فهرست مطالب
مجله علوم و فنون هسته ای
سال چهل و ششم شماره 2 (پیاپی 112، تابستان 1404)
- تاریخ انتشار: 1404/04/01
- تعداد عناوین: 20
-
-
صفحات 1-10تغییر شکل عرضی مجتمع های سوخت تحت تاثیر بارهای مکانیکی، هیدرولیکی، حرارتی و تشعشعی در قلب رآکتور، خمش مجتمع سوخت نامیده می شود. این پدیده پیامدهای متفاوتی برای ایمنی رآکتور و بهره برداری از آن به دنبال دارد. تغییر فاصله موضعی بین مجتمع های سوخت ناشی از پدیده خمش منجر به یک اختلال نوترونی می شود که بر روی توزیع توان و عدم تقارن آن تاثیرگذار است. در این پژوهش سعی شده است با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و فرض خمش Cشکل، درک مناسبی نسبت به الگوی خمش مجتمع های سوخت در قلب رآکتور VVER-1000 پیدا کرد. این کار براساس توزیع توان ناشی از وجود خمش مجتمع سوخت انجام خواهد شد. این مسئله به بهره بردار کمک خواهد کرد تا با دانستن الگوی خمش داخل قلب رآکتور، چیدمان سیکل بعدی را طوری طراحی کند تا از گسترش خمش و پیامدهای آن در سیکل های بعدی جلوگیری شود.کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، خمش مجتمع سوخت، توزیع توان
-
صفحات 11-20
شناسایی اثرات تابش نوترون بر آلومینیم هایی که در ساخت غلاف های سوخت رآکتورها به کار می روند از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. با توجه به مشکلات موجود در تابش دهی با نوترون در برخی از مواقع از روش تابش دهی با یون ها (معمولا پروتون) برای این بررسی استفاده می شود. تغییرات در حفره ها در تابش پروتون های پرانرژی در حد پیکومتر است. در این تحقیق از طیف نگاری طول عمر نابودی پوزیترون که قابلیتی برای بررسی ابعاد حفره ها را در حد پیکومتر و نانومتر است استفاده شده تا تغییرات آلومینیم های Al-6061 و Al-303 بر اثر تابش پروتون های MeV 2/2 در مقادیر مختلف تابش بررسی شود. نتایج نشان می دهد که مقدار زمان τave برای هر دو نمونه آلومینیم بررسی شده ابتدا کاهش پیدا کرده و سپس افزایش یافته است که نشان دهنده کوچک تر شدن حفره ها در مراحل اولیه تابش و در نتیجه کم شدن عیوب تهی جا و بزرگ شدن آن ها در ادامه تابش که بیانگر زیاد شدن عیوب بین نشین است می باشد. این نتایج توسط آزمون XRD نیز تایید شده است. در این آزمون نیز مشاهده می شود اندازه کریستال در آلومینیم های تابش دیده در ابتدا شروع به افزایش و سپس شروع به کاهش کرده است.
کلیدواژگان: آسیب، آلومینیم های غلاف سوخت، تابش پروتون، طیف نگاری طول عمر نابودی پوزیترون -
صفحات 21-29محاسبات طراحی استخر سوخت مصرفی مستلزم درنظر گرفتن جنبه های مختلف ازجمله نوترونیک، ترموهیدرولیک، ایمنی، حفاظ، اقتصادی و بهره برداری است. باتوجه به هزینه بالای طراحی و ساخت یک استخر سوخت مصرفی جدید و همچنین وجود فضاهای خالی در استخر برخی از رآکتورهای تحقیقاتی، محاسبات نوترونیک و حفاظ برای امکان سنجی استفاده از استخر دوم یک رآکتور تحقیقاتی نوعی به عنوان استخر سوخت مصرفی با استفاده از کدهای ORIGEN2.1 و MCNP6 انجام شده است. اولین گام در محاسبات، تعیین فاصله بین سوخت ها (گام شبکه) به گونه ای است که ضریب تکثیر موثر برای بدترین حالت ممکن کمتر از 0/95 باشد که گام شبکه 13 سانتی متر این شرایط را برآورده می کند. محاسبه جملات چشمه برای سوخت مصرفی با بیشترین میزان مصرف (60 %) برای لحاظ کردن بدبینانه ترین حالت انجام شده است. کارکرد پیوسته رآکتور و 24 ساعت خنک شوندگی، به عنوان کمترین زمان ممکن برای انتقال سوخت مصرفی به قفسه نگه داری جهت داشتن بدبینانه ترین شرایط، در طراحی قفسه نگه داری سوخت مصرفی درنظر گرفته شده است. برای یک قفسه با 100 بسته سوخت مصرفی که از هر طرف 87 سانتی متر با دیوار استخر فاصله دارد، لایه آبی به ضخامت 300 سانتی متر در بالای سوخت ها و ضخامت 85 سانتی متر دیوار بتونی برای امکان استفاده از استخر شماره 2 به عنوان استخر مصرفی کفایت می کند که معیار آهنگ دز کمتر از 1 و 10 میکروسیورت بر ساعت برای پشت دیوار و بالای سطح آب استخر را نیز برآورده می کند.کلیدواژگان: نوترونیک، حفاظ، رآکتور تحقیقاتی، سوخت مصرفی، کد MCNP6
-
صفحات 30-40در این مقاله، در چارچوب مدل اندرکنش بوزونی از روش ترکیب حدهای تقارنی (5)U و (6)SO برای محاسبه آهنگ گذارهای چهارقطبی الکتریکی بین ترازهای مختلف در زنجیره ایزوتوپی کادمیوم (Cd110-104) و در محدوده انرژی E<3MeV استفاده شده است. در این روش، تابع موج ترازهای مزاحم را به صورت ترکیبی از توابع موج در فضاهای N و 2+N بعدی در نظر گرفته شده و اثر عملگر گذار چهار قطبی الکتریکی بر روی آن ها تعیین شده است. ضرایب عملگر گذار از طریق برازش با مقادیر تجربی آهنگ های گذار چهار قطبی تعیین شده و نتایج حاصل از محاسبات نظری روش حد دینامیکی (5)U و روش ترکیب تقارن ها، با هم مقایسه گردید. نتایج حاصل بیانگر پیش بینی دقیق تر روش ترکیب تقارن ها در تمام گذارهای انتخابی نسبت به روش حد دینامیکی (5)U می باشد. در مقابل، پیش بینی حد دینامیکی (5)U تنها در بررسی گذارهای بین ترازهای باند پایه و ترازهای با نیمه عمر طولانی موفق بوده و وجود زیر لایه بسته نوترونی در هسته Cd106 را تایید می نماید. همچنین، برای آن دسته از گذارهای بین باندهای انرژی مختلف و گذارهای حاصل از ترازهای مزاحم، دقت پیش بینی های مدل ترکیب تقارن ها مشهود می باشد.کلیدواژگان: ترکیب تقارن ها، آهنگ گذار چهار قطبی الکتریکی، تراز مزاحم، مدل اندرکنش بوزونی
-
