فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - سال سی‌ام شماره 2 (پیاپی 48، تابستان 1388)

مجله علوم و فنون هسته ای
سال سی‌ام شماره 2 (پیاپی 48، تابستان 1388)

  • 80 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1388/05/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فاطمه دینی، سینا خراسانی صفحه 1
    توکامک یکی از دستگاه های مغناطیسی محصورساز پلاسما است که در آن پلاسما تحت تاثیر میدان های الکترومغناطیسی قطبی و چنبره ای بسیار قوی، گرم و متراکم می شود. هم اکنون در مسیر تحقیقات گداخت هسته ای در تولید انرژی پاک و ارزان قیمت یکی از انتخاب های مناسب و مورد توجه توکامک می باشد، و به نظر می رسد که ساخت توکامک بین المللی ایتر در فرانسه رویای بشر را برای ایجاد یک نیروگاه گداخت اقتصادی عملی سازد. در این مقاله به مسئله تعادل و ترابرد الکترومغناطیسی پلاسمای توکامک و معادله های حاکم بر آن پرداخته و برای دستیابی به آرایش مناسبی از پلاسما در توکامک دماوند که از کشیدگی بالایی برخوردار است، به حل تفصیلی معادله ها به روش عددی و تحلیلی می پردازیم. در نهایت سناریویی از تحولات مکانی- زمانی پلاسما در توکامک دماوند را با تلفیق معادله های تعادل و ترابرد به شکل هم زمان یا خودسازگار به دست می آوریم. نکته ی خاص در بررسی و مطالعه ی شارهای به دست آمده مشاهده ی آرایش جداساز در توکامکی کوچک با سطح مقطع کشیده و نسبت بالا از نوع دماوند است. آرایش جداساز، مشخصه ی توکامک های پیشرفته ای چون JET بوده و یکی از قابلیت های اساسی در آن ها به شمار می رود. بدین ترتیب امکان طراحی منحرف کننده در توکامک دماوند به منظور مطالعه ی برهم کنش پلاسما و جداره و همچنین چگونگی دریافت انرژی از پلاسما مطرح و میسر می گردد.
    کلیدواژگان: ابزارهای توکامک، معادله گراد، شفرانف، نظریه ترابرد نئوکلاسیک، روش های وردشی، آرایش جداساز، شبیه سازی پلاسما، روش اجزای محدود، تعادل، روش تفاضل محدود، حل عددی
  • رضا قلی پور پیوندی، محسن صالح کوتاهی، سیمیندخت شیرواین آرانی، علی بهرامی سامانی، محمد قنادی مراغه صفحه 13
    ساماریم- 153 یکی از رادیونوکلیدهایی است که در تهیه ی رادیوداروهای کاهش دهنده ی دردهای استخوانی ناشی از متاستازهای سرطانی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، آگاهی از انواع و میزان ناخالصی ها در فرایند تولید این رادیونوکلید از اهمیت بسزایی برخوردار است. هدف از این تحقیق ارزیابی نظری و تجربی ناخالصی های تولید شده (Eu154، Eu155 و Eu156) در فرایند تولید Sm153 از طریق پرتودهی ساماریم طبیعی و مقایسه نتایج آن ها می باشد. در این تجربه در واقع از نیمه عمرهای طولانی تر ناخالصی ها، نسبت به نیمه عمر Sm153 بهره جسته شد و طیف های گاما در زمان های مختلف بعد از پرتودهی ثبت گردید. بر این اساس، نتایج نظری و تجربی موافقت خوبی با هم داشته و ارزیابی دقیقی را از انواع و میزان ناخالصی ها ارایه می کنند.
