد میرزایی*، رضا فقیهی، فریبا جوهری دها، صدیقه سینا، کمال حداد، حسن یوسف نیا صفحات 99-106
    در این مطالعه، یک مولد قلع-113/ایندیم-113m با ویژگی های مناسب و هزینه های معقول طراحی و ساخته شد که می تواند رادیوایزوتوپ ایندیم-113m را به شکل یونی برای اهداف نشان دارسازی تحویل دهد. برای محاسبات نظری از کدهای ALICE-91 ، TALYS-1.8 و  SRIM استفاده شد. جهت تولید قلع-113 به عنوان مادر ایندیم-113m، هدف ایندیم طبیعی در شتاب دهنده سیکلوترون MeV 30 پرتودهی شد. بازده نظری kBq 740 بر µAh برای تولید قلع-113 در سیکلوترون محاسبه گردید و نهایتا قلع-113 با بازده تجربی kBq 555 بر µAh تولید شد. کلرید زیرکونیم و HCl 0/05 مولار به ترتیب به عنوان جاذب ستون و حلال مولد مورد استفاده قرار گرفتند. بازده شستشوی مولد در یک دوره شش ماهه 82 درصد به دست آمد. خلوص رادیونوکلییدی ایندیم-113m شسته شده از مولد بیش تر از 99/9% و میانگین میزان شستشوی رادیونوکلیید مادر در حد نمونه های مشابه بود. مقدار یون های فلزی مزاحم موجود در محلول کم تر از ppm 0/1 بود. نتایج نشان داد که مولد تولید شده داخلی قلع-113/ایندیم-113m، دارای ویژگی های مناسب و اقتصادی بوده که رادیونوکلیید ایندیم-113m می تواند به شکل یونی برای اهداف نشان دارسازی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مولد قلع-113، ایندیم-m113، 8.1TALYS-، 91ALICE-، شتاب دهنده سیکلوترون
  • علی حسن بیگی، فاطمه عزیزیان*، محمدجعفر جعفری، سمیه رضائی صفحات 107-113
    سازوکار رایج شتاب د هی لیزری پروتون، شتاب دهی با میدان غلافی از پشت هدف (TNSA) است. در این کار هندسه هدف آلومینیمی به کار رفته در برهم کنش پالس لیزر شدت بالا با پلاسما مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. هدف، با نمایه پشتی پله‏ ای و نمایی با طول مقیاس‏ه ای متفاوت تا μm 0/85 به عنوان ورودی در کد شبیه ‏سازی دو بعدی ذره‏ای به کار رفته و نتایج توزیع انرژی پروتونی آن‏ها با هم مقایسه شده‏ اند. نتایج نشان می ‏دهد با تغییرات هموار پشت هدف، انرژی پروتونی کاهش یافته و این امر به علت کاهش دامنه میدان الکتروستاتیکی در پشت هدف است. به علاوه، یک طول مقیاس آستانه وجود دارد که با افزایش بیش تر این کمیت، انرژی پروتونی تغییر نکرده و توزیع انرژی‏ های باریکه پروتون تقریبا بر هم منطبق می ‏شوند. انتشار میدان عرضی لیزر و توزیع انرژی الکترونی یکسان برای دو هدف با سطح پشتی پله ‏ای و نمایی با طول مقیاس μm 0/67 نیز مشاهده شد.
    کلیدواژگان: انرژی قطع پروتون، شتاب دهی لیزری پروتون، طول مقیاس پشت هدف
  • پریسا فدایی، مجتبی باقرزاده* صفحات 114-125
    در کار حاضر اندازه گیری ایمپدیمتری یون اورانیل (+22UO) با استفاده از الکترود خمیر کربن مغناطیسی (MCPE) اصلاح شده با نانو ذرات مغناطیسی هیدروکسی آپاتیت (MNP/HAP) برای نخستین بار گزارش شده است. در این کار ابتدا نانوذرات مغناطیسی (MNP) سنتز شدند و سپس به روش هم رسوبی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت (HAP) روی آن قرار داده شدند. در ادامه سطح الکترود MCPE با MNP/HAP اصلاح شد و الکترود اصلاح شده (MCPE/MNP/HAP) به منظور جمع آوری یون های +22UO از محلول آبی به کار گرفته شد. اصلاح الکترود و برهم کنش آن با +22UO به روش های ولتامتری چرخه ای (CV) و مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی (EIS) در حضور دو ردیاب -4/-3]6[Fe(CN) و Q2PBQ/H پی گیری شد. تغییرات مقاومت ظاهری الکتروشیمایی الکترود (ایمپدانس) نسبت به غلظت +22UO در حضور ردیاب های الکتروشیمایی به عنوان سیگنال تجزیه ای انتخاب شد. بهترین پاسخ های ایمپدیمتری برای الکترود اصلاح شده با 100 میکروگرم از MNP/HAP، بعد از پیش تغلیظ به مدت 30 دقیقه در محلول +22UO با 7 PH و بعد از پیش تغلیظ به مدت 35 دقیقه در محلول +22UO با 6 PH، به ترتیب برای ردیاب های -4/-3]6[Fe(CN) و Q2PBQ/H به دست آمد. کارایی روش ایمپدیمتری در اندازه گیری اورانیل با استفاده از این الکترود با رسم منحنی کالیبراسیون در محدوده غلظت 10-10×1 تا 4-10×4 مولار +22UO برای هر دو ردیاب در محلول آبی نشان داده شد. حد تشخیصی برابر با 11‐10×58/7 و 11‐10×12/9 مولار +22UO و انحراف استانداری برای غلظت 7-10×1 مولار +22UO، با 5 بار تکرار، برابر با 82/0 % و 05/1 % به ترتیب برای ردیاب های -4/-3]6[Fe(CN) و Q2PBQ/H به روش ایمپدیمتری به دست آمد.
