فهرست مطالب

مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و پنجم شماره 2 (پیاپی 108، تابستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/24
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سپیده شفیعی، حسین رفیع خیری*، علیرضا جوکار، مهدی بخش زاد محمودی صفحات 1-8
    آنالیز با واکنش هسته ای (NRA) یک روش توانمند برای مشخصه یابی عناصر سبک در بسترهای سنگین است. در این پژوهش قابلیت این روش برای مشخصه یابی کربن در بسترهای پایه آهنی مورد ارزیابی قرار گرفت. خطای سیستماتیک روش 6 % و حساسیت آن برای تعیین کربن در بستر فلزی 05/0 % وزنی تخمین زده شد. برای اندازه گیری کربن توده از سه نمونه استاندارد مختلف با محتوای مشخص کربن استفاده شد. اختلاف مقادیر کربن اندازه گیری شده و واقعی برای نمونه های استاندارد در گستره خطای روش و کم تر از 6 % گزارش شد. برای تعیین نمایه عمقی از نمونه های فولاد L304 کربن دهی شده به روش پلاسمای DC در دو دمای مختلف زیر لایه، استفاده شد. اثر دمای زیر لایه بر شکل گیری لایه کربن و نفوذ آن در بستر فلزی مورد مطالعه قرار گرفت. تشکیل ترکیب C3Fe در عمق نمونه کربن دهی شده در دمای C 385 زیر لایه با استفاده از روش NRA تعیین و با سایر روش های مکمل SEM و XRD مورد تایید قرار گرفت.
    کلیدواژگان: آنالیز با واکنش هسته ای (NRA)، آلیاژهای پایه آهنی، کربن دهی، نمایه عمقی، کربن توده
  • سیده لیلا میرمحمدی*، سید جابر صفدری، محمدحسن ملاح، فرزانه اعزازی صفحات 9-20

    در سال اول بارگذاری سوخت رآکتورهای هسته ای قدرت از اورانیم غنی شده با سطوح مختلف استفاده می شود (در یک نوع رآکتور VVER-1000 سطوح غنا 0/4، 6/3، 3/3، 0/3، 4/2، 2/2 و 3/1 درصد می باشند). در این کار برای تولید اورانیم غنی شده از دو روش موازی یکی با استفاده از آبشارهای مربعی و دیگری با استفاده از آبشارهای مخروطی متقارن استفاده شده است. جهت طراحی و بهینه سازی آبشارها کدهای محاسباتی توسعه داده شده است و از روش فرا ابتکاری PSO برای بهینه سازی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد: 1) در صورت استفاده از آبشارهای مربعی امکان تولید مستقیم تمام اورانیم غنی شده با سطوح مختلف وجود دارد و نیازی به داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی سازی نمی باشد، 2) در صورت استفاده از آبشارهای مخروطی امکان تولید غیرمستقیم تمام اورانیم غنی شده با سطوح مختلف برای سال اول فقط با داشتن واحد اختلاط در تاسیسات غنی سازی مقدور است، 3) تعداد کل سانتریفیوژ ها/ آبشارها استفاده شده برای تولید اورانیم غنی شده در مقایسه با آبشارهای مربعی حدود 22-39 درصد کاهش را نشان می دهد. 4) در صورت استفاده از سانتریفیوژهای گازی با ظرفیت جداسازی بالا در آبشارهای مربعی و مخروطی، تعداد کل ماشین های سانتریفیوژ مورد نیاز برای تولید اورانیم غنی شده سوخت به هم نزدیک می شود.

    کلیدواژگان: آبشارهای مخروطی، آبشارهای مربعی، سوخت رآکتور قدرت در اولین سال، الگوریتم بهینه سازی PSO
  • فرشته خان رمکی*، فاضل ضحاکی فر صفحات 21-30

    در این مطالعه، جداسازی ناخالصی های کیک زرد با روش استخراج حلالی با استفاده از آلیکات 336 مورد بررسی قرار گرفت. اثرات زمان تماس، نوع استخراج کننده، غلظت استخراج کننده، نوع بافر و pH آن و نوع رقیق کننده بر میزان استخراج ناخالصی ها از فاز آبی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های جداسازی ناخالصی ها با استخراج حلالی از محلول شبیه سازی شده صورت گرفت. زمان بهینه برای تماس دو فاز جهت دست یابی به بیش ترین مقدار استخراج ناخالصی ها نسبت به اورانیم 6 دقیقه به دست آمد. استخراج کننده آلیکات 336، نسبت به ان-بنزوییل-ان-فنیل هیدروکسیل آمین  BPHA  و ان، ان-دیمتوکسی فنیل فرمامیدین DMF  عملکرد بهتری برای جداسازی ناخالصی ها داشت. غلظت بهینه برای استخراج کننده مقدار 4/0 مولار به دست آمد و کلروفرم بهترین عملکرد را در بین رقیق کننده ها داشت. استفاده از بافر استیک اسید- سدیم استات با pH برابر 6/3 موجب بیش ترین حذف ناخالصی گردید. هم چنین نمودار مککیب تیل نشان داد برای حذف ناخالصی مولیبدن از نمونه کیک زرد به دو مرحله استخراج نیاز است. بنابراین می توان گفت در شرایط بهینه پارامترهای فرایندی و با دو مرحله استخراج، 94% اورانیم در فاز آبی باقی ماند و میزان ناخالصی ها به زیر حد مجاز کاهش یافت.

    کلیدواژگان: جداسازی، کیک زرد، استخراج حلالی، آلیکات 336، مکانیزم
  • علی کللی، داود نقوی دیزجی، ایمان رمضانی، ناصر وثوقی* صفحات 31-37
    در این پژوهش رآکتور گرافیت-گاز 10HTR-، با در نظر گرفتن ماهیت تصادفی قرارگیری گلوله های سوخت و کندکننده، با استفاده از کد مونت کارلویی MCNPx شبیه سازی شده است. به منظور راستی آزمایی، پارامترهای نوترونی قلب محاسبه شده و با مدارک آژانس بین المللی انرژی اتمی مقایسه می شود. محاسبات فرسایش برای دو نوع سوخت اکسید اورانیم و سوخت ترکیبی اکسید توریم-پلوتونیم انجام می شود. نتایج نشان می دهند که سوخت ترکیبی حدود 28 درصد طول سیکل بیش تری نسبت به سوخت اکسید اورانیم دارد و همچنین ازنظر پادمان هسته ای نیز استفاده از این نوع سوخت بهتر است.
    کلیدواژگان: فرسایش سوخت، اکسید اورانیم، اکسید توریم- پلوتونیم، 10HTR-، MCNPX
  • رامین یاوری*، رضا داورخواه، شانلی نظامی، سید محمود موسوی، مسعود جوهری، ناظم ذکریا پور، طاهر یوسفی صفحات 38-44
    در کار تحقیقاتی حاضر، از روش ترسیب قلیایی برای جداسازی و تخلیص اولیه ی اورانیم موجود در محلول حاصل از انحلال ته ماند C36 استخرهای تبخیری کارخانه فراوری اورانیم استفاده شده است. در این روش اثر پارامترهای مختلفی چون pH، دما، سرعت هم زدن، بذرریزی، زمان پیرسازی بر راندمان ترسیب اورانیم به صورت سدیم دی اورانات و میزان ناخالصی های چون سدیم و فلویورید در آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش pH محلول تا 14، راندمان جداسازی تا 1/98 درصد افزایش می یابد. با این وجود، مقدار pH با استفاده از روش بذرریزی تا 12 کاهش داده شده و راندمان جداسازی به 99 درصد افزایش می یابد. هم چنین نتایج نشان می دهند که افزایش زمان پیرسازی و سرعت هم زدن باعث افزایش راندمان جداسازی و کاهش میزان ناخالصی های سدیم و فلویورید در رسوب می شود، در حالی که افزایش دما منجر به افزایش راندمان جداسازی و ناخالصی ها می گردد. در مجموع، با اعمال فرایند بذرریزی، تنظیم pH تا محدوده ی 12، زمان پیرسازی 12 ساعت، دمای C 50 و سرعت هم زدن 250 دور در دقیقه بهترین شرایط برای جداسازی اولیه ی اورانیم به صورت سدیم دی اورانات با راندمان بالای 99 درصد و با حداقل مقدار ناخالصی های در آن به دست آمد.
    کلیدواژگان: اورانیم، ته ماند C36، ترسیب قلیایی، فلوئورید، سدیم
  • بهاره روستایی*، بهروز رکرک، سعیده صفائی عرشی صفحات 45-53
    با توجه به مراحل انجام بارگذاری یا جابه جایی مجتمع سوخت در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران، بر اساس الزامات ایمنی می بایست احتمال سقوط یک مجتمع سوخت و آسیب وارده به آن درنظر گرفته شود تا از حفظ یکپارچگی مجتمع ها و عدم آسیب به صفحات سوخت پس از حادثه سقوط احتمالی اطمینان حاصل گردد. در این شبیه سازی از نرم افزار ABAQUS برای تحلیل برخورد استفاده می شود. سه حالت برای سقوط مجتمع سوخت و برخورد آن به کف استخر درنظر گرفته می شود که شامل برخورد عمودی، با زاویه 45 درجه و برخورد افقی است. براساس تحلیل تنش انجام شده مشخص گردید که حالت برخورد عمودی با کف استخر بدترین نوع برخورد بوده که می تواند آسیب به side plateها یا همان صفحات کناری مجتمع را دربرداشته باشد اما صفحات سوخت داخل مجتمع آسیب جدی ندیده و یکپارچگی خود را حفظ می نمایند.
    کلیدواژگان: رآکتور تحقیقاتی، مجتمع سوخت، حادثه سقوط، نرم افزار ABAQUS، تحلیل تنش
  • جعفر عالم گیر*، سید ابوالفضل حسینی، احسان سلیمی صفحات 54-64