    کلیدواژگان: رادیونوکلید، ساماریم، 153، خلوص رادیونوکلیدی، طیف های گاما، رآکتور تحقیقاتی تهران، رادیوایزوتوپ ها، پرتودهی، بیماریهای استخوانی
  • محمود مصلحی فرد، ناصر علی نژاد صفحه 17
    انتشار پرتو X سخت در توکامک دماوند، هم زمان با تحول زمانی جریان پلاسما و ولتاژ حلقه، مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار تجربی شات هایی را در نظر گرفته ایم که در آن ها جریان پلاسما از 17 تا kA32 تغییر می کرد. تحول زمانی جریان پلاسما تا مرحله ی گسیختگی، تحول زمانی ولتاژ حلقه و پرتو X منتشره تجزیه و تحلیل شده است. در جریان های کم تر از kA20 پرتو X سخت به هنگام مرحله ی گسیختگی مشاهده می شود و مدت دوام تخلیه کم تر از ms10 می باشد، ولی برای جریان های پلاسمای بیش تر از kA20، پرتو X سخت از شروع تخلیه تا گسیختگی پلاسما که حدود ms20 طول می کشد مشاهده می شود. دو روند تولید الکترون گریزان در این توکامک ملاحظه می شود. روند اول مشابه با مشاهدات انجام یافته در سایر توکامک ها و به هنگام گسیختگی است. این روند با استفاده از نظریه دریسر تولید الکترون گریزان، قابل درک است. روند دوم که تقریبا از شروع تا پایان تخلیه قابل مشاهده است با پدیده ی بهمن مرتبط می باشد.
    کلیدواژگان: پرتو X سخت، الکترون گریزان، توکامک، از هم گسیختگی پلاسما
  • شهرزاد شیوخی، جواد رحیقی، مرتضی جعفرزاده خطیبانی، حسین قدس صفحه 24
    پایداری نور خروجی، قدرت تفکیک انرژی و بازده سوسوزنی در طیف نگاری پرتو گاما از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به تغییرات دمای ناشی از شرایط اندازه گیری و تاثیر آن بر تابع پاسخ سوسوزن های یدور سدیم NaI (Tl) و اکسید ژرمنات بیسموت BGO، به بررسی اثر دما بر سوسوزن های یدور سدیم NaI (Tl) و اکسید ژرمنات بیسموت BGO در محدوده ی نسبتا وسیعی از دما پرداخته شده است. اندازه گیری ها روی کریستال هایی با ابعاد ″ 3×″ 3Ø و ″ 2×″ 2Ø ، در گستره ی دمایی 30- تا º C70 و در محدوده ی انرژی گامایی 600 تا keV1400 انجام شده است. بررسی ها نشان می دهند که نوع و ابعاد سوسوزن در پاسخ آن نسبت به تغییرات دما به ویژه در مورد سوسوزن BGO بسیار موثر است. به علت یکپارچه بودن لوله ی تکثیرکننده ی فوتونی و سوسوزن، بررسی اثر دما بر سوسوزن به تنهایی دشوار است. از این جهت ابتدا اثر دما بر کل سیستم (سوسوزن و لوله ی تکثیرکننده ی فوتونی) مورد بررسی قرار گرفته، سپس تاثیر این تغییرات به طور جداگانه بر لوله ی تکثیرکننده ی فوتونی مطالعه شده است. در اثر افزایش دما شدت نور خروجی و بازده سوسوزن کاهش یافت، هم چنین از قدرت تفکیک انرژی سوسوزن کاسته شد، در حالی که کاهش دما بر تابع پاسخ سوسوزن تاثیر معکوس نشان داد.
    کلیدواژگان: سوسوزن های بی جی او و یدور سدیم، توابع پاسخ سوسوزن، قدرت تفکیک انرژی، بازده سوسوزنی، شدت نور خروجی
  • محمد مهدی ناصری، علیرضا توسلی، فرهاد ذنوبی صفحه 32
    آشکارسازهای حساس به محل ورود تابش، آشکارسازهایی هستند که می توانند محل ورود تابش را تعیین کنند. یکی از انواع این آشکارسازها، شمارگرهای گازی تناسبی هستند. آشکارسازهای گازی حساس به محل ورود تابش عموما به دو روش تقسیم بار و زمان صعود کار می کنند. در این تحقیق ضمن مرور روش تقسیم بار به منظور مقایسه، روشی ارایه می شود که بر پایه ی تغییر فاصله ی بین الکترودها استوار است. برای آشکارساز گازی تناسبی ساخته شده با این روش، نمودارهایی ارایه خواهد شد که نشان می دهند این روش هم می تواند گزینه ی مناسبی برای آشکارسازی محل ورود تابش کم انرژی به شمار آید. با توجه به نتایج به دست آمده، از این روش نمی توان برای طول های بلند آشکارساز استفاده نمود. قدرت تفکیک مکانی از 1/0 تا mm1 در طول 15 سانتی متر از حجم حساس شمارگر تغییر می کند.