    کلیدواژگان: ایمپدیمتری، اندازه گیری اورانیل، نانودرات مغناطیسی، هیدروکسی آپاتیت
  • فرزاد وزیری علمدارلو، فاضل ضحاکی فر*، نفیسه سالک صفحات 126-133
    در این تحقیق، جاذب گرافن اکساید (GO) با روش هامرز اصلاح شده تهیه گردید و با آمینومتیل فسفنیک اسید عامل دار شده و به کارگیری آن در جذب یون های استرانسیم از محلول های آبی در فرایند ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی جاذب ها با TEM و FT-IR انجام گرفت. تصاویر TEM گرافن اکساید عامل دارشده نشان داد که ورقه های شفاف گرافنی به صورت موج دار تشکیل شده اند. هم چنین طیف FT-IR نشان داد که گرافن اکساید به خوبی با آمینومتیل فسفنیک اسید عامل دار شده و گروه های عاملی اکسیژن دار کاهش یافته است. برهم کنش پارامترهای pH، مقدار جاذب، و دما با استفاده از طراحی آزمایش روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفته است. مدل درجه دوم به خوبی با داده های آزمایشگاهی مطابقت داشت. نتایج نشان داد که خطای سیستماتیک در انجام آزمایش ها وجود ندارد و صحت سنجی مدل با آزمایش های تصادفی نشان دهنده خطای کم مقادیر پیش بینی شده توسط مدل بود. داده های سینتیکی با سه مدل شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و دو نمایی آنالیز شد و داده های آزمایشگاهی تطابق بهتری با مدل شبه مرتبه دوم داشت. نتایج تحقیق نشان داد که گرافن اکساید عامل دارشده با آمینومتیل فسفنیک اسید قابلیت خوبی برای جذب استرانسیم از محلول های آبی دارد.
    کلیدواژگان: گرافن اکساید عامل دار شده، استرانسیم، روش سطح پاسخ، آمینومتیل فسفنیک اسید، محلول آبی
  • صبا باصیری*، سید جابر صفدری، سید محمد قریشی، صادق یوسفی نسب صفحات 134-144
    در این مقاله به شبیه سازی سه بعدی اسکوپ درون روتور یک ماشین سانتریفیوژ گازی پرداخته شده است. شکل هندسی اسکوپ درون ماشین سانتریفیوژ، سه بعدی و انحنادار می باشد، در نتیجه جهت تحلیل رفتار صحیح جریان اطراف اسکوپ، شبیه سازی سه بعدی ضرورت دارد. به همین منظور با استفاده از نتایج این شبیه سازی، جریان اطراف دو اسکوپ محصول و پسماند به صورت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه بین نتایج شرایط عملیاتی فشار و دما، حاصل از شبیه سازی در ناحیه اسکوپ محصول و پسماند، مشاهده گردید که این مقادیر با فاصله اسکوپ از دیواره رابطه مستقیم دارند و مقادیر نیروی درگ در این دو ناحیه دارای اختلاف می باشند. بر اساس بررسی های صورت گرفته، دلایل اختلاف مقادیر نیروی درگ در نواحی اسکوپ محصول و پسماند؛ اثرات فشار، دما و سرعت مولکول های گاز است، که برآیند این اثرات به صورت مستقیم بر ضرایب انطباق ممنتوم و بر میزان اختلاف سرعت چرخشی سیال اطراف اسکوپ (محصول یا پسماند) و اسکوپ به ازای ارتفاع ، تاثیرگذار می باشد. هم چنین بر اساس نتایج به دست آمده، نیروی درگ اسکوپ محصول برابر با 2140 دین و مقدار نیروی درگ اسکوپ پسماند برابر با 1860 دین تعیین شدند.
    کلیدواژگان: ماشین سانتریفیوژ، محرک اسکوپ، OpenFoam، حلگر dsmcFOAM. شبیه سازی سه بعدی
  • سید منصور طباطبائی، جمال الدین یزدان پناه*، علیرضا حفظ الصحه صفحات 145-154
    در این مقاله ابتدا به شرح اجمالی دستگاه ساخته شده مولد پلاسمای القایی 56.13ICP- (فرکانس کاری  MHz56/13) که شامل دو مشعل تحت خلا و فشار اتمسفری می باشد، می پردازیم. سپس با تمرکز بر عملکرد مشعل تحت فشار خلا، مشخصه یابی دمایی پلاسما و وقوع پدیده گذار از مد E به H در اثر تغییر پارامترهای آزمایش شامل فشار اولیه و توان اعمالی بر روی پلاسما مورد بحث قرار می گیرند. بر اساس اندازه گیری های طیف سنجی انجام شده برای گاز آرگون در فشارmbar  4 و به ازای توان ورودی RF W400 دمای تحریک الکترونی پلاسما به روش ترسیم بولتزمن حدود 11636 به دست آمد. هم چنین، با استفاده از معادلات حاکم بر میدان های الکترومغناطیس در پلاسمای ICP، تصحیحات امپدانس سیستم در اثر استتار پلاسما و هم چنین رابطه توان جذب شده با چگالی پلاسما و فشار زمینه به دست آمده است. بر اساس این روابط، رفتار منحنی های بار مورد تحلیل قرار گرفت و بروز پدیده گذار از مد E به H در این منحنی ها استنتاج گردید.
