مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

شبیه‌سازی مونت کارلویی امکان تولید کبالت -60 در رآکتور تحقیقاتی تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهره غلام زاده
بهروز رک رک

پژوهشکده رآکتور و ایمنی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 836-14395، تهران- ایران

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1568
چکیده
کبالت-60 به عنوان یک چشمه پرتوزا صنعتی مهم در استریلیزاسیون مواد غذایی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌­گیرد. چشمه‌­های kCi عمدتاً می­‌توانند برای تحقیقات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرند با این حال مراکز صنعتی معدودی وجود دارند که از این چشمه­‌ها برای پرتودهی محصولات کشاورزی استفاده می‌­کنند. لذا در این مطالعه، پتانسیل تولید چشمه­‌های چند ده کیلوکوری میله‌­ای کبالت-60 در رآکتور تحقیقاتی تهران با استفاده از کد MCNPX بررسی شده است. مجتمع‌­های مختلف شامل میله‌­های کبالت-59 توسط کد محاسباتی مدل شد. هم‌چنین بارگذاری مجتمع میله‌­ای کبالت-59 در آرایش­‌های مختلف قلب رآکتور تحقیقاتی تهران بررسی شد و بهره تولید کبالت-60 در هر یک از موارد مدل شده محاسبه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می‌­دهد با بهینه‌سازی مجتمع میله‌­ای کبالت-59 در یک آرایش 27- تایی قلب سال 1401رآکتور تحقیقاتی تهران می‌­توان پس از 3 سال پرتودهی به حدود 40kCi محصول کبالت-60 دست یافت. استفاده از بازتاباننده برلیوم با هندسه بهینه شده می‌‎­تواند راکتیویته منفی ایجاد شده ناشی از بارگذاری مجتمع کبالت-59 را کاهش دهد. هم‌چنین بارگذاری مجتمع کبالت-59 در حاشیه قلب تعادلی رآکتور تحقیقاتی تهران می‌­تواند منجر به تولید حدود 23kCi کبالت-60 گردد.

کلیدواژه‌ها

امکان‌سنجی
کبالت-60
چشمه کیلوکوری
کد MCNPX

عنوان مقاله English

Monte Carlo simulation of the possibility of cobalt-60 production in Tehran research reactor

نویسندگان English

Z. Gholamzadeh
B. Rok Rok
Reactor and Nuclear Safety Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.BOX: 14395-836, Tehran – Iran
چکیده English

60Co is used as a major industrial radioactive source in food and medical equipment sterilization. KCi sources can be used for laboratory research, however, few industrial centers utilize these sources for irradiating agricultural products. Hence, in this study, the potential of producing tens of kCi from 60Co sources in the Tehran research reactor has been investigated through the MCNPX code. Different assemblies including 59Co rods were modeled by a computational code. In addition, the loading of the 59Co rod assembly in different arrangements of the Tehran research reactor core was investigated. The 59Co production yield was calculated in each case. The results of this study show that by optimizing the 59Co rod assembly in a 27-fuel 1401-year core arrangement of the Tehran Research Reactor, it is possible to achieve about 40 kCi of 60Co product after 3 years of irradiation. The use of a beryllium reflector with optimized geometry can reduce the negative reactivity caused by the 59Co assembly loading. Also, loading the cobalt-59 assembly at the periphery of the equilibrium core of the Tehran research reactor can lead to the production of about 23 kCi of cobalt-60.

کلیدواژه‌ها English

Feasibility study
60Co
kCi source
MCNPX
  1. https://nucleus.iaea.org/sites/diif/Pages/GammaRT.aspx.

 

  1. Bagheri R, Ranjbar H. Nuclear Designing of a Blood Irradiator Facility for Research and Medical Applications Using Cobalt-60 Line Sources. Scientific Quarterly of Applied Physics of Iran, School of Physics, Al-Zahra University. (12th year, consecutive 13, winter 1401).

 

  1. Fernandes Â, Antonio A.L, Oliveira B, Martins A. Effects of gamma rays on sugars composition of wild mushrooms from the Northeast of Portugal. International Conference of Agricultural Engineering. (Valencia, 2012).

 

  1. Baccaro S, Cemmi A, Sarcina I.Di, Ferrara G. Gamma Irradiation CALLIOPE Facility at ENEA Casaccia Research Centre. 2019.

 

  1. Khalafi H, Gharib M. Optimization of 60Co production using neutron flux trap in the Tehran research reactor. Annal. of Nucl. Energ. 2005;32:331.

 

  1. Judaibi A, Soliman A.Y. Simulation of cobalt-60 production in research reactors using OpenMC Monte Carlo code. Kerntechnik. 2022;87(2):230.

 

  1. Manual for reactor produced radioisotopes. (IAEA-TECDOC-1340. 2003).

 

  1. Zhijian C, Yunjiang S, Chunchua Z, Maoling Li. Recent status on cobalt-60 gamma ray radiation sources production and its application in China. Redint. Phys. Chem. 1993;42(1-3):469.

 

  1. George J.R, Kushwah R, Sastry K.V.S. Teletherapy sources with imported and indigenous 60Co activity. Journal of Med. Phys. 2009;34(3):180.

 

  1. https://parsisotope-industrial.com/product/60-Cobalt.

 

  1. Pelowitz D.B. Users′ manual versión of MCNPX2.6.0. (LANL, LA-CP-07-1473. 2008).

 

  1. Shultis J.K, Faw R.E. An MCNP primer Dept. of Mechanical and Nuclear Engineering. (Kansas State University. Copyright. 2004-2010).

 

  1. Briesmeister J.F. MCNP- A General Monte Carlo N-Particle Transport code Version4C. (Los Alamos National Laboratory Report, USA, LA-13709-M 2000).

 

  1. Gallmeier F.X, Ferguson P.D, Lu W, Iverson E.B, Muhrer G, Holloway S.T, Kelsey Ch, Pitcher E, Wohlmuther M, Micklich B. The CINDER’90 transmutation code package for use in accelerator applications in combination with MCNPX. (19th Meeting on Collaboration of Advanced Neutron Sources. 2010).

 

  1. Fensin M.L. Development of the MCNPX depletion capability: A Monte Carlo linked depletion method that automates the coupling between MCNPX and CINDER90 for high fidelity burnup calculations. (University of Florida. 2008).

 

  1. Gholazadeh Z, Khoshahval F, Mozafari M.A, Joze-Vaziri A. Computational investigation of Tehran research reactor graphite reflector replacement with Be, BeO or D2O and its impacts on thermal neutron flux enhancement. International Journal of Nuclear Energy Science and Technology. 2019;13(4):350.

 

  1. Introduction and general description of research reactor. (TRR- SA- RPT- 052).

صفحه اصلی