    در چند دهه اخیر، تاثیر نانوذرات در پرتودرمانی موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدل های برهم کنش فیزیکی مختلف بر روی محاسبات دز در اطراف نانوذرات طلا، هافنیوم و گادولینیم، انجام شده است. با استفاده از ابزار مونت کارلوی Geant4، یک نانوذره به قطر 50 نانومتر در فانتوم مکعبی آب شبیه سازی شد و تحت تابش پروتون با انرژی های 5، 50 و MeV 150 قرار گرفت. مطالعه حاضر پارامترهای مختلفی را از جمله طیف انرژی الکترون ها و فوتون های ثانویه، توزیع دز شعاعی (RDD)، ضریب افزایش دز (DEF)، در اطراف نانوذره با سه جنس مختلف و دو مدل برهم کنش فیزیکی مورد بررسی قرار داده است. نتایج حاصل شده نشان داد که برای نانوذره طلا تعداد الکترون های ثانویه با مدل پنلوپه بیش تر از مدل لیورمور بود؛ ولی برای دو نانوذره دیگر، الکترون های ثانویه بیش تری با مدل لیومور نسبت به مدل پنلوپه تولید شد. در نمودارهای RDD تا فاصله 6 نانومتری از سطح نانوذره طلا (در راستای شعاعی در محیط آب)، مدل پنلوپه یک اختلاف 10 درصدی را نسبت به مدل لیورمور ارایه می کند. هم چنین، تا فاصله 9 نانومتری از سطح نانوذره، مدل لیورمور به ترتیب یک افزایش 16 و 10 درصدی در دز را در مقایسه با مدل پنلوپه برای نانوذرات هافنیوم و گادولینیم نشان می دهد. در مورد DEF، دز نهشت شده در اطراف نانوذره طلا 14 برابر افزایش یافت که بالاترین مقدار در مقایسه با افزایش دز پیرامون نانوذرات هافنیوم و گادولینیم که به ترتیب 10 و 6 برابر بودند، می باشد.