صفحات 41-50تکنسیم-99 به عنوان یکی از آلاینده های پرتوزای سمی و خطرناک موجود در پسماندهای هسته ای باید پیش از دفن نهایی به لحاظ کمی و کیفی شناسایی شود. در کار تحقیقاتی حاضر، تکنسیم-99 موجود در فاز آبی پسماند تغلیظ شده نیروگاه اتمی بوشهر شناسایی و تعیین مقدار شد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا سزیم-134 و 137 با استفاده از جاذب پتاسیم کبالت هگزاسیانوفرات(II) جداسازی و سپس تریتیم آن طی آمایش حرارتی در دمای C 60 از محیط حذف گردید و در نهایت تکنسیم-99 موجود در محیط با حذف رادیوایزوتوپ های بتازایی چون کبالت-60، آهن-55 و نیکل-63 با استفاده از فرایند رسوب گیری با هیدروکسید آهن(III) تخلیص شد. نمونه ها با استفاده از اسپکترومتری گاما و شمارشگر سنتیلاسیون مایع مورد ارزیابی کمی و کیفی قرار گرفتند. نتایح حاصله نشان داد که تکنسیم-99 موجود در محیط از خلوص رادیوشیمیایی بالایی برخوردار بوده و سایر رادیوایزوتو پ ها با راندمان حدودا 100 درصد از محیط حذف شده اند. همچنین طیف بتای نمونه در تطابق کامل با طیف بتای نمونه های استاندارد بود. بازدهی کل فرایندهای پیشنهادی با استفاده از افزایش ردیاب تکنسیم-m99 به نمونه اولیه، معادل 80/69 % به دست آمد و اکتیویته ویژه تکنسیم-99 با احتساب راندمان 93 درصدی شمارشگر سنتیلاسیون مایع و بازدهی فرایندها (80/69 %)، 10554/13 بکرل بر لیتر محاسبه گردید.کلیدواژگان: تکنسیم-99، تکنسیم-M99، پسماند نیروگاه اتمی بوشهر، خالص سازی، بهره فرایندها، اکتیویته ویژه
-
صفحات 51-59در پژوهش حاضر برای اولین بار استخراج اورانیم از محلول اسید فسفریک تولیدی از کانسنگ جدید فسفاته معدن سوریه با استفاده از حلال های دی اتیل هگزیل فسفریک اسید (D2EHPA) و تری آلکیل فسفین اکساید (TRPO) در کروزین پرداخته شده است. هدف از انجام تحقیق فوق تولید کیک زرد از محلول اسید فسفریک است. مراحل فرایندی شامل استخراج حلالی اولیه، تهی سازی حلال اولیه، استخراج حلالی ثانویه، شستشوی حلال و در نهایت تهی سازی حلال ثانویه توام با رسوب گیری می باشد. براساس نتایج به دست آمده مقادیر بهینه فاکتورهای استخراج حلالی اولیه عبارتند از: 3/1=O/A، °C40T=، min 7= زمان تماس و (v/v) 15 %(v/v) DEHPA= 6 %TRPO= و مقادیر بهینه فاکتورهای تهی سازی حلال اولیه شامل: 1/34=O/A (دو مرحله با 1/17O/A=)، °C40T= و min 40= زمان تماس بوده است. راندمان دو فرایند فوق به ترتیب 86/40 % و 95/60 % بود. در ادامه از شرایط بهینه فرایند استخراج حلالی ثانویه شامل 4/1O/A=، °C40T= و زمان تماس 7 دقیقه و جهت شستشوی حلال باردار توسط اسید سولفوریک (w/v) 5/2 % از مقادیر بهینه 1/10O/A=، °C40T= و زمان تماس 7 دقیقه استفاده شد. در نهایت جهت تهی سازی حلال ثانویه و رسوب گیری کیک زرد، از محلول M2 کربنات آمونیم در °C40T= و زمان تماس 15 دقیقه استفاده شد.کلیدواژگان: اسید فسفریک، استخراج حلالی اورانیم، تهی سازی، کیک زرد
-
صفحات 60-69بررسی ساختار هسته با در نظر گرفتن خاصیت زوجیت بین نوکلئون ها، نقش مهم و تاثیرگذاری در محاسبه کمیت های ترمودینامیکی هسته دارد. در این کار با استفاده از مدل BCS و در نظر گرفتن خاصیت زوجیت، خواص ترمودینامیکی هسته مطالعه شده است. نماینده زوجیت در این مدل، پارامتر گاف می باشد. با محاسبه پارامتر گاف در دماهای مختلف، انرژی برانگیختگی، پارامتر چگالی تراز وابسته به دما و چگالی تراز هسته ای با استفاده از مدل BCS به دست آمده است. در ادامه با استفاده از پارامتر چگالی تراز وابسته به دما، چگالی تراز هسته ای براساس مدل BSFG حساب شده است. در انتها، نتایج چگالی تراز هسته ای محاسبه شده با استفاده از روش های مذکور، با یکدیگر و سپس با داده های تجربی مقایسه شده است.کلیدواژگان: چگالی تراز هسته ای، پارامتر چگالی تراز وابسته به دما، اثر زوجیت، مدل BCS، مدل BSFG
-
صفحات 70-80در این مقاله با استفاده از محاسبات اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی به بررسی خواص ساختاری، الکترونی، اپتیکی و ترموالکتریکی اتم تیتانیم آلاییده شده به تک لایه C3N با استفاده از کد محاسباتی Wien2K پرداخته شده است. مطالعه خواص الکترونی رفتار فلزی را برای این ساختار دوبعدی نشان می دهد. خواص اپتیکی نیز نشان دهنده ناهمسانگردی اپتیکی این ترکیب برای دو راستای x و z است. بررسی خواص ترموالکتریکی تک لایه C3N@Ti با استفاده نظریه نیمه کلاسیکی بولتزمن نشان می دهد که این تک لایه نه تنها دارای ضریب سیبک پایین بلکه دارای بازده ترموالکتریکی بسیار کوچکی می باشد که دارای کاربرد ترموالکتریکی محدودی می باشد.کلیدواژگان: تک لایه C3N، ناهمسانگردی، ضریب سیبک، خواص اپتیکی
-
صفحات 81-88
در کار حاضر با روش رسوب دهی همگن در محلول، میکروذرات با سطح غیرقطبی در محلول تشکیل داده شد. از این روش برای استخراج و پیش تغلیظ یون های مولیبدن(VI) از نمونه های کیک زرد استفاده شد. در این روش، پس از انحلال نمونه کیک زرد، یون های مولیبدن موجود در نمونه با افزایش عامل کمپلکس کننده به کمپلکس غیرقطبی تبدیل می شود. پیش ماده سورفکتانتی n- دودسیل تری متیل آمونیم برماید به محلول نمونه اضافه شده و سپس این محلول توسط پمپ دستگاه ICP-OES به طرف یک اتصال Tشکل که از یکی از مسیرهای آن، جریانی از عامل رسوب دهنده (سدیم هگزافلوئورو فسفات) برقرار است، هدایت می شود. در اثر برهم کنش پیش ماده و عامل رسوب دهنده، میکروذرات سفید رنگی تشکیل می شود که به علت غیرقطبی بودن سطح آن (به علت وجود گروه های دودسیل)، کمپلکس غیرقطبی مولیبدن را استخراج می کند. با استفاده از یک فیلتر، این میکروذرات از فاز آبی جدا شده و در نهایت با یک عامل شوینده مناسب، مولیبدن های واجذب شده برای اندازه گیری غلظت وارد دستگاه ICP-OES می شود. بعد از بهینه سازی عوامل موثر، نتایج نشان داد که پاسخ دهی روش در گستره بررسی شده 2-0/200 میکروگرم بر گرم خطی بوده است و حد تشخیص روش 0/05 میکروگرم بر گرم و همچنین تکرارپذیری روش (RSD) در غلظت 10 و 100 میکروگرم بر گرم به ترتیب برابر 8/1 و 4/3 درصد بوده است. لذا از این روش می توان برای اندازه گیری مولیبدن در نمونه های کیک زرد با دقت و صحت بالایی استفاده کرد.
