فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - سال سی و سوم شماره 2 (پیاپی 60، تابستان 1391)

مجله علوم و فنون هسته ای
سال سی و سوم شماره 2 (پیاپی 60، تابستان 1391)

  • 72 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1391/08/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علیرضا کشتکار، عطیه یعقوبی، مرتضی قاسمی ترک آباد، محمد مهدی منتظر رحمتی صفحات 1-14
    فن آوری جذب زیستی یکی از فن آوری های جدید برای حذف و بازیابی فلزات پرتوزا از محیط های آبی می باشد. کاربردی کردن این فن آوری، مستلزم انجام پژوهش های زنجیره ای و هدف دار در این زمینه است. در این پژوهش، به بررسی پارامترهای تعادلی جذب زیستی یون های اورانیم، سرب و کادمیم در محلول های آبی، توسط جاذب زیستی مخمر نان تثبیت شده بر روی کلسیم آلژینات، در سیستم های تک جزیی و دو جزیی اورانیم- سرب و اورانیم- کادمیم پرداخته شده است. نتایج تجربی جذب زیستی این فلزات در سیستم های تک جزیی، نشان داد که بیشینه ی ظرفیت جذب جاذب برای اورانیم بیش تر از سرب و برای سرب بیش تر از کادمیم است. نتایج به دست آمده در سیستم های دو جزیی فلزات، نشان دهنده ی کاهش ظرفیت جذب یون های اورانیم در حضور یون های سرب و کادمیم می باشد. اثر کاهندگی یون های سرب بیش تر از یون های کادمیم است. با این وجود، هم چنان ظرفیت جذب این جاذب نسبت به یون های اورانیم بالا می باشد (بیش از 1-mg g 130 در حضور یون های سرب و 1-mg g 200 در حضور یون های کادمیم). نتایج به دست آمده از مدل سازی ایزوترم های تعادلی، نشان دهنده ی قابلیت خوب مدل فرندلیچ در پیش بینی نتایج در سیستم های تک جزیی نسبت به مدل لانگمویر و مدل ترکیبی لانگمویر- فرندلیچ می باشد. در سیستم های دو جزیی نیز، مدل فرندلیچ توسعه یافته نسبت به مدل لانگمویر تعمیم یافته، مدل لانگمویر اصلاح شده و مدل ترکیبی لانگمویر- فرندلیچ در پیش بینی داده های تجربی قابلیت بهتری را دارد.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، مخمر نان، آلژینات کلسیم، اورانیم، سرب، کادمیم، مدل های تعادلی دو جزیی
  • عبدالرضا نیلچی، سمیه رسولی گرمارودی، طاهره شریعتی دهاقان صفحات 15-21
    با گسترش استفاده از انرژی هسته ای به عنوان انرژی جای گزین سوخت های فسیلی، تولید پسمان های پرتوزا نیز افزایش یافته است. لذا پژوهش در زمینه ی تهیه ی جاذب های جدید و بررسی ویژگی های آن ها برای جذب مواد پرتوزا ضروری به نظر می رسد. در این مقاله، اکسید قلع با ساختار نانو، به عنوان جاذب برای جذب یون های اورانیم (VI) و توریم (IV)، از طریق ته نشینی همگن در حضور اوره ساخته شده است. شناسایی ساختار ترکیب ساخته شده، با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) به انجام رسید. سطح ویژه ی ذرات جاذب و میزان تخلخل آن ها از طریق جذب و واجذب نیتروژن اندازه گیری شد. نتایج حاکی از آن است که نمونه ی ساخته شده دارای ساختار قلع اکسید طبیعی بوده و اندازه ی متوسط ذرات، 30 نانومتر و مساحت سطح آن ها 5/27 مترمربع بر گرم بود. خواص تبادل یونی نانوذرات ساخته شده، با اندازه گیری ضریب توزیع یون های اورانیم (VI) و توریم (IV) در روش جذب ناپیوسته بررسی گردید. تاثیر متغیرهای عملیاتی pH، زمان تماس فاز محلول و تبادل گر بر ضریب توزیع بررسی و شرایط بهینه برای عملکرد مطلوب تبادل گر در جذب این یون ها تعیین گردید.