    کلیدواژگان: نانوذرات، ضریب افزایش دز، پروتون درمانی، شبیه سازی مونت کارلو، Geant4
  • مهسا صدیقی، الهام عدالتخواه*، پیوند طاهرپرور صفحات 65-71
    با بررسی اثر عوامل موثر بر پاسخ یک دزیمتر ژل فریک، می توان به نمونه بهینه ای دست یافت که در کاربردهای دزیمتری حساسیت بهتر و محوشدگی پاسخ کم تری داشته باشد. در این پژوهش، نمونه های دزیمتر ژل فریک پلی وینیل الکل با غلظت های متفاوت از مواد تشکیل دهنده آن ساخته شدند. نمونه ها تا دز 60 گری در یک سیستم گاماسل پرتودهی شدند. ارزیابی نمونه های تهیه شده با طیف سنج نوری نشان داد که دزیمتر شامل 10 % پلی وینیل الکل با جرم مولکولی g/mol 72000، mM 25 اسید سولفوریک 98 %، mM 5/0 فروس آمونیم سولفات، mM 165/0 زایلنول اورنج سدیم، 1 % گلوتارآلدهید و آب فوق خالص حساسیت بالاتری دارد. هم چنین این ترکیب محدوده پاسخ خطی گستره تری به دست می دهد. با ساخت ترکیب پیشنهادی دزیمتر در چند دسته و نگه داری در شرایط مختلف محیطی قبل و بعد از پرتودهی مشخص گردید نمونه های ساخته شده در شرایط نگه داری یخچال و تاریکی تا 10 روز پس از ساخت پایدارند. درحالی که نگه داری دزیمترها در شرایط دمای اتاق و روشنایی سبب کاهش پایداری و محوشدگی پاسخ می گردد.
    کلیدواژگان: دزیمتر ژل فریک پلی وینیل الکل، پاسخ دزیمتر، اثر عوامل تشکیل دهنده، شرایط نگه داری دزیمتر
  • عهدیه آغاز*، محمدرضا کاردان، محمدرضا دیوبند، بهادر بهادرزاده صفحات 72-83
    نقش و مزایای توموگرافی کامپیوتری دندانی (CBCT) در تصویربرداری از دندان ها، تشخیص و طراحی درمان به خوبی شناخته شده است، اما استفاده از پرتو های ایکس در این دستگاه ها، بدون خطر نیست. این مطالعه با هدف ارایه اطلاعات جامعی از دز جذبی و دز موثر وابسته به اندازه (Size-Specific effective dose) بیماران زن و مرد برای گستره وسیعی از شاخص های توده بدنی (BMI) در دستگاه های CBCT دندانی انجام شد. در این راستا، از روش مونت کارلو  برای شبیه سازی سه پروتکل مختلف تصویربرداری با دستگاه GIANO، استفاده شد. جمعیتی از فانتوم های محاسباتی XCAT مرد و زن بالغ با شاخص های توده بدنی مختلف برای انجام شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. دزهای اندازه گیری شده با استفاده از فانتوم راندو حاوی دزیمترهای ترمولومینسانس و دزهای شبیه سازی شده با استفاده از تصاویر سی تی فانتوم راندو برای اعتبارسنجی شبیه سازی مونت کارلو مقایسه شدند. نتایج نشان داد دز اندام ها برای میدان های دید مختلف (FOVs) متفاوت بوده و معمولا در زنان بالغ بالاتر است. بیشینه دز موثر برای پروتکل های مفصل گیج گاهی-فکی (TMJ)، تک فک و هر دو فک به ترتیب، μSv5±94، μSv4±63 و μSv2±62 برای مردان بالغ به ترتیب با شاخص توده بدنی 82/25، 70/21 و 2-kg m 71/21، و μSv3±98، μSv1±69 و μSv1±66 برای زنان بالغ به ترتیب با شاخص توده بدنی 69/71، 21/21 و 2-kg m 72/21، بود. هم چنین تفاوت بین حداقل و حداکثر مقدار دز موثر در پروتکل های TMJ، تک فک و هر دو فک برای مردان بالغ، 24 %، 37 % و 32 % و برای زنان بالغ به ترتیب 24 %، 32 % و 35 % بود. در نهایت، این مطالعه مجموعه داده های جامعی از دزهای جذبی و موثر بیماران برای طیف وسیعی از شاخص توده بدنی بدون نیاز به اندازه گیری تجربی ارایه می کند.
    کلیدواژگان: دز موثر، توموگرافی کامپیوتری دندانی، روش مونت کارلو، شاخص توده بدنی، فانتوم مجازی
  • منیژه داینی، سیمیندخت شیروانی آرانی*، علی بهرامی سامانی، سید میلاد میرعماد، ایمان دهقان صفحات 84-90
    برای تولید رادیونوکلیید با ارزش تکنسیم-m99 از مولیبدن-99 استفاده می شود که به طور عمده از انحلال اسیدی محصولات حاصل از شکافت اورانیم-235 به دست می آید. جداسازی و خالص سازی این رادیوایزوتوپ مولیبدن از دیگر محصولات حاصل از شکافت، به دلیل تنوع و اکتیویته بالای ناخالصی ها محلول، چالشی بزرگ محسوب می شود. در این پژوهش از کروماتوگرافی تبادل آنیونی برای تخلیص mg 02/0 مولیبدن-99 (mCi100) در مقیاس نیمه صنعتی استفاده شده و بهینه سازی پارامترهای موثر شامل مقدار رزین، سرعت جریان و حجم محلول های ورودی به ستون در هر یک از مراحل شستشو و شویش در دو حالت تست سرد (با افزایش مولیبدن-99 به عنوان ردیاب به محلول خوراک) و تست داغ (با استفاده از نمونه واقعی حاصل از انحلال اسیدی هدف پرتودهی شده حاوی اورانیم-235 (Al x8O3U)) انجام شده است. شرایط بهینه برای تست سرد/ داغ به ترتیب شامل مقدار رزین g4-g5/7، حجم شستشو ml50- ml70، حجم محلول شویش ml 60- ml84 و سرعت شویش ml/min64/5-ml/min4 به دست آمده است. هم چنین سرعت بارگذاری و شستشو در هر دو تست یکسان و به ترتیب ml/min6 و 5 است. تحت این شرایط بهینه خلوص محصول مولیبدن به دست آمده در تست سرد تا 100 % و در تست داغ تا 17/98 % بوده است.
    کلیدواژگان: شکافت، مولیبدن-99، کروماتوگرافی تبادل آنیونی، تکنسیم-m99
  • علی جمشیدی، مهیار نیروئی* صفحات 91-99
    برم-76 (نیمه عمر 2/16 ساعت) رادیونوکلییدی پوزیترون زا است که پتانسیل بالایی برای استفاده در پزشکی هسته ای دارد؛ اما به دلیل دشواری تولید مقادیر تجاری آن، فقط در مطالعات آزمایشگاهی استفاده می شود. این رادیونوکلیید معمولا از طریق واکنش Br76Se(p,n)76 تولید می شود. هدف از این تحقیق، بررسی امکان تولید تجاری Br76 از طریق بمباران هدف هایی از جنس ایزوتوپ های پایدار ژرمانیم با یون سنگین Li+7 است. با استفاده از کدهای مونت کارلو EMPIRE و LISEcute++، توابع برانگیختگی واکنش های Br76Li+,n)7)Ge70، Br76n)3Li+, 7)Ge72، Br76n)4Li+, 7)Ge73، Br76n)5Li+, 7)Ge74 و Br76n)7Li+, 7)Ge76 رسم شده و از مقایسه این توابع برانگیختگی، واکنش Br76n)3Li+, 7)Ge72 در محدوده انرژی 30 تا 40 مگاالکترون ولت به عنوان واکنش برتر انتخاب شد. بیشینه بهره تولید تیوری در انرژی 40 مگاالکترون ولت برای این کدها به ترتیب MBq/µAh 46/32 و MBq/µAh 43/61 است. بهره تیوری و تجربی واکنش Br76p,n))Se76 در انرژی 16 مگاالکترون ولت به ترتیب MBq/µAh 61/506 و MBq/µAh 88 است. از مقایسه بهره تولید تیوری واکنش‎های Br76n)3Li+, 7)Ge72 و Br76Se(p,n)76 می توان این نتیجه را گرفت که واکنش Br76n)3Li+, 7)Ge72 تنها زمانی مورد توجه قرار می گیرد که هدف Ge72 یا ترکیبی از آن قابلیت پرتوگیری طولانی مدت (بدون ذوب شدن) را داشته باشد و از این طریق، اکتیویته Br76 بیش تری را در عمل تولید کند.
    کلیدواژگان: برم-76، ژرمانیم، سلنیم-76، شبیه سازی مونت کارلو، بهره تولید
  • شهزاد فیضی*، سید یوسف فضائلی حسینی نژاد، پرویز اشتری، حکیمه زارع، فاطمه بلوری نوین صفحات 100-105
    مطالعه ی حاضر بر عملکرد و توزیع زیستی ترکیب نشان دار نقاط کوانتمی کادمیوم تلورید نشان دار شده با زیرکونیم-89 متمرکز است. سنتز و مشخصه یابی نقاط کوانتمی کادمیم تلورید، نشان دارسازی و کنترل کیفی و سپس مطالعات حیوانی شامل بررسی توزیع زیستی، تجمع در تومور، نحوه پاک سازی رادیودارو از بدن و تصاویر توموگرافی انتشار پوزیترون مورد مطالعه قرار گرفته است. نقاط کوانتمی کادمیم تلورید با اندازه ابعاد حدود 3 نانومتر به روش شیمیایی سنتز شدند. واکنش نشان دارسازی با شروع از زیرکونیم کلرید و نقاط کوانتمی CdTe QDs انجام شد. به منظور ارزیابی رفتار درون تنی Zr]Zr- CdTe QDs89[و مقایسه ی آن با کلرید زیرکونیم-89 Zr]Zr-Chloride89[آزمایش های تصویربرداری PET طراحی و انجام شد. بلافاصله پس از هر تصویربرداری موش ها تشریح و توزیع زیستی رادیودارو در اندام ها بررسی شد. نتایج این بررسی حاکی از تجمع سریع و هدفمند این نانوذرات در تومور بود. با توجه به خواص برتر رادیوایزوتوپ زیرکونیم-89 و توزیع زیستی مناسب، این نانوذرات نشان دار به عنوان عوامل بالقوه تصویربرداری هسته ای معرفی گردید.
    کلیدواژگان: نقاط کوانتمی، زیرکونیم-89، نشان دارسازی، توموگرافی نشر پوزیترون
  • زهرا رفیعی سرمزده*، میثم تراب مستعدی، مهدی اسدالله زاده، رضوان ترکمان صفحات 105-114

    در سال های اخیر، بازیافت زباله های پلاستیکی به دلیل مسایل زیست محیطی، بهداشتی و اقتصادی رشد سریعی داشته و مخلوط/ کامپوزیت های مختلفی از مواد پلیمری بازیافتی در سال های اخیر مشخصه یابی شده اند. در این میان متاسفانه سهم پلی پروپیلن به عنوان یکی از پنج پلیمر اصلی تشکیل دهنده پسماندهای پلیمری، بسیار اندک است. هدف از این مطالعه بررسی استفاده از پلی پروپیلن بازیافتی (rPP) به همراه پلی پروپیلن بکر (PP) و افزایش خواص مخلوط آن با استفاده از تابش الکترونی برای کاربردهای احتمالی است. مخلوط های حاوی rPP با محتوای وزنی 0، 5، 10 و 15 % وزنی با استفاده از تابش الکترونی تحت پرتودهی قرار و به منظور تعیین خواص محتوای ژل، شاخص جریان مذاب، خواص مکانیکی و ویژگی های ساختاری مورد بررسی قرار گرفتند. کاهش شاخص جریان مذاب مخلوط های پرتودهی شده و محتوای ژل نشان می دهد که پرتودهی سبب ایجاد اتصالات عرضی در مخلوط PP می گردد. افزایش محتوای rPP تغییر محسوسی در استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نمونه ها را باعث نمی شود اما تحت پرتودهی، استحکام کششی در نمونه های حاوی 0 تا 10 % rPP، کاهش 10 % و در نمونه 15 % وزنی کاهش 15 % را نشان می دهد. درصد ازدیاد طول نیز نسبت به نمونه های بدون پرتودهی کم تر بوده که به نظر می رسد به دلیل تشکیل شبکه اتصالات عرضی در ساختار پلیمر باشد. با این حال میزان کاهش با توجه به استفاده از rPP و به دلیل استفاده از پرتودهی میزان قابل قبولی بوده و هم چنان مخلوط پلیمری رفتار چکش خواری مناسبی را نشان می دهد. آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی برای نمونه تحت پرتودهی نیز بهبود برهم کنش بستر با rPP را نشان می دهد. به نظر  می رسد با در نظر گرفتن نتایج، مخلوط پرتودهی شده حاوی 10 % وزنی از rPP، نمونه بهینه باشد که این مخلوط را برای بازیافت محیطی از ضایعات PP پس از مصرف، تحقق بخشیدن به کالاهای جدید با عملکرد بالا برای کاربردهای مختلف، کاهش هزینه و تولید پایدار توصیه می کند.