    کلیدواژگان: مشعل ICP، گذار مد E به H، دمای پلاسما
  • سمانه ضیاپور، خالق خشنودی* صفحات 155-167
    دو کانسار فسفریت پاقلعه و گدوک در سازند جیرود (دونین بالایی) در شمال شرق فیروزکوه در حوزه البرز مرکزی مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات میکروسکوپی نشان داد که فلویورآپاتیت کانی اصلی فسفاته به همراه باطله های اصلی کلسیت و کوارتز است. میزان P2O5، اورانیوم و ΣREE در فسفریت پاقلعه به ترتیب در محدوده 5/35 تا %2/41، 8/4 تا 4/6 و 623 تا 2/803 پی پی ام و در گدوک در محدوده 3/12 تا %1/41، 7/4 تا 8/7 و 2/369 تا 8/784 پی پی ام متغیر است. الگوی عناصر نادر خاکی بهنجارشده فسفریت های فیروزکوه نسبت به ترکیب شیل پساآرکین استرالیا، الگوی محدب بدون ناهنجاری مشخص سریم را نشان می دهدکه بیانگر وجود شرایط فاقد اکسیژن در محیط دیاژنزی تشکیل فسفریت است. مطالعات کانی شناسی، زمین شیمی و همبستگی مثبت REEها با P2O5 و CaO نشان می دهد که کانی فلویور آپاتیت میزبان اصلی REE در فسفریت های فیروزکوه است. عدم غنی شدگی اورانیوم در فسفریت های فیروزکوه احتمالا به دلیل عدم وجود سنگ منشا مناسب دارای اورانیوم قابل آبشویی در خشکی بوده است یا اینکه عدم غنی شدگی اورانیوم می تواند ناشی از شرایط اکسیدان ضعیف اولیه طی فسفات زایی باشد که مانع از تبدیل U+6 محلول در آب دریا به U+4 شده است و اورانیوم نتوانسته جانشین کلسیم در شبکه آپاتیت شود.
    کلیدواژگان: فسفریت فیروزکوه، فلوئورآپاتیت، اورانیوم، عناصر نادر خاکی، سازند جیرود، البرز مرکزی
  • محمدحسن خراسانی زاده*، سجاد شاه ملکی، فایزه رحمانی صفحات 168-175

    بلور CsI:Tl یک آشکارساز سوسوزن است که در کاربردهای مختلفی از جمله طیف سنجی، دزیمتری، تصویربرداری پزشکی و... استفاده می شود. ویژگی های این بلور مانند عدد اتمی، خلوص و چگالی بالا، باعث توجه بیش تر به آن شده ولی علی رغم این مزایا، وجود پدیده پس تاب در طیف گسیلی آن باعث محدودیت استفاده از CsI:Tl می شود. جهت کاهش پدیده پس تاب، از عناصر مختلفی به عنوان افزودنی دوم استفاده گردیده است. با توجه به تاثیر کاتیون های لانتانید با دوبار مثبت بر کاهش پدیده پس تاب، در این پژوهش، عناصر +2Tm و Eu  به بلور CsI:Tl اضافه گردیده و منحنی درخشندگی گرمالیانی بلور (آهنگ گرمادهی C/sec 10)، پس از پرتودهی نمونه ها به مدت 2 ساعت با چشمه Sr90 اندازه گیری گردید. هم چنین فرض گردید که منحنی درخشندگی بلور CsI:Tl از سینتیک مرتبه اول و منحنی درخشندگی حاصل از بلور CsI:Tl در حضور Eu و +2Tm از سینتیک مرتبه دوم تبعیت می نماید. سپس با استفاده انرژی فعال سازی به دست آمده از برازش منحنی های درخشندگی با معادلات سینتیک مرتبه اول و دوم، منحنی های درخشندگی موجود، به قله های منفرد تشکیل دهنده خود، تفکیک شدند و نتیجه نشان داد که اضافه نمودن افزودنی دوم، باعث کاهش سهم عنصر Tl در تشکیل منحنی درخشندگی و جابه جایی آن به سمت دماهای بالاتر به دلیل افزایش انرژی فعال سازی شده و هم چنین قله جدید ناشی از افزودنی دوم در دماهای پایین ایجاد می شود. شدت قله های جدید نسبت به قله ناشی از تالیم کم تر بوده است که علت آن انرژی فعال سازی بالای ترازهای ایجاد شده توسط عنصر Eu و +2Tm در ساختار بلور است که مانع آزادسازی الکترون ها در دماهای پایین می گردد. از مقایسه قله ناشی از عناصر Eu  و+2Tm می توان نتیجه گرفت عنصر +2Tm نسبت به عنصر Eu دام های عمیق تری ایجاد نموده، بنابراین تاثیر عنصر +2Tm بر کاهش پدیده پس تاب در بلور CsI:Tl به مراتب بیش تر از تاثیر عنصر Eu است.