کلیدواژگان: میکروذرات، رسوب دهی همگن، کیک زرد، مولیبدن، ICP-OES -
صفحات 89-97آلیاژ فرومغناطیس نیکل- مس با درصد وزنی (29/6-70/4%)، پوشش داده شده با لایه جاذب ید-125 به عنوان هسته مورد استفاده در سیستم ترموبراکی تراپی ساخته شد. لایه جاذب با ضخامت حدود 100μm، متشکل از کربن فعال با ساختار گرافیت میکروکریستالی، حاوی نقره و پلی استایرن با نسبت وزنی 70 به 30 می باشد. کربن فعال به دلیل ساختار متخلخل، یکی از جاذب های ترجیحی ید است. جذب ید-125 به واسطه جذب شیمیایی آن بر نقره دوپ شده در ساختار کربن فعال افزایش می یابد. پلی استایرن علاوه بر آنکه به عنوان چسب در ساختار لایه جاذب عمل می کند، جذب فیزیکی ید را بر روی سطح هسته پوشش داده شده تسهیل می کند. نتایج به دست آمده نشان داد که راندمان جذب ید-125، به صورت محلول یدید سدیم و با اکتیویته میانگین 5mCi بر روی هسته نیکل- مس/ پلی استایرن/ کربن فعال دوپ شده با نقره پس از 2 ساعت غوطه وری 20/31 % بود. در حالی که، پوشش طلا و نقره بر هسته فرومغناطیس نیکل- مس قبل از انباشت لایه جاذب، راندمان جذب ید-125 را به ترتیب تا 32/77% و 60/23% پس از 2 ساعت غوطه وری افزایش داد. یافته ها تاثیر قابل توجه پوشش طلا یا نقره بر افزایش راندمان استخراج را نشان می دهند. در تحقیق حاضر به منظور افزایش راندمان جذب ید-125 از روش استخراج مرحله به مرحله استفاده شده است.کلیدواژگان: استخراج مرحله به مرحله، هسته فرومغناطیس نیکل- مس، ترموبراکی تراپی
-
صفحات 98-108
طراحی پرتودرمانی نیازمند شناسایی و قطعه بندی دقیق اندام های در معرض خطر (OAR) است، که به طور معمول عملیاتی دستی و زمان بر می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی امکان استفاده از الگوریتم های یادگیری عمیق به عنوان ابزاری خودکار برای قطعه بندی تصاویر سی تی اسکن است. از این رو عملکرد چند شبکه عصبی کانولوشنال (CNN) شامل U-Net، Residual U-Net و SegResNet به عنوان ابزارهای قطعه بندی خودکار اندام های در معرض خطر در تصاویر سی تی اسکن لگنی (مثانه، پروستات، رکتوم، استخوان فمورال چپ و استخوان فمورال راست) با قطعه بندی دستی توسط متخصص مقایسه شد. این مطالعه، شامل 238 بیمار برای قطعه بندی پروستات و 218 بیمار برای چهار اعضای دیگر بود. عملکرد مدل ها با استفاده از معیارهایی نظیر ضریب شباهت دایس، شاخص ژاکارد و معیار فاصله هاسدورف ارزیابی شد. مدل SegResNet با ارائه بهترین عملکرد، توانست به ضریب دایس 0/956، 0/832، 0/864، 0/980 و 0/985 به ترتیب برای مثانه، پروستات، رکتوم، فمورال چپ و فمورال راست دست یابد. به طور خلاصه، نتایج حاصله نشان می دهد که شبکه های عصبی کانولوشنال در عین حال که می توانند قطعه بندی اعضای در معرض خطر در طراحی پرتودرمانی را با دقت بالایی انجام دهند (استخوان ها و مثانه بالاتر از 95درصد و رکتوم و پروستات بالای 83درصد)، فرایند قطعه بندی را نیز تسریع می بخشند.
کلیدواژگان: قطعه بندی، اندام های در معرض خطر، شبکه های عصبی کانولوشنال، سی تی اسکن، پروستات -
صفحات 109-122سیستم های تصویربرداری پرتوهای ایکس پس پراکنده به دلیل حساسیت زیاد به مواد آلی، دز تابشی کم و نیز اسکن از یک سمت جسم، ویژگی های کاربردی منحصربه فردی دارند. در دستگاه های مبتنی بر این روش، اسکن توسط باریکه مدادی شکل ایکس انجام می شود که شکل و ابعاد باریکه و شدت آن، نقش بسیار زیادی در کیفیت تصویر و دز دریافتی فرد تحت اسکن دارد. جهت ایجاد باریکه مدادی شکل، پرتو مخروطی شکل لامپ ایکس از یک باریکه ساز بادبزنی و متعاقب آن یک دیسک دوار شکاف دار عبور می کند. برای طراحی چیدمان بهینه باریکه ساز بادبزنی و دیسک دوار شکاف دار، طرح های مختلف براساس طول و درز باریکه ساز، و نیز عرض شکاف دیسک دوار با استفاده از کد MCNPX2.6 شبیه سازی گردید. ضخامت و جنس مناسب دیسک دوار برای حداقل رساندن دز نشتی 4 میلی متر از آلیاژ تنسگن- مس به دست آمد. براساس نتایج حاصل از شبیه سازی آزمون های کیفیت تصویر، باریکه ساز با طول 20 سانتی متر، درز 1 میلی متر، و نیز شکاف دیسک با عرض 1 میلی متر بهینه ترین باریکه ایکس را برای سیستم تصویربرداری پس پراکنده تمام بدن ایجاد می کند. براساس نتایج شبیه سازی، بهترین کیفیت تصاویر ایکس پس پراکنده در سرعت دوران دیسک rpm 1500 و سرعت نسبی حرکت عمودی 40 سانتی متر بر ثانیه محاسبه شده است.کلیدواژگان: باریکه ساز بادبزنی، دیسک دوار، لامپ پرتو ایکس، کیفیت تصویر، کد MCNPX2.6
-
صفحات 123-134آنومالی 6 خشومی یکی از کانسارهای مهم اورانیم در پهنه فلززایی بافق- ساغند در زون ایران مرکزی است. گنیس سنگ میزبان اصلی کانی سازی اورانیم در بلوک 1 آنومالی 6 خشومی است و براساس مطالعات میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی دو مرحله کانی سازی اورانیم شامل کانی سازی اولیه (هیپوژن) و سیلیکات اورانیل (سوپرژن) مشاهده گردید. کانی های اورانیم اولیه در منطقه هیپوژن شامل اورانینیت همراه با مقادیر فرعی تورواورانینیت، برانریت و اورانوتوریت است. کانی سازی سیلیکات اورانیل در امتداد شکستگی ها به صورت بولتوودیت و سدیئیت رخ داده که در ادامه بولتوودیت تحت تاثیر دگرسانی به سدیم- بولتوودیت و اورانوفان تبدیل شده است. براساس شواهد صحرایی و مطالعات کانی شناسی، احتمالا سیالات با منشا جوی با pH خنثی تا قلیایی و دمای پایین در گردش، اورانیم، سیلیسیم، پتاسیم، سدیم و کلسیم را از گنیس شسته و در امتداد شکستگی ها به صورت کانی های سیلیکات اورانیل همراه با کلسیت، رس و کلریت نهشته کرده اند. وجود کلسیت پاراژنز همراه با سیلیکات های اورانیل بیانگر حمل اورانیم به صورت کمپلکس های کربنات اورانیل در سیال است.کلیدواژگان: اورانیم، سیلیکات اورانیل، خشومی، بافق- ساغند
-
صفحات 135-147
در دهه اخیر، گام های قابل توجهی در پیشرفت فناوری شتابگر های سنکروترون الکترون (چشمه نور)، به ویژه در بهبود کیفیت باریکه، برداشته شده است. این شتابگر ها به طور دوره ای بازطراحی شده و ارتقا می یابند تا نیازهای علمی در حال تکامل را برآورده کنند. یک جنبه حیاتی طراحی آن ها کنترل دقیق مدار الکترون و تصحیح هرگونه خطا برای دستیابی به یک باریکه الکترون پایدار و در نتیجه باریکه فوتون پایدار با درخشندگی زیاد است. یکی از روش های مورد توجه در این زمینه، استفاده از شبکه های عصبی برای تصحیح موقعیت باریکه الکترونی در حلقه انبارش است؛ فرایندی که معمولا به عنوان کنترل مداری شناخته می شود. در این مطالعه، برای اولین بار یک مدل مبتنی بر معماری شبکه عصبی پیچشی برای مدیریت حلقه انبارش ELETTRA2.0 (شتابگر چشمه نور در ایتالیا) آموزش داده شده است. عملکرد این مدل که مبتنی بر استفاده از فنون یادگیری ماشینی است، حدود 6درصد بهتر از روش ISVD است، درحالی که صحت عملکرد آن نسبت به داده های دنیای واقعی به سختی کاهش می یابد.