    کلیدواژگان: بازیافت تابشی، پلی پروپیلن، پسماند پلیمری، پرتو الکترونی، پلاستیک
  • زهرا شیری یکتا* صفحات 115-124

    از مهم ترین آلاینده های پایدار و غیرقابل تجزیه فلزات سنگین هستند، که از سمی ترین آلاینده ها در محیط زیست به شمار می روند. بنابراین حذف این آلاینده ها از اهمیت خاصی برخوردار است. اورانیم به عنوان یکی از فلزات سنگین، یک رادیونوکلیید طبیعی است که به دلیل سمیت جدی و خاصیت پرتوزایی دارای اثرات مخرب بر روی سلامت انسان و محیط زیست می باشد. در این پژوهش رزین آمبرلیت XAD-4 آغشته شده با لیگاند باز شیف بیس 2-هیدروکسی بنزآلدهید 1و2-دی آمینو اتان (L2H) برای جذب اورانیم از محلول آبی به کار برده شد. تاثیر پارامترهای موثر مانند pH فاز آبی، زمان تماس، مقدار جاذب و وابستگی دمایی فرایند مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که 98 % یون های اورانیم در شرایط بهینه 5/5pH، مقدار جاذب 1/0 گرم، زمان تماس 60 دقیقه و دمای 25 درجه سانتی گراد، یون اورانیم با غلظت اولیه 20 میلی گرم بر لیتر از 20 میلی لیتر محلول آبی جذب می شود. مقایسه درصد جذب رزین آغشته نشده با رزین آغشته شده با لیگاند باز شیف نشان می دهد که نمودار جذب یون اورانیم در مقابل pH به سمت مقادیر pH پایین تر (تقریبا 1 5/0ΔpH) تغییر می کند و رفتار جذبی رزین در 5/5pH با افزایش میزان جذب از 52 % به 98 % بهبود می یابد. داده های سینتیکی و جذبی به ترتیب با معادله شبه مرتبه دوم و هم دمای فروندلیچ به خوبی مطابقت دارند. بررسی ترمودینامیکی نیز نشان داد که فرایند جذب یون مورد مطالعه بر مبنای آنتروپی است.

    کلیدواژگان: اورانیم، جذب، رزین XAD-4، کمپلکس کننده
  • مهدی امیری، علیرضا کشتکار*، سید محمدعلی موسویان صفحات 125-136

    در این کار پژوهشی توانایی درشت جلبک قهوه ای سیستوسریا ایندیکا از خانواده فایوفیتا و آمایش شده با کلسیم برای جذب توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) از پساب واقعی فرایند ترسیب شیمیایی توریم در یک ستون بستر ثابت با ارتفاع cm 25/5 و قطر cm 5/1 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که در جذب توریم (IV) از محلول خوراک های دوجزیی توریم- وانادیم و توریم - آهن، رقابت بین یون های توریم (IV) و وانادیم (V) قابل توجه تر از رقابت بین یون های توریم (IV) و آهن (III) است. هم چنین در جذب توریم، وانادیم، آهن به طور هم زمان از پساب واقعی ظرفیت جذب زیستی توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) به ترتیب برابر با 60/104، 15/24 و mg/g 39/17 به دست آمد که نشان می دهد میل ترکیبی یون های توریم (IV) به جلبک سیستوسریا ایندیکای آمایش شده با کلسیم بیش تر از یون های آهن (III) و وانادیم (V) است. نمودارهای شکست جذب با استفاده از مدل های بوهارت - آدامز، توماس، یون - نلسون، بلتر، دز - رسپانس اصلاح شده، گمپرتز و گمپرتز اصلاح شده مدل سازی شد. نتایج نشان داد که مدل گمپرتز اصلاح شده تطابق بهتری با داده های تجربی دارد. هم چنین، آزمایش تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و اندازه گیری غلظت کلسیم در پساب واقعی نشان داد که گروه های عاملی هیدروکسیل، آمین، آمید، متیلن، کربوکسیل و سولفات بیش ترین سهم را در سازوکار تبادل یونی با یون های توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) دارند.

    کلیدواژگان: جذب زیستی چند جزیی، جلبک قهوه ای، ستون بستر ثابت، نمودار شکست، مدل تجربی
  • صفیه نظری*، نادیا بابایی بیدمشکی صفحات 137-143

    مواد پروسکایت هالید سرب شبه دوبعدی نسبت به پروسکایت های سه بعدی پایداری بهتر و بازده بالایی در آشکارسازی پرتوهای ایکس و گاما دارند و لذا کاندید مناسبی جهت استفاده در آشکارسازهای سوسوزن می باشند. در این پژوهش، ابتدا دلیل پایداری ساختار شبه دوبعدی نسبت به همتای سه بعدیش یعنی  با استفاده از نظریه تابعی چگالی و محاسبات اصول اولیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد انتقال بار از اتم های هیدروژن متصل به اتم نیتروژن در مولکول آلی و اتم های ید نزدیک به مولکول آلی، و نیز تغییر توزیع بار در ساختار پروسکایت دوبعدی منجر به پایداری بیش تر این ساختارها نسبت به ساختارهای حجمی  می شود. در گام دوم محاسبات، خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار شبه دوبعدی با وجود پایداری بالا، به دلیل حضور مولکول های آلی بزرگ، دارای خواص مکانیکی ضعیف تری نسبت به همتای سه بعدیش یعنی  بوده و به عبارتی، ساختار شبه دوبعدی تحمل کم تری در برابر فشارهای خارجی از خود نشان داد. بنابر نتایج حاصل از این پژوهش، استفاده از ساختار شبه دوبعدی به عنوان آشکارساز سوسوزن در محیط های سخت، می تواند ناکارآمدتر از ساختار همتای سه بعدی باشد.

    کلیدواژگان: پروسکایت شبه دوبعدی، انرژی تشکیل، مولکول آلی، انتقال بار، پایداری مکانیکی، مدول حجمی
  • آمنه کارگریان* صفحات 144-154

    یک رویکرد جدید در شتاب د هنده های پلاسمایی استفاده از باریکه پروتونی پرانرژی به عنوان محرک برای تولید موج پلاسمایی است. در این رویکرد، انرژی باریکه پروتون از طریق موج پلاسمایی تشکیل شده به باریکه الکترونی شاهد برای دست یابی به انرژی های بالا انتقال می یابد. در این مقاله، با استفاده از شبیه سازی ذره ای دو بعدی، برهم کنش یک باریکه پروتونی پرانرژی با تابع توزیع گاوسی با پلاسمای دارای چگالی خطی با شیب چگالی 03/0 % در امتداد انتشار باریکه، به منظور تولید باریکه الکترونی پرانرژی با کیفیت بالا مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی شتاب الکترون باریکه الکترونی شاهد با انرژی MeV 18 در پشت باریکه پروتونی به داخل پلاسما فرستاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، در اثر برهم کنش باریکه پروتونی پرانرژی با پلاسما در سامانه مورد مطالعه، میدان موج پلاسمایی قوی با دامنه MeV/m 400 در پلاسما ایجاد شده و می تواند الکترون های باریکه شاهد که در این میدان به دام می افتند را تا گرادیان های انرژی بالا از مرتبه چند صد مگا الکترون ولت شتاب دهد. علاوه بر این، بررسی تحول تابندگی باریکه به عنوان یک پارامتر مهم در بررسی کیفیت باریکه شتاب دار شده، نشان می دهد با در نظر گرفتن پارامترهای مناسب برای پلاسما، باریکه های پروتونی و الکترونی، تابندگی باریکه الکترونی شاهد کم تر از 50 % نسبت به مقدار اولیه خود رشد می کند.