    کلیدواژگان: آشکارسازهای حساس به محل ورود تابش، توزیع بار، تکثیر کننده های الکترون، شمارگرهای تناسبی، کد گارفیلد، جداسازی انرژی، الکترودها
  • کاوه سیلاخوری، محمدعلی حداد، عباس بهجت، محمد طالبی، سید محمدرضا صدر قائنی، قاسم عزیزآبادی صفحه 38
    در این پژوهش، برای نخستین بار در ایران جداسازی لیزری مولکولی ایزوتوپ C13 به انجام رسیده است. برای این کار، یک لیزر 3NH با دمش لیزر 2TEA CO طراحی و راه اندازی شد که دارای یک خروجی تپی با انرژی 350 تا mJ400 و پهنای زمانی ns100 در طول موج mμ 812 /12 بوده است. تپ های این لیزر در یک اتاقک پرتودهی محتوی بخار 4CCl در فشارهای 1/0 تا mbar1 کانونی شدند و رخداد فرایند تفکیک چند فوتونی با گزینندگی بیشینه‏ی برابر 4=S برای گونه ی مولکولی 4CCl12 به انجام رسید. ضریب جداسازی بیشینه ی به دست آمده در این رشته از آزمایش ها برابر 7=β بوده است.
    کلیدواژگان: جداسازی ایزوتوپ 13C، جداسازی ایزوتوپی لیزری، لیزر آمونیاک با دمش نوری، طیف نمایی لیزری
  • محمد یعقوب عبدالله زاده، مهرداد بروشکی صفحه 46
    بر اساس روش بسط نودال یک برنامه کامپیوتری برای حل معادله ی پخش مستقل از زمان در رآکتورهای با مجتمع سوخت مربعی بسط داده شده است. در این مقاله به نحوه ی محاسبه ی ضریب تکثیر موثر، شار در گروه های مختلف و توزیع قدرت با استفاده از روش بسط نودال پرداخته شده است. پس از مختصر توضیحی درباره ی روش های محاسباتی تفاضل محدود و اجزای محدود، از مقایسه نتایج آن ها با روش بسط نودال، برتری روش نودال اثبات شده است. نتایج به دست آمده از روش بسط نودال با مسایل آزمون معروف مقایسه شده اند که توافق خوبی بین آن ها مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: محاسبات بحرانی، روش نودال، محاسبات توزیع قدرت، روش های عددی
  • علی عطاری لر، سیما حافظی، سعیده سادات حسینی صفحه 53
    در این بررسی غلظت Ra226 در 42 نمونه مربوط به 14 نوع آب معدنی بطری شده ی موجود در بازار تهران اندازه گیری شده است. برای تعیین میزان پرتوزایی آب های معدنی از روش آزادسازی گاز رادن ناشی از انحلال سولفات رادیم در EDTA (نمک دی سدیک اتیلن دی آمین تترا استیک اسید) استفاده شده است. نتایج به دست آمده میزان Ra226 را در نمونه های آب معدنی آزمایش شده، بین 2 تا 3/12 میلی بکرل در لیتر (1-mBq l) نشان می دهد که در مقایسه با میزان مجاز رادیم در آب های آشامیدنی که طبق استانداردهای بین المللی تا 1-mBq l100 تعیین شده است، دارای سطح پرتوزایی پایینی می باشد. در صورتی که میزان مصرف آب معدنی در ایران را حدود 40 لیتر در سال، در نظر بگیریم، دز موثر مجموع (1) سالیانه آن برای بزرگسالان μSv 138/0 محاسبه می گردد.