کلیدواژگان: یادگیری ماشینی، شبکه عصبی پیچشی، کنترل کننده عصبی مصنوعی، کنترل مدار، حلقه انبارش ELETTRA2.0 -
صفحات 148-159
حفظ خلا در فضای بین روتور و بدنه یک ماشین سانتریفیوژ گازی در حین فرایند گازدهی و غنی سازی حائز اهمیت است. به همین دلیل پمپ مولکولار روی قسمت بالایی بدنه متصل می شود که دارای شیارهایی است که وقتی ذرات در حال حرکت با آن برخورد می کنند با توجه به جهت شیارها، به صورتی منحرف می شوند که مجددا به درون روتور بازگردند. یکی از روش های تحلیل جریان گاز درون پمپ مولکولار، حل معادلات جریان با روش سیکافوس و همکاران می باشد که با توجه به کاهش زمان محاسبات، بسیار مفید می باشد. در این مقاله جهت دستیابی به پارامترهای هندسی و عملیاتی بهینه پمپ مولکولار از چهار الگوریتم فراابتکاری استفاده شده است. نتایج نشان می دهد در بین الگوریتم های فراابتکاری، بهینه سازی با الگوریتم نهنگ گوژ پشت (WOA) بیشترین نسبت تراکم برای پمپ مولکولار ایجاد می گردد. مقدار انحراف متوسط مطلق لگاریتم نسبت تراکم فشار با مقادیر پیش بینی شده توسط روش سیکافوس ارتقا یافته با پارامترهای بهینه، نشان دهنده تطابق بسیار خوب روش تجربی و روش مذکور با الگوریتم فراابتکاری WOA می باشد.
کلیدواژگان: الگوریتم فراابتکاری، پمپ مولکولار، روش سیکافوس، نسبت تراکم -
صفحات 160-169در میان رادیولانتانیدهای نویدبخش، لانتانم-135/132 به عنوان یک جفت ترانوستیک، دارای مزیت های خاصی جهت تهیه طیف گسترده ای از رادیوداروها است. در این مطالعه، به منظور تولید زوج ترانوستیک 132/135La از طریق برهم کنش natBa(p,x)13xLa، ابتدا محاسبات نظری با استفاده از کدهای هسته ای ALICE-91، TALYS-1.8 و SRIM-2013 انجام شد. سپس هدف باریم طبیعی در سیکلوترون MeV 30 با پرتون های با انرژی MeV 22/5 و شدت جریان μAh 100 پرتودهی شد. پس از جداسازی لانتانم از هدف پرتودهی شده، خلوص شیمیایی، خلوص رادیوشیمیایی و خلوص رادیونوکلیدی محلول به ترتیب با استفاده از روش های طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی، رادیوکروماتوگرافی لایه نازک و اسپکترومتری گاما بررسی شد. نهایتا اثر افزایش غلظت شلاتور DOTA (1-100 نانومول) در نشان دارسازی شلاتور با لانتانم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار کل یون های فلزی در محلول نهایی ppm 0/3≥ و خلوص رادیوشیمیایی و رادیونوکلیدی به ترتیب بالاتر از 99 % و 99/5 % است. نشان دارسازی شلاتور DOTA با لانتانم نشان داد حتی با اضافه نمودن 1 نانومولار از این شلاتور، خلوص رادیوشیمیایی بالاتر از 93 % به دست آمد. این مطالعه نشان داد که امکان تولید و جداسازی رادیوایزوتوپ های لانتانم با کیفیت مورد نیاز برای توسعه رادیوداروهای تشخیصی و درمانی بر پایه لانتانم وجود دارد.کلیدواژگان: زوج ترانوستیک، 132، 135La، جداسازی رادیوشیمیایی، نشان دارسازی، شلاتور DOTA
-
بررسی پارامترهای موثر بر بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاه گز با استفاده از فرایند فروشویی اسیدیصفحات 170-178در این پژوهش، بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاه گز به وسیله فرایند فروشویی اسیدی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف بر روی انحلال عناصر نادر خاکی بررسی گردید. نتایج نشان داد که غلظت اسید، درجه حرارت، اندازه ذرات کانسنگ، نسبت مایع به جامد و زمان فروشویی به ترتیب از عوامل مهم در بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ می باشند. درصد بازیابی عناصر نادر خاکی در اسید سولفوریک نسبت به اسیدهای دیگر بالاتر بود. افزایش دما تا 85 درجه سانتی گراد سبب تسریع در انجام واکنش لیچینگ و افزایش بازیابی عناصر نادر خاکی می شود. با افزایش نسبت مایع به جامد تا 2 تماس موثر جامد با مایع به دلیل وجود اسید اضافی در محیط واکنش افزایش پیدا می کند، در نتیجه میزان شویش عناصر نادر خاکی بیشتر می شود. درجه حرارت 85 درجه سانتی گراد، زمان 6 ساعت، غلظت اسید سولفوریک 5/1 مولار، نسبت مایع به جامد 2 و اندازه ذرات 150 میکرون در فرایند بهینه فروشویی به دست آمد. در این شرایط، درصد بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاه گز 95درصد بود.کلیدواژگان: عناصر نادر خاکی، فروشویی، کانسنگ چاه گز
-
صفحات 179-189کریستال های فیلتر نوترون به صورت گسترده در صنعت هسته ای در رآکتورهای تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند. از مهم ترین این کریستال ها می توان به کریستال سفایر اشاره نمود که توسط چندین کشور با کیفیت مطلوب رشد داده می شود. در این پژوهش، مقایسه عملکرد نوترونی کریستال سفایر ساخت ایران و کریستال تامین خارج کشور هدف قرار گرفته است. به منظور بررسی قدرت حذف نوترون های سریع توسط این کریستال های سفایر از یک چشمه Am-Be در این کار استفاده شده است. همچنین از باریکه نوترون مونوکروماتیک به منظور بررسی تاثیر این کریستال ها بر کاهش شدت شار نوترون مونوکروماتیک استفاده شده است. به منظور بررسی دقت کدهای محاسباتی برای شبیه سازی رفتار نوترونی چنین کریستال های فیلتر نوترونی از کد McStas استفاده شد و نتیجه حاصل از این شبیه سازی با مقدار تجربی موجود مقایسه گردید. مقایسه نتایج تجربی و نتایج منتشر شده در دنیا نشان داد کریستال رشد داده شده داخل کشور با نمونه خارجی به خوبی رقابت می کند. نتایج تجربی حاصل از این کار نشان داد استفاده از cm 5/2 کریستال سفایر، باریکه نوترون تک فام با انرژی eV 06/0 تنها حدود 5/5 % همچنین نوترون سریع با انرژی بیش از keV 200 را در حدود 33 % تضعیف می کند. افزایش ضخامت کریستال تا حدود cm 6 نیز موجب تضعیف شدت نوترون سریع تا حدود 60 % و نوترون تک فام تا حدود 5/16 % می گردد. نتایج این کار نشان داد که اختلاف مقادیر شبیه سازی و تجربی می تواند به فقدان اطلاعات دقیق مورد نیاز مدل سازی کریستال توسط کد محاسباتی مرتبط باشد.کلیدواژگان: سفایر کریستال، حذف نوترون سریع، عبور نوترون حرارتی مونوکروماتیک، اندازه گیری شدت نوترون، شبیه سازی کد Mcstas