    کلیدواژگان: تابندگی باریکه، باریکه پروتونی محرک، شتاب باریکه الکترون شاهد
  • داریوش رستمی فرد، نوشین پیش بین*، مریم اکبری نساجی، علی نصیری صفحات 155-161

    در این پژوهش گسیل پرتو ایکس نرم و سخت دستگاه پلاسما کانونی مدر 5 کیلو ژول توسط آشکارساز پین دیود و سوسوزن پلاستیک 102Ne به طور تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات در بازه ای از فشار کاری بهینه و در ولتاژ 14 کیلو ولت با گاز آرگون انجام شده است. سیگنال های دریافتی از آشکارساز پیچه روگوفسکی، پین دیود و سوسوزن پلاستیک ثبت و تحلیل شده است. نقاط بهینه در محدوده فشار 4-3 تور حاصل شد. بهترین تنگش در  فشار 3 تور و قوی ترین پرتو ایکس نرم و سخت به ترتیب در فشار 5/3 تور و 3 تور ثبت شد.

    کلیدواژگان: دستگاه پلاسما کانونی، تنگش، ایکس نرم، ایکس سخت، پین دیود، سوسوزن پلاستیک
  • ابراهیم مقیسه*، فائزه کیان بخت، خدیجه باقری، سمیرا شهبازی صفحات 162-169

    لجن یک محصول جانبی اجتناب ناپذیر تصفیه خانه فاضلاب شهری و منبع عناصر غذایی مورد نیاز گیاه است و با غیرفعال سازی ریزجانداران بیماری زای آن با پرتوتابی گاما، به عنوان کود آلی قابل بازیافت است. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی تیماردهی لجن فاضلاب تصفیه خانه جنوب تهران تحت تاثیر پرتو گاما با/ بدون حرارت دهی برای حذف شاخص های اصلی بیماری زا می باشد. شاخص های باکتریایی هم چون کلی فرم گرماپای، استافیلوکوکوس، سالمونلا و ای کولای با استفاده از پرتو گاما (دزهای 0، 5، 10، 15 و 20 کیلوگری)، حرارت دهی (دمای 70 و 180 درجه سانتی گراد) و ترکیبی از آن ها، مورد بررسی قرار گرفتند. میزان شمارش برخی باکتری های بیماری زا، بیش از حد استاندارد و دارای محدودیت در استفاده به عنوان کود آلی بودند، تا جایی که براساس استاندارد آمریکا و استاندارد ایران در کلاس B و 3P (به ترتیب) قرار نگرفتند. استفاده از پرتوتابی گاما حداقل 10 کیلوگری به تنهایی و ترکیب دو روش پرتوتابی گاما (حداقل 10 کیلوگری) و حرارت دهی، برای غیرفعال سازی چهار شاخص باکتریایی کافی می باشد؛ در حالی که دو روش حرارت دهی به تنهایی، قادر به حذف کامل آن ها نبودند. در مجموع پرتوتابی لجن فاضلاب با گاما به تنهایی، برای تولید کود آلی خاک مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی بوده و در مقایسه با ترکیب دو روش، کافی و مقرون به صرفه است.

    کلیدواژگان: پرتودهی گاما، بازیافت لجن فاضلاب، ریزجانداران بیماری زا، کود آلی خاک، تصفیه خانه جنوب تهران
  • مریم حاج عبدالله جواهری*، محمد یزدی، ایرج رسا، خالق خشنودی، سمانه ضیاءپور صفحات 170-179

    محدوده شیخ هابیل در فاصله حدود 80 کیلومتری دهدشت در جنوب شرق استان کهگیلویه و بویراحمد قرار گرفته است. این محدوده در زون زمین ساختی زاگرس قرار دارد. سنگ میزبان این محدوده از سازند پابده با سن پالیوسن پسین الیگوسن پیشین تشکیل شده است. سنگ های محدوده شیل های خاکستری به همراه با لایه های فسفریت و لایه های نازک آهک مارنی و آهک چرت دار است. در این پژوهش کانی سازی عناصر نادر خاکی، اورانیم و سایر عناصر همراه موجود در فسفریت های سازند پابده در منطقه شیخ هابیل براساس مشاهدات صحرایی، مطالعات سنگ شناسی، کانی شناسی و تجزیه های ژیوشیمیایی بررسی شد. نتایج کانی شناسی نشان داد که کانی های کلسیت، فلویورآپاتیت، گلوکونیت، کوارتز و کانی های رسی کانی های اصلی کانسنگ فسفات شیخ هابیل هستند. کانسار فسفات شیخ هابیل با میانگین 47/24 درصد 5O2P یکی از مهم ترین ذخایر فسفات در سازند پابده است. نتایج تجزیه های شیمیایی نشان داد که میانگین غلظت اورانیم حدود 100 پی پی ام و متوسط ضریب غنی شدگی آن حدود 5/46 است. میانگین مجموع عناصر نادر خاکی نمونه های حاوی فسفات 18/189 پی پی ام می باشد. نسبت (La/Yb) N حدود 54/0-62/0 و (LREE/HREE) N بین 62/0-72/0 است. این داده ها نشان می دهد که غنی شدگی تقریبی HREEها نسبت به LREEها دیده می شود. نمونه های مورد مطالعه دارای بی هنجاری منفی Ce است که نشان دهنده وجود یک محیط فاقد اکسیژن در زمان نهشت فسفریت های شیخ هابیل می باشد. نتایج تجزیه های شیمیایی نشان داد که فسفریت های محدوده شیخ هابیل دارای غنی شدگی خوبی از عناصر نادرخاکی و اورانیم هستند. این نتایج بیانگر این نکته است که دیگر مناطق سازند پابده می توانند ذخایری از این عناصر ارزشمند داشته باشد.

    کلیدواژگان: سازند پابده، کانسار شیخ هابیل، فسفریت، اورانیم، عناصر نادر خاکی
|
  • S. Shafiei, H. Rafi-Kheiri *, A.R. Jokar, M.B. Mahmoudi Pages 1-8
    Nuclear reaction analysis (NRA) is a powerful method for the characterization of light elements in heavy matrix. The capability of this method to determine carbon in iron-based substrates was studied. The systematic error of this method was estimated to be 6%. It was found that the sensitivity of the method for determining carbon in the metal substrates is 0.05% by weight. Three different standard samples of which have specific carbon content, were used to measure carbon in the bulk substrate. The difference between measured and actual carbon of standard samples is within the method error spread and less than 6% reported. To determine the depth profile, carbonized steel-304L samples by the DC plasma method in two various substrate temperatures were used. The effect of the substrate temperature on the formation of the carbon layer and its depth profile was studied. The formation of Fe3C layer in the depth of the carbon samples under the 385 °C has been determined using the NRA method and confirmed with other SEM and XRD methods.
    Keywords: Nuclear reaction analysis (NRA), alloys based on iron, Carbonizing, Depth Profile, Carbon in bulk
  • S.L Mirmohammadi *, J. Safdari, M.H. Mallah, F. Ezazi Pages 9-20

    In the first year of fuel loading of nuclear power reactors, uranium enriched at different levels is used (in the type of VVER-1000 reactor, the levels of enrichment are 4.0, 3.6, 3.3, 0.3, 2.4, 2.2, and 1.3%). In this work, for the production of enriched uranium in the first cycle, two parallel methods have been used, one using square cascades and the other using symmetrical tapered cascades. Computational codes have been developed for the design and optimization of the cascades. The meta-heuristic PSO method has been used for optimization. The results show that: 1. if square cascades are used, it is possible to directly produce all uranium enriched with different levels; 2. if tapered cascades are used, it is possible to produce all uranium indirectly, and uranium enrichment at different levels is only possible with a mixing unit in the enrichment facility; 3. The total number of centrifuges or cascades used to produce enriched uranium shows a reduction of about 22–39% compared to the square cascades. 4. If gas centrifuges with high separation capacities are used in square and tapered cascades, the total number of gas centrifuges required for the production of enriched uranium will be close.