    کلیدواژگان: رادیم، 226، آب معدنی، کیفیت آب، روش آزادسازی گاز رادن، ایران
  • محمد میرزایی، مهدی صادقی، زهره غلامزاده صفحه 58
    در این تحقیق تابع تحریک واکنش های هسته ای Cd109natAg (p، n) ، Cd109n)2 natAg (d،، Cd109In→ 109natIn(p، pxn) ، Cd109natCd (p، Pxn) و Cd109natPd (α ، xn) با استفاده از کد ALICE محاسبه گردید. ضخامت مورد نیاز هدف برای هر یک از واکنش های فوق توسط کد SRIM تعیین گردید. بهره ی تولید کادمیم-109 با توجه به تابع تحریک محاسبه شد. مسئله ی انتقال حرارت هدف در مورد هر یک از واکنش های هسته ای فوق بررسی شد. بهترین واکنش هسته ای برای تولید این رادیوایزوتوپ در شتاب دهنده تعیین شد.
    کلیدواژگان: کادمیم، 109، تابع تحریک، بهره تولید، انتقال حرارت، شتاب دهنده
  • محمداحسان حکمتیان صفحه 66
    در راستای تهیه ی اطلاعات ژئومغناطیسی و گرانی تصحیح شده از نظر توپوگرافی و قراردادن آن ها (که برای اکتشاف منابع معدنی از جمله اورانیم استفاده می شوند) بر روی یک سطح مسطح، به طراحی و تولید دو برنامه ی رایانه ای اقدام شد. با این کار می توان برآورد عمق کانسار (مثلا کانسار اورانیم) نسبت به سطح زمین را دقیق تر انجام داد. این برنامه های رایانه ای که عبارت اند از: Pinit و Unev2fla در محیط فرترن نوشته شده اند. روش های متعارف ادامه به طرف بالا و یا ادامه به طرف پایین برای انتقال اطلاعات از یک سطح مسطح به سطح مسطح دیگر به کار می روند و برای هم ارتفاع کردن اطلاعات مناسب نمی باشند. از جمله روش هایی که می توان برای انتقال اطلاعات از یک سطح نامنظم به یک سطح مسطح از آن بهره برد استفاده از سری تیلور است که در طراحی و تولید این برنامه های رایانه ای مورد استفاده قرار گرفته است. از این به بعد این برنامه ها می توانند در پروژه های کاربردی ژئوفیزیکی برای بالا بردن دقت تعیین عمق مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: برنامه های رایانه ای، سطح نامنظم، سطح مسطح، اطلاعات ژئومغناطیسی و گرانی
|
  • F. Dini*, S. Khorasani Page 1
    Tokamak is known as a magnetic system for plasma confinement, where the plasma is heated and pressurized under the influence of powerful toroidal and poloidal magnetic fields. Currently, tokamak is one of the proper choices for generation of clean and low-cost energy, and it is anticipated that the construction of ITER as an international project in France fulfills the mankind dream for providing an economy energy resource. In this paper, we consider the equilibrium and transport problem in a tokamak plasma, and we study the numerical solution to the corresponding equations to achieve a desirable plasma configuration in Damavand tokamak, of electromagnetic fields highly elongated cross section. Through the self-consistent combination of transport and equilibrium equations, we obtain a scenario for the temporal and spatial evolutions of plasma in Damavand. In particular, we noticed from the study of simulation data the existence of separatrix configuration in a small tokamak with elongated cross section and large aspect ratio. The separatrix configuration is a characteristic of advanced tokamaks including JET, and is regarded as an essential capability of these machines. This paves the way for designing a divertor for Damavand tokamak, to study the plasma-wall interaction, as well as mechanisms of energy extraction from plasma.
