دوره و شماره: دوره 41، شماره 4 - شماره پیاپی 94، دی 1399، صفحه 1-181 

بررسی اثر برهم‌کنش‌های تبادلی و همبستگی در طیف هماهنگ‌های مراتب بالا

صفحه 1-10

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1157

محمد منفرد؛ الناز ایرانی؛ رسول صدیقی؛ محمدکاظم مروج فرشی

چکیده در این پژوهش نقش اثرات چند- الکترونی در تولید هماهنگ‌­های مراتب بالا توسط برهم­‌کنش لیزر فمتوثانیه با اتم آرگون و مولکول مونوکسید دی نیتروژن بررسی شده است. ابتدا اثر حضور بیش از یک الکترون در فرایند تولید هماهنگ‌­ها مطالعه شده است. در این مطالعه مشاهده شد که حضور بیش از یک الکترون باعث افزایش شدت هماهنگ­‌ها به­ ویژه در ناحیه فرکانس قطع می‌­شود. این اثر در سیستم‌­هایی که آخرین تراز پرشده آن­‌ها تبهگن است، مشهودتر است. سپس اثر برهم­کنش‌­های همبستگی و تبادلی در تولید هماهنگ‌­ها بررسی شده است. نتایج نشان می‌­دهد که برهم‌­کنش همبستگی به تنهایی تأثیر ناچیزی در فرایند تولید هماهنگ‌ها  دارد، اما تأثیر هر دو برهم­‌کنش تبادلی و همبستگی در این فرایند قابل توجه است. در واقع این تأثیر قابل توجه ناشی از برهم‌­کنش تبادلی است، زیرا این برهم‌­کنش 17% و 23% از انرژی کل اتم آرگون و مولکول مونوکسید دی نیتروژن را تشکیل می‌­دهد. با در نظر گرفتن برهم‌­کنش تبادلی- همبستگی برای آرگون و مونوکسید دی نیتروژن، شدت هماهنگ­‌ها حدود یک مرتبه بزرگی کاهش و فرکانس قطع حدود 4-5 مرتبه هماهنگ افزایش می­‌یابد.

تهیه پودر Li2TiO3 به روش سنتز احتراقی برای استفاده به عنوان زایشگر تریتیم در رآکتور گداخت

صفحه 11-20

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1158

حورا کاس پور؛ احمدرضا عباسیان؛ مهدی شفیعی آفارانی

چکیده کاربرد Li2TiO3 به‌عنوان زایشگر تریتیم در رآکتور گداخت از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار است. هدف از این پژوهش تهیه پودر Li2TiO3 از طریق یک روش مقرون به‌صرفه و کارآمد بود. بدین منظور این ماده از روش جدید احتراقی محلول در حالت انفجاری تهیه شد. در این روش مقدار اسید نیتریک به‌عنوان اکسنده و نوع سوخت نقش کلیدی دارند. مقدار مصرف اسید نیتریک و اثر سوخت­‎های اسید سیتریک، گلایسین و گلوکز مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی عامل سوخت نشان داد که استفاده از اسید سیتریک منجر به سنتز Li2TiO3 شد. استفاده از گلایسین سبب سنتز این ماده به همراه ناخالصی عمده TiO2 شد. گلوکز نیز به طور کلی نمی‌­تواند منتهی به تهیه Li2TiO3 شود. مقدار بهینه اسید نیتریک به ازای هر مول سوخت مصرفی تعیین شد. استفاده کم‌­تر از مقدار بهینه منجر به ناقص انجام شدن واکنش احتراق شد. استفاده بیش‌­تر از مقدار بهینه نیز سبب به­ جا ماندن ناخالصی LiTiO2 شد. با استفاده از سوخت اسید سیتریک و استفاده از 9 لیتر اسید نیتریک به ازای هر مول سوخت، پودر Li2TiO3 خالص و تک فاز با موفقیت تهیه شد.