    کلیدواژگان: نانوذرات قلع دی اکسید، اورانیم، توریم، ته نشین همگن
  • محمدرضا ذوالعلی، سیدجابر صفدری، علی حقیقی اصل، عباس رشیدی صفحات 22-30
    فروشویی میکروبی اورانیم از سنگ معدن اورانیم آنومالی 2 ساغند به وسیله ی باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان در زیست رآکتور هواگرد داخلی با هدف بررسی تاثیر سرعت هوادهی بر آن و یافتن مقدار بهینه ی آن صورت گرفت. آزمایش ها در چهار سرعت هوادهی مختلف برای به دست آوردن بهترین نتیجه ی بازیابی در کم ترین زمان ممکن انجام گرفته است. نتایج نشان داد که بالاترین درصد بازیابی اورانیم در سرعت ظاهری m/s 010/0 بود که در مدت 11 روز به بالای %95 رسید. هم چنین بهترین بازه برای مطالعه ی هوادهی در زیست رآکتور هواگرد داخلی تعیین گردید. پایین ترین مقدار این بازه، m/s 0065/0 بود که همان سرعت بحرانی تعلیق ذرات اورانیم و بالاترین مقدار آن m/s 015/0 بود. در سرعت های بالاتر از m/s 015/0 تنش وارد بر باکتری زمان فرایند استخراج را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: فروشویی زیستی، سنگ های معدن اورانیم، تیوباسیلوس فرواکسیدان، رآکتورهای زیستی، سرعت هوادهی، ساغند
  • محسن شایسته، سهراب بهنیا، اکبر عبدی سرای صفحات 31-39
    با به کارگیری نظریه ی آشوب به مطالعه ی مرز پایداری رآکتورهای هسته ای پرداخته شده است. با در نظر گرفتن غنای سوخت به عنوان پارامتر کنترل و از طریق محاسبه ی نمای لیاپانوف، میزان غنای بحرانی که مشخص کننده ی مرز پایداری رآکتورهای هسته ای است، مورد توجه قرار گرفته است. با استفاده از نمای لیاپانوف غنای بحرانی برای رآکتور کروی مدل ZPR-III تعیین شده است.
    کلیدواژگان: غنای بحرانی، نظریه ی آشوب، نمای لیاپانوف، رآکتور کروی مدل ZPR، III
  • بابک ژاله، پریسا فخری، محمود برهانی، صفدر حبیبی، محمد نوروزی صفحات 40-46
    فیلم های پلی وینیلیدین فلورید تهیه شده و با باریکه ی الکترونی به انرژی MeV10 و با آهنگ دز kGy/s10 در دزهای مختلف در بازه ی 50 تا kGy300 پرتودهی شدند. طیف سنجی مادون قرمز نشان داد که پرتودهی تغییر قابل توجهی در فاز پلی مر ایجاد نمی کند. طیف جذب مرئی- فرابنفش نشان داد که تابش منجر به جابه جایی قله ی جذب پلی مر، ایجاد یک قله ی جذب جدید و افزایش گاف نوار می شود. این تغییرات می تواند به دلیل فرایند شکست زنجیره و ایجاد کاستی های جدید باشد. الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که در اثر تابش، بلورینگی تغییر قابل توجهی پیدا نمی کند. از اندازه گیری کسر ژل مشاهده شد که با افزایش دز، کسر ژل افزایش می یابد که نشان دهنده ی ایجاد اتصالات عرضی در فیلم است.
    کلیدواژگان: پلی وینیلیدین فلورید، پرتودهی الکترونی، اتصالات عرضی
  • کاوه پازند، محمدرضا رواسان، یوسف قنبری، مجید خسروی، حسین فتوت رودسری صفحات 47-54
    هیدروژئوشیمی روشی است که در سال های اخیر با موفقیت در اکتشاف کانسارهای رسوبی به ویژه کانسارهای اورانیم به کار گرفته شده است. اکتشاف به روش هیدروژئوشیمی مانند هر فعالیت اکتشافی دیگر مستلزم شناسایی اولیه ی منطقه و بررسی وضعیت زمین شناختی و به ویژه هیدروژئولوژی منطقه می باشد. منطقه ی فردوس یکی از مناطق اولویت دار برای اکتشاف اورانیم می باشد که عملیات اکتشافی در فاز شناسایی و پی جویی آن از سال 1388 شروع شده است. به دلیل آشکارشدن آثار کانی سازی اورانیم در منطقه و وجود شرایط مستعد کانی سازی اورانیم از نوع رسوبی، عملیات اکتشاف هیدروژئوشیمیایی در آن در دستور کار قرار گرفته و در این راستا تعداد 19 نمونه ی آب به روش استاندارد
    نمونه برداری شده است که پس از تعیین مقدار فلزات، یون ها و کربنات، پردازش و تعبیر و تفسیر نتایج بر روی آن ها به انجام رسیده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که قابلیت انتقال اورانیم در منطقه، پایین بوده و احتمال کانی سازی آن کم است. با این وجود به علت وجود آنومالی های عناصر ردیاب اورانیم در مناطق مشخص احتمال وجود کانی سازی نوع رگه ای اورانیم در دو محدوده ی بالادست وجود دارد که نیاز به بررسی بیش تر دارد.