    Keywords: Tokamak Devices, Grad-Shafranov Equation, Neoclassical Transport Theory, Variational Methods, Separatrix Configuration, Plasma Simulation, Finite Element Method, Equilibrium, Finite Difference Method, Numerical Solution
  • R. Gholipour Peyvandi*, , M. Salehkoutahi, S. Shirvani Arani, A. Bahrami Samani, M. Ghannadi Maragheh Page 13
    Samarium-153 is one of the most widely used radionuclides in preparation of pain palliation radiopharmaceuticals of bone metastases. Therefore, it is important to realize the types and amount of impurities in the products. The aim of this study is to evaluate the produced impurities (154Eu, 155Eu & 156Eu) both theoretically and experimentally. These impurities are produced in 153Sm preparation by irradiation of natural samarium. In the experiment, the gamma spectra are recorded at different time durations, as the half-lives of impurities are longer than 153Sm half-life. Moreover, a comparison is also given to show that the results of the experiment and that of theory are in good agreement with each other, where it gives an accurate assessment of the amount and the type of impurities.
    Keywords: Radionuclide, Samarium-153, Rradionuclidic Purity, Gamma Spects, Tehran Research Reactor (TRR), Radioisotopes, Irradiation, Skeletal Diseases
  • M. Moslehi Fard*, N. Alinejad Page 17
    : In this experimental work, hard x-ray emission in Damavand tokamak along with the temporal evolution of plasma current and loop voltage have been studied for shots in which plasma current varies from 17 to 32kA. The time evolution of plasma current from beginning of the discharge to the disruption phase, loop voltage, and hard x-ray emission has been anlalyzed. The hard x-ray emission for the plasma current less than 20kA has been observed during the disruption phase, where the discharge duration is less than 10ms. For plasma current is more than 20kA, however, hard x-ray can be observed at the beginning to the disruption phase and it persists for 20ms. Two kinds of regimes can be realized for the runaway electron production in this tokamak. The first regime is similar to other tokamaks and takes place during the disruption phase. This regime is understood by Dreicer theory of runaway electron production. The second regime which is observed from the beginning to the end of discharge is related to the avalanche event.
    Keywords: Hard X-Ray, Runaway Electrons, Tokamak, Plasma Disruptio
  • S. Shooyookhi*, J. Rahighi, M. Jafarzadeh Khatibani, H. Ghods Page 24
    Due to the importance of the effect of temperature variation on the scintillation parameters, such as the light output, energy resolution and scintillation efficiency, we intended to verify the temperature effect on the response function of the BGO and NaI(Tl) scintillators. For the gamma ray and charged particles detection, scintillators such as Bismuth Germinate Oxide (BGO) and Sodium Iodide activated by Thallium (NaI(Tl)) are widely used. Thus the effect of temperature variation on the scintillation efficiency, light output and energy resolution have been measured using both BGO and NaI(Tl) scintillators of Ø2”x2” and Ø3”x3” dimensions in the energy range of 600-1400 keV, and at the temperature ranging from -30°C to + 70°C. Since the photomultiplier tubes (PM) tubes and scintillators are connected together, it is rather difficult to study the temperature effect on the scintillator alone, so the effect of temperature change on  the PM tubes+scintillators was studied first. A similar study for the PM tube alone has been performed in a different experiment. By increasing the temperature, the scintillator efficiency and the light output decrease and the energy resolution deteriorate, whereas by decreasing the temperature, the light output and the scintillator efficiency increase and the energy resolution will improve.
    Keywords: BGO & NaI(Tl) Scintillators_Scintillator Response Function_Energy Resolution_Scintillator Effeciency_Light Output
  • M.M. Nasseri*, A. Tavassoli, F. Zonobi Page 32
    Position sensitive detectors (PSD) are instruments that determine the position of the incident radiations. One type of these detectors is the gas flow proportional counter. Generally, position sensitive detector works in two different methods, so called charge division and rise time methods. In this paper, we explain our new method that is based on the gradual variation of the electrodes distance. Our results in this research show that the introduced method can be a good choice for determining the position of low energy radiations. In this counter, spatial resolution considered to be varying from 0.1 to 1mm along 15 centimeter of the active length.