    کلیدواژگان: بلور CsI:Tl، کاهش پدیده پس تاب، افزودنی دوم، Eu، Tm
  • پژمان یوسف پور لالمی، شاهین صنایع حجری*، سارا زارعی، فرشاد قاسمی، فریدون عباسی دوانی صفحات 176-184
    گسترش روزافزون کاربردهای باریکه الکترونی انگیزه مضاعفی برای پژوهش در حوزه طراحی و ساخت تفنگ های الکترونی ایجاد کرده است. علاوه بر انرژی و جریان، کیفیت باریکه (گسیلندگی عرضی) نیز در تعیین گستره ی کاربردی تفنگ نقش بسزایی دارد. در این مقاله، طراحی تفنگ الکترونی با جریان بزرگ و کیفیت مطلوب به منظور استفاده در شتابگر خطی الکترون پرتوان به عنوان چشمه ذرات ارایه شده است. در این طراحی تلاش شده است با درک فیزیک عوامل موثر بر کیفیت باریکه تصحیحاتی به هندسه پیرس به صورت مرحله به مرحله اعمال شود. به طور خاص اثرات نیروهای عرضی غیرخطی و بار فضایی و ابیراهی کروی مورد بررسی قرار گرفته است. تصحیحات اعمال شده کیفیت باریکه را که توسط گسیلندگی عرضی سنجیده می شود تا سه برابر نسبت به هندسه پیرس بهبود داده است.
    کلیدواژگان: تفنگ الکترونی جریان بالا، کیفیت باریکه، رشد گسیلندگی، شتابگرخطی الکترون توان بالا
|
  • Z. Shiri-Yekta *, S.J. Hoseini, M. Rahghoshay Pages 1-11

    Due to the importance of removing strontium ions in nuclear wastes, in the present work, while synthesizing hydroxybenzaldehyde propyltriethoxysilane ((EtO)3Si-HL) and pyridylmethylidene propyltriethoxysilane ((EtO)3Si-L) ligands, we investigated the properties of silica nanoparticles modified with these ligands as solid adsorbents in The removal of strontium ion from the aqueous solution was investigated and parameters such as pH, time, the mass of adsorbent, temperature, and interfering ions were tested. The adsorption behavior of the adsorbents showed that by modifying the surface of the nano adsorbent, the ability of the adsorbents to adsorb strontium ion at pH=6 increased from 6.31% to 86% and 22.11% using the (EtO)3Si-HL and (EtO)3Si-L ligands, respectively. The results of isotherms and adsorption kinetics indicate that the adsorption process follows the Longmuir isotherm and the pseudo-second-order model, respectively. Also, thermodynamic parameters show that strontium removal from the aqueous solution is an endothermic process. The positive entropy values are the driving force behind the adsorption process.

    Keywords: Strontium, Nano silica, Hydroxybenzaldehyde propyltriethoxysilane ligand, adsorbent modification
  • M.H. Sahafi, O. Akhavan * Pages 12-20

    This paper explores the vibrational, thermophysical, and structural properties of thorium nitride using density functional theory. An agreement is observed between the calculated and experimental properties of the lattice constant and bulk modulus. In the density functional perturbation theory, diagrams of phonon spectrums and vibrational densities of states along high symmetry paths are calculated. Based on the phonon dispersion diagram, no imaginary frequencies are found, indicating that the crystalline structure is dynamically stable. The compound also exhibits a phonon gap in the range 154-300 cm-1. Under high temperature and pressure, quasi-harmonic Debye models are used to evaluate thermodynamic properties such as Debye temperature, thermal expansion coefficient, entropy isothermal bulk modulus, and vibrational specific heat capacity. As the temperature increases, the volume of the system at a constant pressure decreases, while it increases for all pressures at a constant temperature. As temperature increases at a constant pressure, the coefficient of thermal expansion increases, indicating that the crystalline lattice is transferring more heat.

    Keywords: Nuclear Reactor, Thorium Based-Fuel, Density functional theory, Thermodynamic properties, Phonon Dispersion
  • A. Kolali, D. Naghavi Dizaji, N. Vosoughi * Pages 21-28
    In nuclear reactor calculations, such as burn-up and fuel management, transient analysis, and pin power reconstruction, methods are being developed that are optimal, and are both cost-efficient and time-efficient. In this paper, the discretization of the neutron diffusion equation with a high-order average current nodal expansion method is shown, which can calculate in optimum time and with acceptable accuracy. The discretization of the Forward and Adjoint neutron diffusion equation is performed for two-dimensional rectangular geometry in two energy groups and then the S3-HACNEM reactor core simulator is developed. To verify, the calculations for the BIBLIS-2D reactor core are performed and compared with valid references. It results that the computational error improves from 9.67% to 0.58% by increasing the flux expansion order from quadratic polynomials to fourth-degree polynomials.