    کلیدواژگان: هیدروژئوشیمی، فردوس، اورانیم، نوع رسوبی، نوع رگه ای
  • نورا نصیری مفخم، زهرا نصر آزادانی، ژاله صادق زاده صفحات 55-60
    رآکتور زیربحرانی آب سبک براساس مشخصات هندسی و هم چنین مواد ساختاری آن به وسیله ی سه کد محاسباتی MCNP4C، WIMSD5B و CITATION شبیه سازی شده، پارامترهای فیزیکی آن از جمله ضریب تکثیر بی نهایت، ضریب تکثیر موثر، مقدار واکنش پذیری چشمه ی نوترون خارجی، توزیع شعاعی و محوری شار و انحنای شار و وابستگی آن ها به موقعیت چشمه ی خارجی در رآکتور مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی میزان صحت مدل ها در شبیه سازی رآکتور و هم چنین صحت سطح مقطع های موثر مورد استفاده، مقادیر محاسباتی حاصل از کدها با یک دیگر و هم چنین با نتایج تجربی مقایسه شد که برای مشاهدات تجربی این اختلاف کم تر از %12 و نیز %5~ برای کدهای WIMSD5B و CITATION بوده است.
    کلیدواژگان: رآکتور زیربحرانی آب سبک، کد محاسباتی MCNP4C، کدهای محاسباتی WIMSD5B و CITATION، پارامترهای فیزیکی
|
  • A.R. Keshtkar*, A. Yaghoubi, M. Ghasemi Torkabad, M.M. Montazer Rahmati Pages 1-14
    Biosorption technology is one of the novel technologies used for removal and recovery of radioactive metals from aqueous solutions. Scheduled researches are required for this technique. In this research, biosorption of uranium, lead and cadmium by immobilized baker’s yeast on calcium alginate was investigated. Equilibrium parameters in single systems and binary systems (uranium-lead and uranium-cadmium) were studied. The obtained results in single systems showed that the uranium uptake capacity is higher than that of lead and cadmium. Also, according to the observations in binary systems, the uranium uptake capacity was decreased by interferences of lead or cadmium ions. Nevertheless, uranium uptake capacity in these binary systems is high (more than 130 mg g-1 in uranium-lead and 200 mg g-1 in uranium-cadmium binary systems). The equilibrium isotherms were modeled by Langmuir, Freundlich and combination Langmuir-Freundlich models in single systems and the competitive Langmuir, modified extended Langmuir, extended Freundlich and combination Langmuir-Freundlich models in binary systems. According to the results, the Freundlich model in single systems and the extended Freundlich model in binary systems were found to be better than the others.
    Keywords: Biosorption, Baker’s Yeast, Calcium Alginate, Uranium, Lead, Cadmium, Dicomponent Equilibrium Models
  • A. Nilchi*, S. Rasouli Garmarodi, T. Shariati Dehaghan Pages 15-21
    Due to the extensive use of nuclear energy and its replacement for fossil fuels in recent decades, the radioactive waste production has increased enormously. The vast majority of the radioactive wastes products, are in the liquid form and consequently their treatment is of great importance. In this paper, tin oxide with nano-structure has been synthesized as an absorbent by the homogenous sedimentation method in the presence of urea, so as to adsorb uranium(VI) and thorium(IV) ions. The results obtained from the XRD, SEM and nitrogen adsorption/desorption analyses on the tin oxide sample showed the cassiterite structure with an average particle size of 30 nanometer and a specific surface area of 27.5 m2/g. The distribution coefficients of uranium and thorium were studied by means of batch method. The effects of different variables such as pH and time of contact between the exchanger and solution were investigated and the optimum conditions for sorption of these ions were determined.
    Keywords: Tin Oxide Nano-Particles, Uranium, Thorium, Homogenous Sedimentation
  • M.R. Zolala*, S.J. Safdari, A. Haghighi Asl, A. Rashidi Pages 22-30
    Uranium is leached from the uranium ore of the second anomaly of Saghand by the Acidithiobacillus ferrooxidans bacteria in an internal airlift bio-reactor. This study has been made to find the effect of aeration rate as well as its optimal value. The experiments have been carried out at 4 aeration rates to find the best recovery results in the least possible time duration. The results showed that the most percentage of the uranium recovery is in the superficial gas velocity of 0.010 m/s. The recovery at this aeration rate has an efficiency of more than 95% in 11 days. Also, the best range for aeration study in the airlift bio-reactor is calculated with a minimum value of 0.0065 m/s which is the critical value of the uranium particle suspension as well as the maximum value of 0.015 m/s. The stress on the bacteria increases the recovery time process in velocities of more than 0.015 m/s.