    Keywords: Position Sensitive Detectors, Charge Distribution, Electron Multipliers, Proportional Counters, Garfield Code, Energy Resolution, Electrodes
  • K. Silakhori*, M.A. Hadad, A. Behjat, M. Talebi, S.M.R. Sadre Ghaeni, G. Aziz Abadi Page 38
    In this paper performance of 13C molecular laser isotope separation is reported. For this purpose, a TEA CO2 laser pumped NH3 laser was constructed which provides output energies of 350-400mJ with a pulse duration of 100 ns at 12.812µm wavelength. The laser pulses were focused into an irradiation cell containing 0.1-1 mbar CCl4 gas pressure. Under the multiphoton dissociation condition of 12CCl4, a maximum selectivity of S=4 and separation factor of β=7 was obtained.
    Keywords: 13C Isotope Separation, Laser Isotopic Separation, Optically Pumped NH3 Laser, Laser Spectroscopy
  • M.Y. Abdollahzadeh*, M. Boroushaki Page 46
    A polynomial nodal method is developed to solve few-group neutron diffusion equations in cartesian geometry. In this article, the effective multiplication factor, group flux and power distribution based on the nodal polynomial expansion procedure is presented. In addition, by comparison of the results the superiority of nodal expansion method on finite-difference and finite-element are fully demonstrated. The comparison of the results obtained by these method with those of the well known benchmark problems have shown that they are in very good agreement.
    Keywords: Critically Calculation, Nodal Expansion Method, Power Calculation, Numerical Methods
  • A. Attarilar*, S. Hafezi, S.S. Hosseini Page 53
    In this work the concentration levels of 226Ra were measured in 42 samples related to 14 types of bottled natural mineral water commercially available in market. The applied method for this measurement was emanation method with a minimum detection limit of 2 mBq l-1. After adjusting the pH below 2 by concentrated HCl, the radium was co-precipitated with barium and lead as sulfate. The precipitate was dissolved in alkaline EDTA (C10H14N2O8.2H2O) and placed in 20ml bubbler. The bubbler was sealed and stored for 21 days at 5oC for ingrowth of 222Rn. For calculation the committed effective dose for adults drinking 40 l y-1 of bottled mineral water, the ingestion dose conversion coefficients from the IAEA publications is used. Concentration of 226Ra ranged from 2.0 to 12.3 mBq l-1. In one case 12.3 mBq l-1 was measured, which provides 0.138 µSv committed effective dose for adults in the case of consumption rate of  40 l y-1.
    Keywords: Radium 226, Mineral Water, Water Quality, Radon Emanation Method, Iran
  • M. Mirzaii, M. Sadeghi*, Z. Gholamzadeh Page 58
    The excitation functions of natAg(p,n)109Cd, natAg(d,2n)109Cd, natIn(p,pxn)109In®109Cd, natCd(p,pxn)109Cd and natPd(α,xn)109Cd reactions for 109Cd production were calculated using ALICE-91 code. The required thickness of the target was obtained by SRIM code for each reaction. The production yield of cadmium-109 was calculated by considering the excitation functions. The heat transfer of the target in each above mentioned nuclear reaction was investigated. The optimum reaction for production of 109Cd by accelerators was determined.
    Keywords: 109Cd, Excitation Function, Production Yield, Thermal Conductivity, Accelerator
  • M.E. Hekmatian Page 66
    In order to transfer the geomagnetic and gravity data which are used in exploration of ore including uranium from an uneven surface (the surface of the earth) to a flat one, new designed softwares are introduced. By these softwares a better depth estimation of ores is provided. These softwares are Pinit and Unev2fla. The language used in producing these softwares is Fortran. The common upward and downward continuation methods are for transferring the data from a flat surface to another flat one, and are not useful for transferring the data from an uneven surface to a flat one. One of the methods that can be used in this regard is using Taylor series which are used as the algorithms of the softwares. Design and production of the present softwares, which are the results of this research, these softwares can be used in practical geophysics for a better depth estimation.
    Keywords: Softwares, Uneven Surface, Flat Surface, Geomagnetic, Gravity Data