    Keywords: Simulator, Adjoint Calculation, Diffusion Equation, Rectangular Geometry, ACNEM
  • H. Zayermohammadi Rishehri, M. Zaidabadi Nejad * Pages 29-36
    Nuclear fuel clads are among the most important components of a nuclear reactor. These clads are typically made of zirconium alloy; However these alloys do not possess the best thermo-mechanical properties. Therefore, in this study we attempted to achieve a clad with more suitable neutronic and thermo-mechanical properties by changing the clad materials used in the NuScale reactor. The changes in the material used in the reactor core cause a change in the effective multiplication factor as well as the length of the refueling interval. These effective multiplication factors and refueling period were obtained as the most important neutronic results within this research through simulating the NuScale reactor that uses the M5 cladding as a reference reactor and furthermore, the simulation of this reactor accommodating a clad change with three other types of common alloys, two of which are zirconium alloy and one of which is FeCrAl alloy. The results reveal that zirconium alloys in tandem with different thermo-mechanical properties are not much different in the neutronic matter of the core. In addition, FeCrAl alloy however endowed with excellent thermo-mechanical properties has a negative compact on the effective multiplication factor and the duration of the fueling period. Ultimately, in order to compensate for the negative effect of FeCrAl alloy on the neutronic properties, two solutions were used; The solution of using FeCrAl as a coating on a zirconium clad which presented outstanding neutronic results.
    Keywords: Zirconium alloys, FeCrAl alloy, Fuel cladding, NuScale reactor
  • M. Dansi, M.B. Fathi * Pages 37-45

    X-ray applications in imaging and beyond require efficient and optimal detectors. Energy separation, time loss, and manufacturing cost are among the features that led us to design a semiconductor detector. A low-gain avalanche diode (LGAD) with internal amplification allows, in a sufficient field, the internal propagation process by accelerating the carriers, the energy required for ionization, and the generation of secondary carriers to produce a better gain (higher signal-to-noise ratio) and also provide more time efficiency (in the range of nanoseconds). In this article, we simulate the LGAD silicon detector with Silvaco software by applying reverse bias voltage and radiation in the range of visible light to X-ray. Newton and Gummel's methods were used. In Newton's method, one of the mechanisms of radiation interaction with matter is considered variable and the rest are fixed. However, in Gummel's method, all mechanisms are solved simultaneously. In the X-ray wavelength range, the electron current in this detector is 10-4 amperes, and this current decreases with increasing energy. The dark current is 10-6 amperes. By applying visible light with 0.45-micrometer wavelength and 1 V/cm2 intensity, the detector current was obtained about 6.5×10-4 amperes. For 1.0×10-5 x-ray wavelength and 108 V/cm2 intensity, detector current was obtained about 3.5×10-4 amperes. Considering the quick response time of this detector and the current in the range of microamps, this detector is a suitable option for X-ray detection. Also, this detector shows superior performance in the visible light range.

    Keywords: X-Ray, Radiography, detector, Low gain avalanche sensor
  • Z. Bayat, N. Vahidfar, E. Saeedzadeh *, M. Sadeghi, S. Farzanefar Pages 46-52
    One of the most significant and common methods for early detection of breast cancer in the world is lymphoscintigraphy. In clinical trials, [99mTc]Tc-phytate has shown remarkable results for the detection of metastatic axillary lymph nodes prior to surgery. It is expected that the introduction and development of an appropriate alternative radiopharmaceutical including 67Ga for lymphoscintigraphy will be an important deal in the clinic as the half-life of 67Ga is longer than that of 99mTc (78.25 hours versus 6 hours). Radiolabeling of phytic acid with 67Ga is conducted in this study. Based on radioactive thin layer chromatography (RTLC), the radiochemical purity (RCP) was estimated at >99%. The final product represented satisfactory stability under human serum conditions, which was calculated to be greater than 89% during 3 days of study. Pre-clinical studies confirmed the urinary system as the main excretion route for radiopharmaceuticals. A human estimation dosimetry study based on preclinical data was also presented.
    Keywords: lymphoscintigraphy, Radiopharmaceutical, breast cancer, lymph nodes
  • R. Ahangari *, M. Abdolalizadeh Pages 53-60

    The purpose of this study was to investigate the effects of human age and gender on the estimation of the death risk due to cancer in head and neck CT scans. The participants were selected from a representative statistical population of different ages and genders who underwent head and neck CT scans. To determine the radiation dose of the patients, Impact-dose calculation software was installed on the computer of the studied device. Using the report of the Biologic Effects of Ionizing Radiation (BEIR) Committee, the risk of death due to cancer has been estimated according to the amount of radiation exposure and dose conversion coefficient, according to the patient's age and gender. The relation between human age and gender in estimating cancer death risk was examined using the obtained data and the SPSS statistical analysis program. A significant relationship was found between the estimation of the radiation-related death risk and gender and age in the studies. In other words, the death risk associated with head and neck CT scans is higher among women than men, at 32 and 27 per million, respectively. Moreover, human age plays a significant role in the estimation of the death risk caused by radiation. So, the younger the patient, the greater the risk of death due to radiation.

    Keywords: Risk of Death, CT-Scan, Cancer, Radiation, SPSS
  • A. Movafeghi *, M. Mirzapour, E. Yahaghi, B. Rokrok, K. Nomidi-Porposhteh, B. Arezabak Pages 61-68
    A large number of printed board circuits (PCBs) are analyzed by X-ray imaging in reverse engineering for the purpose of identifying their connections, their damage, and how they are linked together. Using this method, an X-ray is passed through single or multi-layer boards in order to determine how they are connected and how the parts are arranged. According to the findings, there is fogging in the radiographs due to X-ray scattering and the thinness of copper connections on the boards as well as the small sizes of electronic components. This research employs the Modified Total Variation method (MTV) with alternating gradient, which is an iterative method based on gradient changes in Total Variation, to increase contrast. Based on the results of the implementation of the MTV algorithm on radiographs of various ranges, the contrast has increased, and besides the copper connections, the internal components of the electronic components have also become clearer. Reconstructed images show a contrast improvement of approximately 20 to 40%, according to experts. Using this information, it is possible to repair or build boards in reverse engineering.