-
صفحات 190-197توکامک ها به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین دستگاه ها برای دستیابی به همجوشی هسته ای، محیط های پیچیده ای با سطوح بالای تابش هستند. ارتقای این دستگاه ها به منظور افزایش بازدهی و مدت زمان حضور پلاسما، لزوما به افزایش سطوح تابش منجر می شود. از این رو، تخمین دقیق دز تابشی و طراحی سیستم های حفاظتی ایمن، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. توکامک دماوند با پلاسمای هیدروژن خالص، مولد پرتوهای ایکس نرم و سخت می باشد. با داشتن اطلاعات کافی درباره این پرتوهای یون ساز غیرمستقیم، می توان تا حد ممکن از اثرات مخرب آن ها جلوگیری کرد. با توجه به برنامه ارتقا و به روزرسانی توکامک دماوند، زمان پالس های پلاسما از ms 22 به حدود ms 200 افزایش خواهد یافت؛ این امر باعث افزایش چشمگیر میزان تابش ها تا حدود ده برابر در مناطق کاری پرسنل و ناایمن شدن این مناطق از نقطه نظر پرتوگیری کاربران خواهد شد. در این پژوهش دز تابشی مناطق مختلف آزمایشگاه توکامک دماوند ارتقا یافته با توجه به داده های تجربی موجود تخمین زده شد و مشخصات حفاظ های پرتویی جدید برای ایمن سازی محیط آزمایشگاه توسط کد MCNPX محاسبه گردید. ابعاد حفاظ های مورد نیاز برای دو ماده سرب و بتن محاسبه شد که براساس برآورد هزینه و بررسی محدودیت های ممکن، هر یک از آن ها می تواند جهت پیاده سازی انتخاب شود.کلیدواژگان: گداخت هسته ای، توکامک دماوند، تابش های ایکس سخت، حفاظ پرتوی، کد MCNPX
-
صفحات 198-206در این مقاله تاثیر پیش یونش با استفاده از مقاومت شنت 330 مگا اهم بر روی مشخصات عملکردی پلاسمای کانونی نوع مدر با انرژی 4/2 کیلوژول که توسط بانک خازنی 12 میکروفاراد تا حداکثر ولتاژ 20 کیلوولت شارژ می شود، برای گاز هیدروژن ارائه شده است. در این کار مشخصات نشانک های جریان و مشتق جریان دستگاه در هر دو حالت بدون پیش یونش و با پیش یونش در فشار کاری بهینه 85/0 تور اندازه گیری و مقایسه شد. همچنین پرتوی ایکس سخت گسیلی در هر تخلیه و پرتو یون گسیلی دستگاه در هر تخلیه به ترتیب به وسیله آشکارساز سوسوزن پلاستیک 102Ne اشعه ایکس و فنجان فارادی در هر دو حالت بدون پیش یونش و با پیش یونش، در فشار بهینه اندازه گیری و بررسی شد. نتایج به دست آمده از بررسی نشانک های جریان و مشتق جریان دستگاه نشان می دهد که با وجود پیش یونش از طریق مدار مقاومت شنت، شکستگی در نشانک های جریان و مشتق جریان، در زمان تشکیل تنگش، با شیب و عمقی به مراتب بیشتر نسبت به شکستگی در نشانک های جریان و مشتق جریان در زمانی که مدار پیش یونش فعال نیست، دیده می شود. این نتایج به معنی تشکیل تنگش قوی تر در حضور پیش یونش از طریق مدار مقاومت شنت بوده و نیز تنگش در نشانک ها با وضوح بهتر قابل مشاهده است. از سوی دیگر بررسی و مقایسه دامنه نشانک های در یافتی از سیستم تشخیصی فنجان فارادی در دو حالت نشان می دهد که در حضور پیش یونش، شدت پرتو ایکس سخت گسیلی دستگاه به مراتب بیشتر از زمانی است که مدار پیش یونش فعال نیست. بنابراین پیش یونش به شکل معناداری موجب افزایش بازده دستگاه پلاسمای کانونی، بهبود شدت پرتو ایکس سخت گسیل شده و افزایش جریان پرتو یونی تولید شده، می شود.کلیدواژگان: پلاسمای کانونی، پیش یونش، مقاومت شنت، پرتو ایکس سخت، شدت پرتو یون، جریان تخلیه
-
Pages 1-10FAs (Fuel Assembly) lateral deformation under mechanical, hydraulic, thermal, and radiation loads in the reactor core is called FA bowing. This phenomenon has different consequences for reactor safety and its operation. Bowing causes the local change in distance between the FAs, which leads to a neutron perturbation that affects the power distribution and its asymmetry. This research determines the bowing pattern of FAs in the VVER-1000 reactor core by using an artificial neural network and C-shape bowing assumption. That will be done based on power distribution caused by the presence of FA bowing. This issue will help the operator design the arrangement of FAs in the next cycle by knowing the bowing pattern in the reactor core. It will prevent the expansion of the bowing and its consequences in the next fuel cycles.Keywords: Artificial Neural Network, Fuel Assembly Bowing, Power Distribution
-
Pages 11-20
Identification of the changes of aluminum structure due to neutron radiation is very important in the reactor fuel clad. In some cases, ion (usually proton beam) irradiation method is implemented for this investigation. The changes in the holes of Al are in the range of picometers by the radiation of energetic protons. In this research, positron annihilation lifetime spectroscopy, was used to investigate the changes of holes in Al-6061 and Al-303 due to the radiation of 2.2 MeV protons at different amounts of radiation. This method has the ability to evaluate the dimensions of the holes in the range of picometers and nanometers. For both investigated aluminum samples, the results show that the value of τave first decreased and then increased. It indicates the holes became smaller and decrease the vacancy defects in the initial stages of irradiation. Then, the holes became larger in the continuation of irradiation, which indicates increasingin the interstitial defects. These results were also confirmed by XRD test. It can be seen that the crystal size of the irradiated aluminum increased at the in the initial stages of irradiation and then decreased in the continuation of irradiation.
