نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هییت علمی، پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی ایران

2 پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی ایران

3 عضو هیات علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

4 عضو هئیت علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی ایران

10.24200/nst.2021.807.1545

چکیده

از میان گازهای نجیب، ایزوتوپ‌های زینان بیشترین کاربرد را دارند و تا کنون استراتژی مشخصی برای جداسازی تمام ایزوتوپ‌های پایدار زینان که بیشترین تعداد ایزوتوپ پایدار را داشته منتشر نشده است. در این کار پژوهشی یک کد محاسباتی با نام SQCAS تهیه شده است که با استفاده از آن استراتژی جداسازی ایزوتوپ هدف در جریان سبک و یا سنگین مشخص می‌شود. کد تهیه شده با تغییر پارامترهای آبشار مربعی و مدل‌سازی آن در هرگام به جداسازی تمام ایزوتوپ‌های زینان طبیعی متناسب با ترکیب درصد ایزوتوپ‌ها در هرگام می‌پردازد. در این مقاله با استفاده از یک آبشار مربعی در 32 گام برای خوراک با مقدار مشخص (kg200) به جداسازی تمام ایزوتوپ‌های گاز زینان طبیعی پرداخته شده است. آبشار مربعی مورد بررسی دارای 20 مرحله بوده که در هر مرحله از 10 ماشین سانتریفیوژ استفاده شده است. همچنین مقدار فاکتور جداسازی برای اختلاف جرم واحد در این تحقیق برابر با 2/1 در نظر گرفته است. با استفاده از این استراتژی، غنای ایزوتو‌پ‌های اول تا نهم به ترتیب از مقادیر 00093/0، 0009/0، 01917/0، 2644/0، 0408/0، 2118/0، 2689/0، 1044/0 و 0887/0 به %72/98، %3/91، %79/92، %63/92، %77/83، %12/90، %64/91، %68/95 و %04/99 افزایش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که بیشترین بازیابی مربوط به ایزوتوپ‌های انتهایی بوده و کمترین مقدار بازیابی مربوط به ایزوتوپ Xe-135 می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Separation of Xenon Stable Isotopes Using Square Cascade

نویسندگان [English]

  • Ali Asghar Ghorbanpour Khamseh 1
  • Fatemeh Mansourzadeh 2
  • Jaber Safdari 3
  • Mohammad Hassan Mallah 4

1 Academic Staff, Nuclear Fuel Cycle Department, Nuclear Science and technology research institute, Atomic Energy Organization of Iran

2 Nuclear Fuel Cycle Department, Nuclear Science and technology research institute, Atomic Energy Organization of Iran

3 عضو هییت علمی پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

4 Member of the Faculty of Nuclear Science and Technology Research Institute of the Atomic Energy Organization of Iran

چکیده [English]

Among the noble gases, Xenon isotopes are the most widely used, and so far, no specific strategy has been published for the separation of all Xenon stable isotopes with the highest number of stable isotopes. In this research, a computational code titled as SQCAS, is prepared which is used to determine the target isotope separation strategy in light or heavy current. The prepared code investigates the separation of the natural isotopes in proportion to the feed concentration by changing the parameters of the square cascade and modeling it at each step. By using a square cascade in 32 steps for the certain feed (200kg), all stable isotopes of natural xenon are separated. The proposed square cascade has 20 stages, in each stage 10 centrifuges have been used. Also, the separation factor for the unit mass difference in this research is equal to 1.2. Using this strategy, the enrichment of nine isotopes increases from 0.9393, 0.0009, 0.01917, 0.2644, 0.408, 0.2118, 0.2689, 0.1044, and 0.087 to 98.72%, 91.3%, 92.79%, 92.63%, 83.77%, 90.12%, 91.64%, 95.68%, and 99.04%, respectively. The results show that the highest recovery is related to the end isotopes and the lowest recovery is related to Xe-135 isotope.

کلیدواژه‌ها [English]

  • stable isotopes
  • Separation
  • Square cascade
  • Gas Centrifuge
  • Xenon
  • Recovery