    Keywords: Industrial radiography, Reverse Engineering, Printed Circuit Board, Modified Total Variation method, Image processing
  • S.M. Miremad *, B. Shirani Bidabadi Pages 69-78
    The plasma focus device can be utilized as an X-ray generator in radiographic applications. A few tens of nanoseconds after the pinch moment, the hard X-ray of this device is released in a time interval of 100-150 ns. The pulsed form of X-ray emitted from this device makes the common method of detection and spectrometry useless for characterizing them. In this article, passive spectrometry, using radiographic film with Al attenuation filters, was used to determine the pulsed X-ray spectrum emitted from the UIPF-1. Neural network technology was used to determine the spectrum according to recorded doses. The neural network was trained using MCNPX simulation results. The results showed that the X-ray spectrum extends from 6 keV to 50 keV with a maximum value of 8 keV when the UIPF-1 device is operated with the copper anode, the copper insert, the working voltage of 21 kV, and 0.9 mbar air gas injection. The average spectrum energy was also obtained at 17.5 keV.
    Keywords: Plasma focus device, Pulsed X-ray, Passive spectrometry, Neural Network, MCNPX
  • Gh. Khaleghian, N. Beigmohammadi *, N. Morshedian, M. Nohekhan, B. Rezaeefard Pages 79-87
    Plasma gasification system technology is one of the definitive low-risk disposal methods. The article discusses the design and construction of a plasma gasification system using a plasma torch. In order to dispose of municipal solid waste, a DC plasma arc flame was implemented. The design and construction of the torch electrodes and their arrangement are such that when waste enters the plasma flame through the upper opening, it is permanently exposed to it. In this way, in addition to better mixing of reactants with plasma, stable performance, better control, and erosion will be reduced. In this system, due to the very high processing temperature, it is possible to remove toxic and contaminated waste. To characterize, analyze and identify torch plasma species and radicals, as well as to determine the electron excitation temperature, an optical emission spectrometer was used. Atomic and radical species such as O, N2, N, NO, and OH radicals were detected in the emission spectrum. Using the conditions of thermodynamic equilibrium and the Boltzmann method, the temperature was estimated at 5.38 eV. The gas composition was reported with the gas chromatography method including O2, N2, CO2, CO, and N2O gases.
    Keywords: Plasma gasification, Gasification, Plasma torch electrodes, Optical emission spectrometer, Chromatography
  • M.A. Masoumparast, S. Khoshbinfar * Pages 88-98
    The use of the initial power density gradient in the plasma makes disorder growth relatively slow and invisible. In fact, the power density reduces the disorder growth rate during the acceleration phase. By choosing a power density greater than 2 for the power density, the density changes decrease rapidly with increasing aspect ratio near the stagnation moment. For n=3 the disturbance amplitude is reduced by five times compared to the uniform state. In this research, the power density gradient along with the effect of static external magnetic field on the growth rate of Rayleigh-Taylor instability in non-uniform incompressible plasma confined between two planes z=0 and z=h has been analyzed analytically. The problem dispersion relation was derived by linearizing the MHD equations and applying appropriate boundary conditions. The results show that the growth rate of instability depends on the horizontal and vertical components of the magnetic field as well as the dimensionless parameter λ* (= -1.5, -0.5, 1), and the maximum instability occurs at λ*= -1.5. In order to manage the growth rate of instability, it is observed that the simultaneous combination of horizontal and vertical magnetic fields provides faster stability for the system. With the increase in the intensity of the static external magnetic field, the square amplitude of the instability growth rate decreases by about 15% and the critical point decreases by 58%. This decreasing process is very slow compared to the results obtained from the apparent density. Therefore, as expected, using the factor of 3 for the initial power density of the plasma causes a slight decrease in the growth rate of the disorder. This confirms the correctness of the calculations and the obtained results.
    Keywords: Magneto-Rayleigh-Taylor instability, MHD equations, non-uniform plasma, power density gradient, management of the instability growth rate
  • F. Bolorinovin, M. Mirzaei *, R. Faghihi, F. Joharidaha, S. Sina, K. Hadad, H. Yousefnia Pages 99-106
    The purpose of this study was to design and build a tin-113/indium-113m generator with desirable characteristics and reasonable cost. A generator such as this can produce ionic forms of indium-113m that are suitable for labeling applications. The theoretical calculations were conducted using the programs TALYS-1.8, ALICE-91, and SRIM. Tin-113, the mother of indium-113m, the target of natural indium was irradiated in a 30 MeV cyclotron accelerator. The theoretical efficiency of 740 kBq/μAh was calculated for tin-113 production in the cyclotron. Finally, tin-113 was produced with an experimental efficiency of 555 kBq/μAh. Zirconium chloride and 0.05 molar hydrochloride are used as column adsorbents and generator solvents, respectively. The generator's step efficiency in a period of 6 months was 82%. The radionuclide purity of indium-113m from the generator was more than 99.9% and the average amount of parent radionuclide was within the pharmacopeia permissible limits equal to 0.0005%. The amount of interfering metal ions in the solution was less than 0.1 ppm. The results show that the in-house produced tin-113/indium-113m generator has suitable features and reasonable costs and that indium-113m radionuclides can be used in ionic form for labeling purposes.