    Keywords: Tapered cascades, Square cascades, Power reactor fuel in the first cycle, PSO optimization algorithm
  • F. Khanramaki *, F. Zahakifar Pages 21-30

    In this study, the separation of yellow cake impurities was investigated by solvent extraction (SX) method using Aliquat 336. The effects of contact time, type and concentration of extractant, type and pH of buffer and diluent type on the extraction rate of impurities from the aqueous phase were studied. Impurity separation experiments were done by solvent extraction method from the simulated solution. The optimal time for the contact of two phases to achieve the maximum amount of extraction of impurities compared to uranium was found to be 6 minutes. Aliquot 336 extractant had a better performance for the separation of impurities than N-benzoyl-N-phenylhydroxyl amine (BPHA) and N, N-dimethoxy phenyl formamidine (DMF). The optimal concentration for the extractant was 0.4 M and chloroform had the best performance among the diluents. The use of acetic acid-sodium acetate buffer with a pH of 3.6 led to the greatest removal of impurities. Also, the McCabe Thiele diagram showed that two extraction steps are needed to remove molybdenum impurity from the yellow cake sample. Therefore, it can be said that in the optimal conditions of the process parameters and with two stages of extraction, 94% of uranium remained in the aqueous phase and the amount of impurities was reduced below the permissible limit

    Keywords: Separation, Yellow cake, Solvent extraction, Aliquat 336, Mechanism
  • A. Kolali, D. Naghavi Dizaji, I. Ramezani, N. Vosoughi * Pages 31-37
    In this study, the graphite-gas reactor HTR-10 is simulated using the MCNPx Monte Carlo code, considering the random placement of the fuel and moderator pebbles. In order to verification, core neutronic parameters is calculated and compared with IAEA documents. Burn up calculations is performed for the two types of uranium oxide fuel and combined thorium-plutonium oxide fuel .The results show that the combined fuel has a longer cycle length about 28 percent more than the uranium oxide fuel and it is also better to use regarding to the nuclear safeguards
    Keywords: Burn up, Uranium Oxide, Thorium-plutonium Oxide, HTR-10, MCNPX
  • R. Yavari *, R. Davarkhoh, Sh. Nezami, S.M. Mousavi, M. Johari, N. Zakariapour, T. Yousefi Pages 38-44
    In the current research work, the alkaline precipitation method was used for the primary separation and purification of uranium in the solution which obtained from the dissolution of the evaporation pool scrap (C36) of the uranium processing plant. In this method, the effect of various parameters such as pH, temperature, stirring speed, aging time and seeding on the uranium precipitation yield as a sodium diuranate and the amount of impurities such as sodium and fluoride in the precipitate were evaluated. The results show that by increasing the pH of the solution up to 14, the separation yield increases up to 98.1%. Nonetheless, using the seeding method, the pH value is reduced to 12  and the separation efficiency increases to 99 %. Also, the results show that increasing the aging time and stirring speed increases the separation percentage and decreases the amount of sodium and fluoride impurities in the precipitation, while increasing the temperature leads to an increase in the separation percentage of uranium and impurities, too. In general, by applying the seeding process, pH adjustment up to 12, aging time of 12 hours, temperature of 50°C and stirring speed of 250 rpm, the best conditions for the primary uranium separation as a sodium diuranate with the minimum amount of major impurities in the precipitation were obtained.
    Keywords: Uranium, C36 Scrap, Alkaline precipitation, Fluoride, Sodium
  • B. Roostaii *, B. Rokrok, S. Safaei Arshi Pages 45-53
    According to the process of loading, unloading, and shuffling a fuel assembly in Tehran Research Reactor core, the possibility of a fuel assembly fall and consequent damage must be considered in order to ensure the integrity of the assembly and no damage to the fuel plates after a possible drop accident based on the safety requirements. In this simulation, ABAQUS software is used for collision analysis. Three modes are considered for the drop of the fuel assembly and its impact on the bottom of the pool, which includes a vertical impact, with an angle of 45 degrees, and a horizontal impact. Based on the stress analysis, it was determined that the vertical collision with the bottom of the pool was the worst type, which could damage the side plates of the assembly, but the fuel plates inside the assembly were not seriously damaged and kept their integrity
    Keywords: research reactor, fuel assembly, Drop accident, ABAQUS software, Stress analysis
  • J. Alamgir *, S.A. Hosseini, E. Salimi Pages 54-64

    The impacts of nanoparticles in radiation therapy have been investigated during the recent decades. The present study was conducted with the aim of investigating the effect of different physical interaction models on dose calculations using gold, hafnium and gadolinium nanoparticles. A nanoparticle with a diameter of 50 nm was simulated in a cubic water phantom and irradiated by protons with the energies of 5, 50 and 150 MeV using Geant4 Monte Carlo toolkit. The current study has considered various parameters, including the energy spectrum of secondary electrons and photons, radial dose distribution (RDD), dose enhancement factor (DEF), around the nanoparticle with three different materials and two physical interaction models. The obtained data showed that for gold nanoparticles, the Penelope model generated a greater number of secondary electrons than the Livermore model; however, for the other two nanoparticles, the Livermore model produced a greater number of secondary electrons than the Penelope model. In the RDD graphs, the Penelope model presents a 10% difference compared to the Livermore model up to a distance of 6 nm from the nanoparticle’s surface (along the radial axis in water). Furthermore, the Livermore model indicates a 16% and 10% increase in dose compared to the Penelope model up to a distance of 9 nm from the surface of hafnium and gadolinium nanoparticles, respectively. In the case of DEF, the dose deposited around the gold nanoparticle was increased by 14, the highest amount compared to DEF of hafnium and gadolinium nanoparticles which is 10 and 6, respectively