Keywords: Radiation Damage, Fuel Clad Aluminum, Positron Radiation, Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy -
Pages 21-29The design calculations of the spent fuel pool require the consideration of various parameters such as neutronic, thermal-hydraulic, safety, shielding, economic and operation. Considering the high cost of designing and building of a new spent fuel pool as well as the existence of empty spaces in the pool of some research reactors, neutronic and shielding calculations for the feasibility of using second pool of a typical research reactor as a spent fuel pool is done using ORIGEN2.1 and MCNP6 codes. The first step is the determination of the distance between fuels (grid pitch) in such a way that the effective multiplication factor for the worst possible case is less than 0.95, that 13 cm grid pitch fulfills this condition. Source term calculation for a fuel with the highest burnup (60%) is done as the most pessimistic condition. Continuous operation and 24 hours cooling are considered as the shortest possible time to transfer spent fuels to the storage rack in order to have the most pessimistic conditions in the design of spent fuel rack. For a rack with 100 spent fuels that is 87 cm away from the pool wall on each side, a 300 cm layer of water on top of the fuels and 85 cm thick concrete wall are enough for the possibility of using second pool as a spent fuel pool. It has been found that it meets the dose rate criteria of less than 1 and 10 μSv/h behind the wall and above the pool water level.Keywords: Neutronic, Shielding, Research Reactor, Spent Fuel, MCNP6 Code
-
Pages 30-40In this paper, in the framework of the interacting boson model (IBM), the method of mixed U(5) and SO(6) symmetry limits has been used to calculate the electric quadrupole transition rates between different levels in the isotopic chain of Cadmium (110-104Cd) and in the E < 3 MeV region. In this method, wave functions of different intruder levels are considered as a combination of wave functions in the two N and N+2 bosons spaces and the effect of electric quadrupole transition's operator is determined by them. The effective charges of the transition operator are extracted in comparison with the experimental values of the quadrupole transition rates and then, theoretical predictions of two methods, using only U(5) dynamical limit and mixed of symmetries are compared with each other. The results show that the accuracy of the predictions are increased via mixed of symmetries method in all of considered transitions. On the other hand, the U(5) dynamical limit is only successful in examining the quadrupole transitions between the levels of the ground band and levels with a longer half-life and confirms the existence of a closed neutron sub-shell in the 106Cd nucleus. Also, for such inter-bands transition and also transitions are originated from intruder states, the exactness of the mixed symmetries prediction are obvious.Keywords: Mixed Of Symmetries, Electric Quadrupole Transition Rate, Intruder State, Interacting Boson Model (IBM)
-
Pages 41-50Technetium-99 in nuclear waste as one of the toxic and hazardous radioactive pollutants should be quantitatively and qualitatively identified before final disposal. In the present research work, Technetium -99 in the aqueous phase of the concentrated waste of Bushehr nuclear power plant was qualified and quantified. To achieve this goal, Cesium-134 and 137 were firstly separated using potassium cobalt hexacyanoferrate(II) adsorbent. Then, tritium was removed using thermal treatment at 60˚C, and finally technetium-99 in this media was purified by removing beta emitter radioisotopes such as cobalt- 60, iron-55, and nickel-63 using precipitation process with iron(III) hydroxide. The samples were qualitatively and quantitatively evaluated using gamma spectrometry and liquid scintillation counter instruments. The results showed that purified Technetium-99 has a high radiochemical purity and other radioisotopes were removed from the media with an efficiency of about 100%. Also, the beta spectrum of the sample was in complete accordance with the beta spectrum of the standard samples. The total yield of the proposed processes using the increase of Technetium-99m tracer to the original sample was equivalent to 80.69%. Taking into account the 93% efficiency of the liquid scintillation counter and the processes yield (80.69%), the specific activity of Technetium-99 was calculated as 10554.13 Bq.L-1.Keywords: Technetium-99, Technetium-99M, Bushehr Nuclear Power Plant Waste, Processes Yield, Purification, Specific Activation
-
Uranium extraction and production of yellow cake from phosphoric acid using solvents D2EHPA and TRPOPages 51-59In this research, uranium extraction from a phosphoric acid solution produced from a new phosphate ore from a Syrian mine was carried out for the first time using D2EHPA-TRPO solvents in kerosene. The goal of the research was to produce yellowcake from the phosphoric acid solution. The process involved primary solvent extraction, primary stripping, secondary solvent extraction, scrubbing, and finally secondary stripping with precipitation. Based on the results obtained, the optimal values for primary solvent extraction factors were: O/A ratio of 1/3, temperature of 40°C, mixing time of 7 minutes, and TRPO concentration of 6% (v/v). The optimal values for primary stripping factors were: O/A ratio of 34/1 (two steps with O/A ratio of 17/1), temperature of 40°C, and mixing time of 40 minutes. The efficiency of these two processes was 86.40% and 95.60%, respectively. The optimal conditions for the secondary solvent extraction process included an O/A ratio of 1/4, temperature of 40°C, and mixing time of 7 minutes. For scrubbing the charged solvent with sulfuric acid (w/v), 2.5% of the optimal values of O/A ratio of 10/1, temperature of 40°C, and mixing time of 7 minutes were used. Finally, for secondary stripping and precipitation of yellowcake, a 2M solution of ammonium carbonate was used at a temperature of 40°C, and the stirring time was 15 minutes.Keywords: Phosphoric Acid, Uranium Extraction, Stripping, Yellow Cake
-
Pages 60-69Studying the structure of the nucleus through the consideration of pairing correlation between nucleons plays a crucial role in determining the thermodynamic properties of the nucleus. In this study, we examined the thermodynamic characteristics of the nucleus using the BCS model, which incorporates pairing correlation. The gap parameter serves as the symbol of pairing correlation in this model. By calculating the gap parameter at various temperatures using the BCS model, we were able to determine the excitation energy, temperature-dependent level density parameter, and nuclear level density. Additionally, we calculated the nuclear level density using the BSFG model and the temperature-dependent level density parameter. Finally, we compared the results of the nuclear level density obtained through these methods with each other and experimental data.Keywords: Nuclear Level Density, Temperature-Dependent Level Density Parameter, Pairing Correlation, BCS Model, BSFG Model
-
Pages 70-80This article investigates the structural, electronic, optical, and thermoelectric properties of a titanium atom doped into a C3N monolayer using the Wien2K computational code and first principles calculations within the density functional theory framework. The study of electronic properties reveals metallic behavior in this two-dimensional structure. Optical properties demonstrate optical anisotropy in both the x and z directions. Analysis of the thermoelectric properties of the C3N@Ti single layer using the semi-classical Boltzmann theory indicates that this layer not only possesses a low Seebeck coefficient but also exhibits very small thermoelectric efficiency, limiting its thermoelectric application.Keywords: C3N Monolayer, Anisotropy, Sibeck Coefficient, Optical Properties
-
Pages 81-88
In this study, an online homogenous sedimentation method was utilized for the in situ production of micro particles to be used as an adsorbent for solid-phase extraction of molybdenum. The process involved the dissolution of yellow cake and the conversion of molybdenum (VI) into a hydrophobic complex, followed by the addition of n-dodecyltrimethylammonium bromide as a precursor to the sample solution. A precipitant reagent, sodium hexafluoride, was then introduced into the solution through a T connection in a flow system. Micro particles were produced as a result of the interaction between the precursor and the precipitant reagent, which then adsorbed the molybdenum complex. After filtration, a desorption reagent was passed over the filter to release the adsorbed molybdenum, which was subsequently measured using ICP-OES. The method yielded a linear range of 0.2-200 µg/L, with a limit of detection of 0.05 µg/g. The repeatability of the method (RSD) was found to be 8.1% and 4.3% for concentrations of 10 and 100 µg/g, respectively. Overall, this method demonstrates potential for the precise and accurate determination of molybdenum in yellow cake samples.