    Keywords: 113Sn, 113mIn generator, TALYS-1.8, ALICE-91, Cyclotron accelerator
  • A. Hasan Beigi, F. Azizian *, M.J. Jafari, S. Rezaei Pages 107-113
    The common mechanism of proton laser acceleration is Target Normal Sheath acceleration. This study investigates the geometry of the aluminum target used in high-intensity laser pulse interaction with plasma. The target with an exponential profile on the front and back sides and with different scale lengths from 0 to 0.85 μm is used as an input to the two-dimensional particle simulation code. The results of their proton energy distribution have been compared. It was found that proton energy decreased with smooth changes behind the target. This is due to the reduction in the electrostatic field amplitude behind the target. In addition, there is a threshold scale length (here 67/0 μm), after which the proton energy does not change with the increase of this quantity and the energy distribution of the proton beam almost overlaps. The transverse laser field emission and the same electron energy distribution were also observed for two targets with zero and 0.67 μm scale lengths.
    Keywords: Proton cut off energy, Laser acceleration of proton, rear target profile
  • P. Fadai, M. Bagherzadeh * Pages 114-125
    Herein, impedimetric determination of uranyl ions (UO22+) by using a modified magnetically carbon paste electrode (MCPE) with hydroxyapatite magnetic nanoparticles (MNP/HAP) was reported for the first time. Firstly, magnetic nanoparticles were synthesized and then hydroxyapatite nanoparticles were precipitated on them via the chemical precipitation method. After that, the MCPE electrode was modified by MNP/HAP to collect UO22+ from an aqueous solution. Modification of the electrode and its interaction with UO22+ ions were studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) in the presence of a Fe[(CN)6]3-/4- and PBQ/H2Q, as a redox probe. Electrochemical impedance change against the concentration of UO22+ ions in the presence of electrochemical probes was selected as an analytical signal of this procedure. Optimized response for modified electrode with 100 µg MNP/HAP was observed after preconcentration of UO22+ for 30 min at pH 7, and for 35 min at pH 6 for Fe[(CN)6]3-/4- and PBQ/H2Q as a redox probe, respectively. The applicability of the impedimetric method in the determination of uranyl by using the proposed electrode was shown by drawing a linear calibration curve in the concentration range between 1×10-10 to 4×10-4 M of UO22+ in the presence of both probes. Detection limits as 7.58×10-11 M and 9.12×10-11 M and relative standard deviation (RSD) for n = 5 as %0.82 and % 1.05 were observed for Fe[(CN)6]3-/4- and PBQ/H2Q as a redox probe, respectively.
    Keywords: Impedimetry, Determination of UO22+, Magnetic Nanoparticles, Hydroxyapatite
  • F. Vaziri Alamdarlo, F. Zahakifar *, N. Salek Pages 126-133
    In this study, graphene oxide (GO) adsorbent was prepared by modified Hummer’s method and functionalized with aminomethylphosphonic acid. Its application to the adsorption of Sr ions from aqueous solutions in a batch sorption process was investigated. Adsorbents were characterized by TEM and FT-IR. The TEM images of functionalized graphene oxide showed that graphene sheets are formed in wavy sheets. The FTIR spectrum revealed that graphene oxide was highly functionalized with aminomethylphosphonic acid and oxygenated functional groups were reduced. Response surface methodology investigates pH, adsorbent dosage, and temperature parameters. The quadratic model corresponds well with the experimental data. The results illustrated that there is no systematic error in the experiments. The verification of the model with random experiments showed a low error in the values predicted by the model. The kinetic data were analyzed by Pseudo-first-order, Pseudo-second-order, and Double- exponential kinetic models, and experimental data were well modeled by the pseudo-second-order kinetic model. The research results showed that graphene oxide functionalized with aminomethylphosphonic acid has a good ability to strontium adsorption from aqueous solutions.
    Keywords: Functionalized Graphene Oxide, Strontium, Response Surface Methodology, Aminomethylphosphonic Acid, Aqueous Solution
  • S. Basiri *, S.J. Safdari, S.M. Ghoreshi, S. Yousefi-Nasab Pages 134-144
    This article presents a simulation of a scoop inside the rotor of a gas centrifuge machine in three dimensions. The scoop inside the centrifuge machine is 3D and curved in shape. Therefore, a 3D simulation is necessary to analyze the proper flow behavior around the scoop. For this purpose, using the results of this simulation, the flow around the product and waste scoops has been investigated in three dimensions. As a result of simulation in the scoop area of the waste and product under operating conditions of pressure and temperature, it was observed that the values of these forces are directly related to the distance between the scoop and the wall, and the drag force values differ between these two areas. According to the investigations, the differences in drag force values between product and waste scoop areas can be explained by the effects of pressure, temperature, and velocity of gas molecules. There is a direct relationship between these effects and the coefficients of adaptation of momentum as well as the difference between the rotational velocity of the fluid around the scoop and the rotational velocity of the scoop per height (duѲ/dz).