    Keywords: Bioleaching, Uranium Ores, Thiobacillus Ferrooxidans, Bioreactors, Aeration Rate, Saghand
  • M. Shayesteh, S. Behnia, A. Abdi Saray Pages 31-39
    By considering the chaos theory, the condition for stability of nuclear reactor is studied. By considering the enrichment fuel as a control parameter, the lyapunov exponent is used for the study of the critical condition. This study, as an example, will focus on the special type of spherical ZPR-III nuclear reactor.
    Keywords: Critical Enrichment, Chaos Theory, Lyapunov Exponent, Spherical Reactor- ZPR-III Model
  • B. Jaleh*, P. Fakhri, M. Borhani, S. Habibi, M. Noroozi Pages 40-46
    : Poly-vinylidene fluoride (PVDF) films were prepared and irradiated by 10MeV electrons at different doses ranging from 50 to 300kGy with a dose rate of 10kGy/s. The FTIR results indicated that no major phase content change was observed. The optical absorption spectra indicated that the electron irradiation results in shifting of the absorption peak, appearance of a new peak and increasing the band gap (Eg). These changes may be due to the breaking of polymer chains and creation of new defects. The X-ray diffraction analysis of samples indicated that the crystallinity did not show any major changes. Concerning the gel fraction measurements, it was observed that gel fraction increases with increasing the dose, where it is an indication of the formation of cross-linked films.
    Keywords: Polyvinylidene Fluoride, Electron Irradiation, Cross-Linking
  • K. Pazand*, M.R. Ravasan, Y. Ghanbari, M. Khosravi, H. Fotovat Rudsari Pages 47-54
    Hydrogeochemistry has been used in recent years as a successful exploration drilling for sedimentary deposits, with a particular interest for the uranium. Like any other exploration activity, hydrogeochemistry needs to identify and investigate the region, especially the hydrogeological one. Ferdows region is one of the priority areas for uranium exploration, where the identification and exploration activities in the prospecting phase have begun since 1388. Because of the detection of uranium mineralization in the area and existence of sedimental uranium mineralization conditions, the hydrogeochemical exploration activities in the area is on the agenda. In this respect, 19 water samples by standard methods were taken and after analysis of metals, carbonates and ions processing and interpretation of results indicated that uranium transfer capability in the region was is extremely limited and the probability of mineralization is low. However, due to high levels of uranium tracers in these areas, the possibility of vein type mineralization of uranium in the upstream is existing and needs to be investigated further.
    Keywords: Hydrogeochemistry, Ferdows, Uranium, Sediment type, Vein Type
  • N. Nassiri Mofakham*, Z. Nasr Azadani, J. Sadeghzadeh Pages 55-60
    This paper is dealing with the reactor parameter determination experiments performed at the light water subcritical reactor (LWSCR) in Esfahan. The parameter determination methods are derived from a theory based on neutron source position. The LWSCR reactor system is modeled by Monte Carlo calculations (MCNP4C), WIMSD5B and CITATION, and the criticality safety and neutron flux distribution problems are presented and analyzed. The analysis of the multiplication factors obtained by MCNP4C are in fairly good agreement with the results obtained by WIMSD5B and CITATION. For the flux distribution calculations, the MCNP4C results differ from the experimental observations by less than 12% and by ~5% for the WIMSD5B and CITATION.
    Keywords: Light Water Sub-Critical Reactor, MCNP4C Code, WIMSD5B, CITATION Codes, Physical Parameters
  • A. Hakimi, A.R. Jalilian*, A. Bahrami Samani, M. Ghannadi Maragheh Page 61
    Development of oral therapeutic radiopharmaceuticals is a new concept in radiopharmacy. Due to the interesting therapeutic properties of 177Lu and oral bioavailability of maltolate (MAL) metal complexes, 177Lu-maltolate (177Lu-MAL) was developed as a possible therapeutic compound for ultimate oral administration. The specific activity of 2.6-3 GBq/mg was obtained by irradiation of natural Lu2O3 sample with thermal neutron flux of 4×1013 n.cm-2.s-1 for Lu-177. The product was converted into chloride form which was further used for labeling maltol (MAL). At optimized conditions a radiochemical purity of about >99% was obtained for 177Lu-MAL shown by ITLC (specific activity, 970-1000 Mbq/mmole). The stability of the labeled compound as well as the partition coefficient was determined in the final solution up to 24h. Biodistribution studies of Lu-177 chloride and 177Lu-MAL were carried out in wild-type rats for post-oral distribution phase data. Lu-MAL is a possible therapeutic agent in human malignancies for the bone palliation therapy so the efficacy of the compound should be tested in various animal models.
    Keywords: Maltolate, Lu-177, Biodistribution, Radiolabeling