Keywords: Micro Particles, Homogenous Sedimentation, Yellow Cake, Molybdenum, ICP-OES -
Pages 89-97A Ni-Cu (70.4-29.6 wt%) ferromagnetic alloy coated with an absorber layer of iodine-125 was used as the core in the Thermo-Brachytherapy (TB) system. The absorber layer, which was 100 μm thick and had a microcrystalline graphite structure, consisted of silver-doped activated carbon and polystyrene in a 70:30 weight ratio. Activated carbon is a preferred adsorbent for iodine capture due to its porous nature. Silver doping in the carbon enhances the trapping of iodine-125 through chemical adsorption. Polystyrene, acting as a binder in the absorptive layer's structure, facilitates the physical absorption of iodine on the surface of the silver-doped activated carbon-coated core. Results showed that the extraction efficiency of iodine-125 (as sodium iodide solution) with an average activity of 5 mCi on the nickel-copper core/polystyrene/silver-doped activated carbon was 20.31% after 2 hours. Coating the nickel-copper ferromagnetic core with gold or silver before depositing the silver-doped activated carbon increased the extraction efficiency to 32.77% and 60.23% after 2 hours, respectively. These findings highlight the significant impact of silver or gold coating on enhancing extraction efficiency. Moreover, a multi-step extraction process was employed in this research, where extraction steps were repeated to increase the recovery of iodine-125.Keywords: Multistage Extraction, Ni-Cu Ferromagnetic Core, Thermo-Brachytherapy
-
Pages 98-108
Radiotherapy treatment planning requires accurate delineation of organs at risk (OAR), which is typically a manual and time-consuming process. This research aims to explore the feasibility of using deep learning algorithms as an automatic tool for segmenting CT scan images. Accordingly, the performance of several convolutional neural networks (CNNs), including U-Net, Residual U-Net, and SegResNet, was compared as tools for automatic segmentation of OARs in pelvic CT scans (bladder, prostate, rectum, left femoral head, and right femoral head) against manual segmentation by specialists. This study involved 238 patients for prostate segmentation and 218 patients for the other four organs. The models' performance was assessed using metrics such as the Dice similarity coefficient, Jaccard index, and Hausdorff distance. The SegResNet model, providing the best performance, achieved Dice coefficients of 0.956, 0.832, 0.864, 0.980, and 0.985 for the bladder, prostate, rectum, left femoral head, and right femoral head, respectively. In summary, the results indicate that convolutional neural networks can accurately segment organs at risk in radiotherapy planning, with accuracies above 95% for bones and bladder, and over 83% for the rectum and prostate, while also speeding up the segmentation process.
Keywords: Segmentation, Organs At Risk, Convolutional Neural Networks, CT Scan, Prostate -
Pages 109-122The X-ray backscatter imaging systems have unique inspection capabilities and practical features due to their high sensitivity to organic materials, low radiation dose, and ability to scan from one side of the object. The scan is performed by an X-ray pencil beam. The shape, size, and intensity of the beam play a significant role in the image quality and the radiation dose received by the person. To create a pencil-shaped beam, the cone-shaped beam of the X-ray tube passes through a fan beam collimator and a chopper wheel. Different designs were simulated to optimize the fan beam collimator and chopper wheel, considering factors such as length and gap of the collimator, as well as the slit width of the disc using the MCNPX2.6 code. To minimize leakage dose, a 4-mm tungsten/copper alloy disc was determined to be the most suitable in terms of thickness and material. Based on the simulation results from image quality tests, it was found that a collimator with a length of 20 cm, a 1 mm gap, and a 1 mm slit width of the disc produced the most optimal X-ray beam for backscatter whole-body imaging systems. The best image quality was achieved at a disc rotational speed of 1500 rpm and a relative speed of vertical movement at 40 cm/s.Keywords: Fan Beam Collimator, Chopper Wheel, X-Ray Tube, Image Quality, MCNPX2.6 Code
-
Pages 123-134Khoshoumi Anomaly 6 is a significant uranium deposit located in the Bafq-Saghand metallogenic belt within the Central Iran zone. The gneiss serves as the primary host for uranium mineralization in block 1 of Khoshoumi Anomaly 6. Field emission electron microscopy studies have identified two stages of uranium mineralization within the area: primary mineralization (hypogene) and uranyl silicate (supergene). Primary uranium minerals found in the hypogene zone include uraninite, with minor amounts of thorouraninite, brannerite, and uranothorite. Uranyl silicate mineralization is observed along fractures in the form of boltwoodite and soddyite. Over time, boltwoodite undergoes alteration into sodium-boltwoodite and uranophane. Field evidence and mineralogical studies suggest that meteoric fluids, with a neutral to alkaline pH and low temperature, played a role in leaching uranium, silicon, potassium, sodium, and calcium from the gneiss. These elements were then deposited along fractures as uranyl silicate minerals, accompanied by calcite, clay, and chlorite. The presence of calcite alongside uranyl silicates indicates the transport of uranium in the form of uranyl carbonate complexes within the fluid.Keywords: Uranium, Uranyl Silicate, Khoshoumi, Bafq-Saghand
-
Pages 135-147
In recent years, the advancement of electron synchrotron light sources has been crucial for synchrotron radiation users. Improving electron beam qualities, such as stability and intensity, has been key to generating high-brightness photon beams. To achieve a brighter photon beam, electron synchrotron accelerators have been undergoing significant design changes. A critical aspect of their design is precise control of particle trajectories and correction of errors to achieve a stable electron beam and, consequently, a high-intensity photon beam. One interesting approach in this field is the use of neural networks to correct the electron beam position in the storage ring, a process known as beam control. In this study, a convolutional neural network model has been developed for the first time to control the ELETTRA 2.0 storage ring, a synchrotron light source in Italy. The performance of this model, based on machine learning techniques, is approximately 6% better than the ISVD method, while also demonstrating high robustness to real-world data.