    Keywords: Centrifuge machine, Scoop drive, OpenFoam, dsmcFOAM solver, 3D simulation
  • S.M. Tabatabaie, J. Yazdanpanah *, A.R. Hefzolsehhe Pages 145-154
    In this paper, we first briefly describe the constructed Inductively Coupled Plasma Source device, ICP-13.56, which includes two vacuum and atmospheric pressure torches. Afterward, focusing on the vacuum-torch operation, we discuss the plasma temperature characterization and examine the phenomenon of E to H mode-transition during the variation of experiment parameters including the initial pressure and input RF power. Based on the spectroscopic measurements of argon gas at pressure 4 mbar and input RF power 400 W, the electron excitation temperature of 11636 °K was obtained using the Boltzmann line method. Additionally, we have calculated the absorbed power in terms of plasma density and gas pressure using equations governing electromagnetic fields in ICP plasma. According to these relations, behaviors of load characteristics have been analyzed and E to H mode transition has been identified.
    Keywords: ICP Torch, E-H Transition, Plasma temperature
  • Samaneh Ziapour, Khalegh Khoshnoodi * Pages 155-167
    Two phosphorite deposits including Paghela and Gadok, within the Jiroud Formation (Upper Devonian) in the northeast of Firoozkuh in the Central Alborz geotectonic zone have been studied. Microscope studies show that fluorapatite is the main phosphate mineral and the main gangue minerals are calcite and quartz. The P2O5, Uranium and ∑REE contents in the Paghaleh phosphorite range between 35.5-41.2%, 4.8-6.4 and 623-803.2 ppm, and in the Gaduk phosphorite vary from 12.3 to 41.1%, 4.7 to 7.8 and 369.2 to 784.8 ppm, respectively. The REE patterns normalized to Post-Archean Australian shales in Firoozkuh phosphorites are characterized by convex patterns without specific Ce anomaly, which indicates anoxic conditions in the diagenesis environment of the phosphorite formation. Mineralogical and geochemical studies and the positive correlation of REEs with P2O5 and CaO show that the main host mineral of rare earth elements in the phosphorites of Firoozkuh is fluorapatite. Also, minor amount of zircon and trace amount of monazite inclusions in the apatite are other minerals that host rare earth elements in these phosphorites. The lack of uranium enrichment in Firoozkuh phosphorites is probably either due to the lack of favorable source rock with leachable uranium in the continent, or by the initial weak oxidant conditions during phosphatization, which prevented the conversion of U+6 dissolved in seawater to U+4, and uranium could not replace Ca within the apatite lattice.
    Keywords: Firoozkuh phosphorite, Fluorapatite, REE, Jeiroud Formation, Central Alborz
  • M.H. Khorasani *, S. Shahmaleki, F. Rahmani Pages 168-175

    There are many applications with the CsI:Tl crystal, including spectroscopy, dosimetry, medical imaging, etc. The characteristics of this crystal, such as its atomic number, purity, and high density, have caused more attention to it. However, despite these advantages, the presence of an afterglow phenomenon in its emission spectrum limits CsI: Tl. In order to reduce the afterglow phenomenon, various elements have been used as co-dopants. In this research, Tm2+ and Eu elements were added to the CsI:Tl crystal. The glow curve of the crystal (heating rate of 10 oC/sec) was measured after irradiating the samples for 2 hours with a 90Sr source. The combination of the glow curve with the first and second-order kinetic models showed that the CsI: Tl crystal follows first-order kinetics. The glow curve from the CsI: Tl crystal in the presence of Eu and Tm2+ follows second-order kinetics. Then, with the deconvolution method, glow curves were separated into their individual constituent peaks, and the results showed that adding the co-dopant can reduce the contribution of the Tl element in the formation of the glow curve and shift it to higher temperatures thanks to the increase in the activation energy, as well as the new peak caused by co-dopant at low temperatures. The intensities of the upcoming peaks were lower than the peak caused by thallium. This is due to the high activation energy of the levels created by Eu and Tm2+ in the crystal structure. This phenomenon is due to the fact that electrons cannot be released at low temperatures. It can be concluded from the comparison of the Eu and Tm2+ peaks that Tm2+ elements create deeper traps in the crystal structure than Eu elements. This means that the effect of the element on reducing the afterglow in CsI:Tl crystals is more significant than the effect of the Eu element.

    Keywords: CsI:Tl crystal, afterglow suppression, co-dopant, Eu, Tm
  • P. Yousefpour Lalemi, Sh. Sanaye Hajari *, S. Zarei, F. Ghasemi, F. Abbasi Davani Pages 176-184
    The development of electron beam applications motivates electron gun research. In addition to the beam energy and current, its quality also plays a significant role in the spread of electron guns. Herein, we present the design of an electron gun for use as an electron source in a linear accelerator with high beam current and quality. In this design, starting with the Pierce geometry, a stay-by-stay optimization based on the physics governed by the beam behavior has been carried out to control the emittance growth and get a beam of outstanding quality. In particular, non-linear transverse force, space charge effect, and spherical aberration are considered. This resulted in a threefold improvement in the beam quality as measured by the beam emittance.
    Keywords: High Current e-Gun, beam quality, Emittance growth, High power electron linear accelerator