    Keywords: Nanoparticle, Dose Enhancement Factor, Proton therapy, Monte Carlo Simulation, Geant4
  • M. Sedighi, E. Edalatkhah *, P. Taherparvar Pages 65-71
    A survey of effective factors on the response of a Fricke gel dosimeter leads to an optimum sample dosimeter with better sensitivity and lower fading in dosimetric applications. In this research, samples of PVA Fricke gel dosimeters were prepared with different concentration of the constituents. Samples was irradiated upto 60 Gy with a gammacell. Measurement of the samples with a spectrophotometer showed 10% PVA, atomic mass of 72000, 25 mM sulphuric acid, 0.5 mM ferrous ammonium sulphate, 0.165 mM xylenol orange, 1% glutaraldehyde and ultrapure water has more sensitivity. In addition, this composition provides a more extensive range of linear responses. Preparation of the suggested dosimeter in several groups and maintenance at different conditions, before and after irradiation, showed the samples maintained in dark and refrigerator were stable for up to 10 days, whereas the samples maintained in other conditions lost their stability and started to fade.
    Keywords: PVA Fricke gel dosimeters, dose response, Constituents’ effect, maintenance conditions
  • A. Aghaz *, M.R. Kardan, M.R. Deevband, B. Bahadorzadeh Pages 72-83
    The role and benefits of Cone-Beam CT(CBCT) in dental imaging, diagnosis and treatment planning are well known, but using the x-rays, it is not risk-free. This study aimed to provide an accurate and comprehensive data base of organs and size-specific effective doses based on body mass indexes (BMI) of patients in dental-CBCT units. In this regard, the Monte-Carlo (MC) method used to simulate the exposure geometry for three different imaging protocols with GIANO CBCT which is one of the commonly used unit in Iran. The population of the Extended-Cardiac Torso(XCAT) adult male and female computational phantoms with various BMIs were used as MC simulation input files. The measured doses using Rando phantom and thermoluminescence dosimeters were compared with simulated doses using CT images of Rando phantom to validate the simulations. The results showed the organs doses for the different Fields-of-View(FOVs) was varied usually in the adult females was higher. The maximum size-specific effective doses for temporomandibular-joint(TMJ), single and both arch protocols were 94±5μSv, 63±4μSv, and 62±2μSv for adult males with BMIs 25.82, 21.70, and 21.71kg m -2, respectively, and 98±3μSv, 69±1 μSv and 66±1μSv for adult females with BMIs 21.69, 21.71 and 21.72kg m-2, respectively. Also, the difference between the minimum and maximum value of effective dose in TMJ, single and both-arch protocols were 24%, 37% and 32%for AM. These values for AF were 24%, 32% and 35%, respectively. Eventually, this study provides comprehensive data set of patient doses for wide ranges of BMIs without the need for experimental measurement.
    Keywords: effective dose, CBCT, Monte Carlo Method, Body Mass Index, XCAT phantom
  • M. Dayeni, S. Shirvani Arani *, A. Bahrami Samani, S.M. Miremad, I. Dehghan Pages 84-90
    Technicium-99 as a widely used radionuclide in nuclear medicine was obtained from molybdenum-99 which mainly produced by fission of Uranium-235. Separation and purification of molybdenum from other fission products are considered as a big challenge due to its high activity and variety of impurities. In this research, anion exchange chromatography was used for the purification of Mo-99 on a semi-industrial scale as 0.02mg (100mCi). The optimization of the effective parameters including the amount of resin, flow rate and volume of solutions entering the column in each step of washing and rinsing in two modes was performed by two methods; cold test (by addition of Mo- 99 as a tracer to the feed solution) and hot test (using a real sample obtained from acidic dissolution of the irradiated target containing U-235 (U3O8/Alx). The values of the optimum parameters for the cold/hot tests including the amount of resin 4g /7.5g, the eluent volume 50ml/70ml, the washing volume 60ml/84ml and the flow rates of elution step were 5.64ml/min/ 4ml/min, respectively. The loading and Washing speeds were the same for both modes. The Molybdenum purity obtained in the cold test was up to 100% and up to 98.17%.for the hot test.
    Keywords: Fission, Mo-99, Anion exchange chromatography, Tc-99m
  • A. Jamshidi, M. Nirouei * Pages 91-99
    Bromine-76 (half-life = 16.2 hours) is a positron emitter radionuclide which has a high potential for use in nuclear medicine; but due to the difficulty of producing commercial quantities, it is only used in laboratory studies. This radionuclide is usually produced through the reaction of 76Se(p,n)76Br. The purpose of this research is to investigate the possibility of 76Br commercial production by bombarding targets made of stable germanium isotopes with 7Li+ heavy ion. The excitation functions of 70Ge(7Li+,n)76Br, 72Ge(7Li+,3n)76Br, 73Ge(7Li+,4n)76Br, 74Ge(7Li+,5n)76Br and 76Ge(7Li+,7n)76Br reactions were drawn using the EMPIRE and LISEcute++ codes, and from the comparison of these excitation functions, the 72Ge(7Li+,3n)76Br in the energy range of 30 to 40MeV was selected as the premier reaction. The maximum theoretical production yield in the energy of 40MeV for these codes are 32.46MBq/µAh and 61.43MBq/µAh, respectively. The theoretical and experimental yields of the 76Se(p,n)76Br at energy of 16MeV are 506.61MBq/µAh and 88MBq/µAh, respectively. From the comparison of the theoretical production yield of 72Ge(7Li+,3n)76Br and 76Se(p,n)76Br reactions, it can be concluded that the 72Ge(7Li+,3n)76Br reaction is considered only when the target of 72Ge or a combination of that have long-term irradiation capability (without melting) and thus produce more 76Br activity in practice.
    Keywords: Bromine-76, Germanium, Selenium-76, Monte Carlo Simulation, Production Yield
  • Sh. Feizi *, S.Y. Fazaeli Hoseini Nezhad, P. Ashtari, H. Zare, F. Bolourinovin Pages 100-105
    The present study focuses on the performance and biodistribution of the cadmium telluride quantum dots labeled with zirconium-89. Synthesis and characterization of cadmium telluride quantum dots, radiolabeling and quality control, and then animal studies including investigating biodistribution, tumor accumulation, how to clear up the radiopharmaceutical from the body and positron emission tomography images have been studied. Cadmium telluride quantum dots with dimensions of about 3 nm were chemically synthesized. The labeling reaction was performed starting from zirconium chloride and CdTe QDs. In order to evaluate the in vivo behavior of [89Zr]Zr-CdTe QDs and to compare it with zirconium-89 ([89Zr]Zr-Chloride), PET imaging experiments were designed and performed. Immediately after each imaging, the mice were dissected and the biodistribution of the radiopharmaceutical in different organs was evaluated. The results indicated the rapid and targeted accumulation of these radionanoparticles in the tumor. Due to the superior properties of the zirconium-89 radioisotope and appropriate biodistribution, these labeled nanoparticles were introduced as potential nuclear imaging agents.
    Keywords: Quantum dots, Zirconium-89, Labeling, PET imaging
  • Z. Rafiei-Sarmazdeh *, M. Torab-Mostaedi, M. Asadollahzadeh, R. Torkaman Pages 105-114

    Due to environmental, health, and economic concerns, recycling of plastic waste has increased significantly in recent years, and numerous mixes and composites of recycled polymer materials have been studied. Unfortunately, polypropylene makes up a very small portion of the five primary polymers that make up polymer waste. The aim of this study is to research the usage of recycled polypropylene (rPP) in combination with virgin polypropylene (PP) and to use electron radiation to improve the mixture's characteristics for potential applications. After being exposed to electron radiation, mixtures containing rPP at 0, 5, 10, and 15 wt.% were examined to ascertain their gel content, melt flow index, mechanical properties, and structural characteristics. The irradiation results in the formation of crosslinking in the PP mixture, as evidenced by the decrease in melt flow index and the result of gel content of the irradiated mixes. The tensile strength and elongation at break are unaffected by increasing the amount of rPP, but after exposure to radiation, the tensile strength of samples containing 0 to 10 wt.% of rPP declines by 10% and that of samples with 15% by weight reduces by 15%. In comparison to samples not exposed to radiation, the elongation-at-break increase was also reduced, which appears to be a result of developing a crosslinking net in the polymer's structure. The polymer mixture still exhibits a reasonable hammering behavior, and the decrease caused by the application of rPP and irradiation is of an appropriate quantity. The irradiation sample's analysis using a scanning electron microscope also demonstrates improved interaction of PP with rPP. Based on the findings, it would appear that the irradiation combination containing 10 wt.% rPP is the optimal sample to use for environmentally recycling post-consumer PP waste, creating new, high-performing products for a variety of applications, Cost reduction, and sustainable production.

    Keywords: Radiation recycling, Polypropylene, Polymeric waste, Electron Beam, Plastic
  • Z. Shiri-Yekta * Pages 115-124

    One of the most important persistent and non-degradable pollutants are heavy metals, which are among the most toxic pollutants in the environment. Therefore, removing these pollutants is of particular importance. Uranium, as one of the heavy metals, is a natural radionuclide that has harmful effects on human health and the environment due to its serious toxicity and radiation properties. In this research, Amberlite XAD-4 resin impregnated with bis-2-hydroxybenzaldehyde 1,2-diaminoethane (H2L) Schiff base ligand was used for the adsorption of uranium from aqueous solution. The effect of effective parameters such as aqueous phase pH, contact time, amount of adsorbent and temperature dependence of the process were investigated. The results showed that 98% of uranium ions in the optimal conditions of pH5.5, adsorbent amount 0.1 g, contact time 60 min. and temperature 25˚C, uranium ion with an initial concentration of 20 mg/L was quantitatively removed from 20 mL of the aqueous solution. A comparing the adsorption percentage of non-impregnated resin with impregnated resin with Schiff base ligand shows a shift for uptake of the uranium ions vs. pH curves towards lower pH the values (about ΔpH0.51) and the adsorption behavior of the resin at pH5.5 improves with increasing adsorption from 52% to 98%. Kinetic and adsorption data correspond well with pseudo-second-order equation and Freundlich isotherm, respectively. Thermodynamic investigation also showed that the studied ion adsorption process is based on entropy.