Keywords: Machine Learning, Convolutional Neural Network, Artificial Neural Controller, Orbit Control, Elettra 2.0 Storage Ring -
Pages 148-159
It is important to maintain the vacuum in the space between the rotor and the body of a gas centrifuge machine during the gasification and enrichment process. For this reason, a molecular pump is connected to the upper part of the body. The pump has grooved that particles collide with as they move. Depending on the direction of the grooves, the particles are deflected and return to the rotor. One method of analyzing the gas flow inside the molecular pump is by solving the flow equations using the Sickafus method and his colleagues. This method is useful because it reduces calculation time. In this article, four meta-heuristic algorithms were used to determine the optimal geometric and operational parameters of the molecular pump. The results indicate that among the meta-heuristic algorithms, optimization with the humpback whale algorithm (WOA) produces the highest compression ratio for the molecular pump. The average absolute deviation value of the logarithm of the pressure density ratio, when compared to values predicted by the upgraded Sickafus method with optimal parameters, shows a very good agreement between the experimental method and the upgraded Sickafus method using the meta-heuristic WOA algorithm.
Keywords: Meta-Heuristic Algorithm, Molecular Pump, Sickafus Method, Compression Ratio -
Pages 160-169Among promising radioisotopes, 132/135La stands out as a theranostic pair, offering specific advantages for the preparation of a wide range of radiopharmaceuticals. In this study, the theranostic pair 132/135La was produced through the interaction of natBa(p,x)13xLa, using theoretical calculations with the nuclear codes ALICE-91, TALYS-1.8, and SRIM-2013. The natural barium target was then irradiated in a 30 MeV cyclotron with 22.5 MeV protons and a current of 100 μAh. After the lanthanum was separated from the irradiated target, the solution's chemical purity, radiochemical purity, and radionuclide purity were examined using ICP-OES, RTLC, and gamma spectrometry, respectively. The study also investigated the effect of increasing the concentration of the chelator DOTA (1-100 nanomolar) on its labeling with lanthanum. The results showed that the average total amount of metal ions in the final solution was less than 0.1 ppm, with radiochemical and radionuclide purities above 99% and 99.5%, respectively. The labeling of the chelator DOTA with lanthanum demonstrated that even with the addition of 1 nmol of this chelator, a radiochemical purity higher than 93% was achieved. This study indicates that it is possible to produce lanthanum radionuclides with the required quality for the development of theranostic radiopharmaceuticals.Keywords: Theranostic, 132, 135La, Radiochemical Separation, Labeling, DOTA Chelator
-
Pages 170-178In this research, the recovery of rare earth elements from Chahgaz ore has been investigated through an acid leaching process. The effect of different parameters on the dissolution of rare earth elements was also explored. The results indicated that factors such as acid concentration, leaching temperature, ore particle size, liquid to solid ratio, and leaching time are crucial in recovering rare earth elements from the ore. Specifically, the recovery percentage of rare earth elements in sulfuric acid was found to be higher compared to other acids. Increasing the temperature to 85 degrees Celsius was observed to accelerate the leaching reaction and enhance the recovery of rare earth elements. Moreover, increasing the liquid to solid ratio up to 2 led to improved contact between the solid and liquid phases, as excess acid in the reaction medium facilitated a higher leaching rate of rare earth elements. Optimal conditions for the leaching process were determined to be a temperature of 85 degrees Celsius, a leaching time of 6 hours, a sulfuric acid concentration of 1.5 M, a liquid to solid ratio of 2, and a particle size of 150 microns. Under these conditions, a recovery percentage of 95% for rare earth elements from Chahgaz ore was achieved.Keywords: Rare Earth Elements, Leaching, Chahgaz Ore
-
Pages 179-189Neutron filter crystals are widely used in the nuclear industry, particularly in research reactors. One of the most important crystals used is sapphire crystal, which is grown in several countries to ensure good quality. This research aims to compare the neutron performance of sapphire crystals made in Iran with those of externally supplied crystals. An Am-Be source was used in this study to assess the ability of these sapphire crystals to remove fast neutrons. Additionally, a monochromatic neutron beam was used to study the impact of these crystals on reducing the intensity of the neutron flux. To verify the accuracy of computational codes in simulating the neutron behavior of these filter crystals, the McStas code was utilized. The results of this simulation were then compared with available experimental data. Comparing the experimental results with those published worldwide revealed that the domestically grown crystals performed comparably to the foreign samples. The experimental findings showed that a 2.5 cm sapphire crystal filtered the monochromatic neutron beam with an energy of 0.06 eV by only about 5.5%, and fast neutrons with an energy of more than 200 keV by about 33%. Increasing the crystal thickness to approximately 6 cm increased the filtration of fast neutrons to about 60% and monochromatic neutrons to about 16.5%. Overall, the results of this study indicated that the discrepancies between the simulation and experimental values may be attributed to the lack of detailed information necessary for crystal modeling in the computational code.Keywords: Sapphire Crystal, Fast Neutron Removal, Thermal Monochromatic Neutron Passage, Neutron Intensity Measurement, Simulation By Mcstas Code
-
Pages 190-197Tokamaks are recognized as one of the most promising devices for achieving nuclear fusion, operating within complex environments with high radiation levels. Upgrading these devices to enhance plasma efficiency and duration inevitably leads to increased radiation levels, making precise radiation dose estimation and the design of effective shielding systems essential. The Damavand tokamak, with its pure hydrogen plasma, generates both soft and hard X-rays. With sufficient data on these indirect ionizing radiations, the potential adverse effects can be minimized. Planned upgrades to the Damavand tokamak will extend plasma pulse duration from 22 ms to approximately 200 ms, resulting in a significant increase in radiation levels, estimated to be up to ten times higher in work areas, posing safety risks for personnel. In this study, we estimate the radiation dose in different areas of the upgraded Damavand tokamak laboratory based on experimental data, and we calculate specifications for new radiation shields using the MCNPX code to ensure laboratory safety. The required shielding dimensions were calculated for lead and concrete materials, allowing for a cost and feasibility assessment to guide the selection of the optimal implementation material.Keywords: Nuclear Fusion, Damavand Tokamak, Hard X-Ray Radiations, Radiation Shielding, MCNPX Code
-
Pages 198-206The impact of pre-ionization using a 330 MΩ shunt resistor on the performance characteristics of a Mather Type plasma focus device with 2.4 kJ of energy, charged by a 12 μF capacitor bank to a maximum voltage of 20 kV, will be discussed in relation to hydrogen gas. In this study, the signal characteristics of the current and the current derivative of the device were measured and compared with and without pre-ionization at an optimal operational pressure of 0.85 Torr. Additionally, the emitted hard X-rays and ion beam in each shot were measured using a Ne102 X-ray plastic scintillation detector and Faraday cup, respectively. These measurements were conducted and compared with and without pre-ionization at the optimal pressure. The results from the current and current derivative signals of the device indicate that with initial pre-ionization, the signals exhibit a deeper and sharper fracture at the pinch time compared to when the pre-ionization circuit is inactive. This suggests that a stronger and more defined pinch occurs with pre-ionization. Furthermore, analysis of the Faraday cup signal amplitudes reveals that the intensity of emitted hard X-rays is significantly higher when pre-ionization is utilized compared to when it is not. Therefore, pre-ionization markedly enhances the efficiency of the plasma focus device, increases the intensity of emitted hard X-rays, and generates an ion beam with a higher current.Keywords: Plasma Focus, Pre-Ionization, Shunt Resistor, Hard X-Ray, Ion Beam Intensity, Discharge Current