    Keywords: Uranium, Adsorption, XAD-4 Resin, Complexing
  • M. Amiri, A.R. Keshtkar *, M.A. Moosavian Pages 125-136

    This research examined how Cystoseria indica brown macroalgae of the Phaophyta family can be pre-treated with calcium to sorb Th(IV), V(V), and Fe(III) from real wastewater resulting from the thorium chemical process using a fixed bed column whose bed height was 5.25 cm and its diameter was 1.5 cm. It was found that the competition between Th(IV) and V(V) ions is significant in Th(IV) biosorption from three-component feed solutions of Th(IV) - V(V) and Th(IV) - Fe(III). The biosorption capacity of Th(IV), V(V), and Fe(III) from real wastewater was also 104.60, 24.15, and 17.39 mg/g, respectively. It shows that the affinity of Th(ІV) ions to Ca-pretreated Cystoseria indica algae is higher than that of Fe(ІІІ) and V(V) ions. The biosorption breakthrough curves were modeled using Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson, Belter, adapted dose-response, Gompertz, and modified Gompertz models. The results showed that the modified Gompertz model better agreed with the experimental data. The Fourier transform infrared (FTIR) analysis and calcium concentration determination in real wastewater indicated that functional groups such as hydroxyl, amine, amide, methylene, carboxyl, and sulfate were most likely to participate in the ion exchange mechanism with Th(*V), V (V) and Fe(III) ions.

    Keywords: multi-component biosorption, Brown Alga, Fixed-bed column, Breakthrough curve, Empirical model
  • S. Nazari *, N. Babaei Bidmeshki Pages 137-143

    Due to their better stability and high performance for X- and gamma-ray detection, quasi-two-dimensional (2D) lead halide perovskites have demonstrated a good ability to be used in scintillators, compared to three-dimensional (3D) perovskites. In the current study, the stability of 2D-layered HA2CsPb2I7 was investigated relative to the α-CsPbI3 crystal structure. It is depicted that the charge transfer of hydrogen atoms connected to nitrogen and iodine atoms close to organic molecules in the 2D structure, results in a change of charge distribution over the perovskite structure. Hence, the structural stability of the 2D structure was much better than the cubic structure of α-CsPbI3. Despite more stability of quasi-2D perovskite, the presence of the large organic molecules in this structure led to less mechanical stability than its 3D counterpart, α-CsPbI3. In other words, this material has less tolerance against eternal pressures. According to the results, scintillation detectors based on 2D lead halide perovskites can be less efficient in harsh environments, rather than their 3D counterpart.

    Keywords: quasi-two-dimensional perovskite, formation energy, molecular organic, Charge transfer, Mechanical stability, bulk modulus
  • A. Kargarian * Pages 144-154

    One of the new approaches in plasma accelerators is to use high-energy proton beam as a driven beam to produce plasma wave. In this approach, the energy of the proton beam is transferred through the formed plasma wave to the witness electron beam for achieving high energies. In this paper, using two-dimensional particle simulation, the interaction of a Gaussian high-energy ion beam with plasma containing linear density with density gradient of 0.03% along the beam propagation direction has been investigated in order to produce a high energy electron beam with a high quality. To investigate the electron acceleration, an 18 MeV witness electron beam is sent to the plasma at the back of the ion beam. The simulation results show that, due to the interaction of the energetic proton beam with plasma, the strong plasma wave field with amplitude 400 MeV/m is created to accelerate the trapped electrons of witness beam to high energy gradients in order of several hundred MeV. Moreover, the evolution of the electron beam emittance as an important parameter in the investigation of the accelerated beam quality, indicates by considering the appropriate parameters for the plasma, proton and electron beams, the emittance of the witness electron beam grows less than 50% compared to its initial value.

    Keywords: Beam emittance, Driven proton beam, Witness electron beam acceleration
  • D. Rostamifard, N. Pishbin *, M. Akbari Nasaji, A. Nasiri Pages 155-161

    In this work, some experimental results as the behaviour of hard X-ray (HXR) and soft X-ray (SXR) signals related to Argon plasma in a Mather-type plasma focus device (MTPF) 5KJ, is presented. Experiments have been carried out in a range of working pressure and voltage of 14kV. The signals from the Rogowski coil detector, PIN diode and Ne102 plastic scintillator are recorded and analyzed. The optimum operating pressure is in the range of 3–4 torr. The best pinch was recorded at 3 torr pressure, and the most essential soft and hard X-ray was recorded at 3.5 torr and 3 torr pressure, respectively.

    Keywords: Plasma focus devise, Pinch, Soft X-ray, Hard X-Ray, Pin diode, Scintillator
  • E. Moghiseh *, F. Kiyanbakht, Kh. Bagheri, S. Shahbazi Pages 162-169

    Sewage sludge is an inevitable byproduct of wastewater treatment plants and an important source of essential plant nutrients and with inactivation of its pathogenic microorganisms by gamma radiation can be recycled as soil organic fertilizer. The main objective of this research is to evaluate the sludge treatment by gamma irradiation with/without pasteurization on the removal of main indicators pathogenic in the South of Tehran waste water treatment plant sludge (WWPTs). The bacterial indicators of such as Fecal Coliform, Staphylococcus, Salmonella, Escherichia (E. coli) were examined with gamma irradiation (0, 5, 10, 15, 20 kGy), pasteurization (70 and 180 ° C) and their combination. The count of some pathogenic bacteria was more than the standard and limited in its use as organic fertilizer, until they were not placed in class B and P3 according to the American standard and the Iranian standard (respectively). Application of gamma irradiation at least 10 kGy dose, alone, and combination of gamma irradiation (at least 10 kGy) and pasteurization were sufficient for complete inactivation of four pathogenic bacteria indicators, However, the pasteurization methods alone were not abled for removal them, completely. Generally, gamma irradiation of sewage sludge to produce organic soil fertilizer singly is in accordance with national and international standards and is sufficient and cost-effective compared to the combination of two methods.

    Keywords: Gamma Irradiation, Recycling Sewage sludge, Pathogenic microorganisms, Soil Organic Fertilizer, South of Tehran waste water treatment plant
  • M. Haj Abdollah Javaheri *, M. Yazdi, I. Rasa, Kh. Khoshnoodi, S. Ziapour Pages 170-179

    Sheikh Habil area is located in 80km of Dehdasht city in southeast of Kohgiloyeh-Boyer Ahmad province, SW of Iran. Pabdeh Formation is located in the Zagros structural zone of Iran. The host rocks of the area are the Late Paleocene-Early Oligocene limestones, shales and marls. Calcite, fluorapatite, glauconite, quartz and clay minerals are the most observable minerals in these phosphorite rocks. The geochemical data show that the average contents of P2O5, U and ΣREE are 24.47%, 100ppm (with enrichment factor of 46.54) and 189.18 ppm, respectively. The (La/Yb)N is 0.62-0.54 and the (LREE/HREE)N is 0.62-0.72. The studied samples have negative Ce anomaly which indicates the existence of an anoxic environment during the Sheikh Habil phosphate deposition. These ratios show the relatively enrichment in HREEs with respect of LREEs. This data confirms that the Sheikh Habil phosphorites have high anomalies not only for P2O5 but also for U and HREEs. These data show that the other areas in Pabdeh Formation could be good targets for P2O5, U and REEs.

    Keywords: Pabdeh Formation, Sheikh Habil ore deposit, Phosphorite, Uranium, Rare earth elements