مطالعه‌ی خصوصیات گرمالیان نانوذرات 5/1%Tb، 5/0%Dy:4SO12/0Sr88/0Ba با هدف دزیمتری

صفحه 21-27

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1161

محبوبه لطفی؛ خدیجه رضایی ابراهیم سرائی*؛ کوروش بازاری جامخانه

چکیده نانو ذرات :Dya%,Tbb%4-x SO1BaxSr به روش هم‌رسوبی سنتز شد. ساختار نانوذرات با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD) تعیین شد. اندازه‌ تقریبی نانوذرات با استفاده از روش شرر 5/63 نانومتر محاسبه شد. اندازه و شکل ذرات ساخته شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده شد. تست EDX حضور عناصر Dy و Tb در نمونه سنتز شده را تأیید کرد. پاسخ گرمالیانی نانوذرات :Dya%,Tbb%4-x SO1BaxSr برای مقدارهای متفاوت Ba، Sr، Dy و Tb مطالعه شد و بیش‌­ترین حساسیت در بین غلظت‌های مطالعه شده، به ترتیب 12/0، 88/0، 5/0 و 5/1 درصد مولی به ­دست آمد. تعداد قله‌ها در منحنی‌های درخشش نمونه، در گستره‌ دز (mGy 05/0-100) مطالعه شد. پارامترهای سینتیک مربوط به هر قله تعیین شد. منحنی درخشش این نانوذرات در این بازه‌ی دز، دارای 2 قله به ترتیب در دماهای 615 و 534 کلوین است. خواص دزیمتری نمونه مطالعه شد. بهترین آهنگ خوانش برای این دزیمتر K/s 2 به دست آمد. روند افزایشی شدت درخشش تا دزkGy ۷ مشاهده شد و پس از آن با آهنگ کندتری ادامه یافت. محوشدگی نمونه در دز mGy 1000 در بازه‌ی زمانی 21 روز، ناچیز بود. پاسخ انرژی در بازه‌ی keV 80-1250 مطالعه شد و رفتار وابسته به انرژی را نشان داد.

بازیابی اورانیم از پساب‌های آزمایشگاهی در محیط اسید فسفریکی

صفحه 28-35

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1164

کاظم فاطمی؛ مسعود حبیبی زارع؛ حمید وکیلی

چکیده در شرکت سوره، مقدار قابل توجهی پساب اسید فسفریکی حاوی اورانیم حاصل از عملیات آنالیز بر روی حجم زیادی از نمونه‌­های فرایندی تولید می‌گردد. بازیابی اورانیم و استفاده بهینه از آن در چرخه تولید گاز 6UF مهم‌­ترین هدف این پژوهش می‌­باشد. برای نیل به این هدف، دو روش برای بازیابی اورانیم از این پساب مورد بررسی قرار گرفته است. روش اول، استفاده از استخراج­‌کننده‌­های TBP و EHPA2D رقیق شده با کروزن است. نتیجه بررسی­‌ها با این روش نشان داد که تا 98% اورانیم از پساب آزمایشگاه استخراج می­‌شود، که 95% آن توسط محلول بی­کربنات­آمونیم از فاز آلی قابل استریپ است. روش دوم رسوب­‌گیری اورانیم با استفاده از سدیم دی­تیونیت است. در این بررسی، فرایند دو مرحله‌­ای بازیابی اورانیم از پساب اسید فسفریکی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این روش نشان می‌­دهد که با استفاده از سدیم دی­تیونیت با رسوب­‌گیری دو مرحله­‌ای، غلظت اورانیم در محلول صاف شده از رسوب­‌ها به کم‌­تر از ppm 2/0 کاهش می­‌یابد و این کاهش غلظت، معادل بازده‌­ای در حد 99/99% می­‌باشد. بنابراین، استفاده از روش رسوب­‌گیری برای بازیابی اورانیم از پساب اسید فسفریک توسط سدیم دی­تیونیت در مقایسه با روش استخراج حلالی روش مناسب‌­تری است و برای این نوع پساب توصیه می­‌شود.

بررسی پایداری کمپلکس‌های آزاکران با برخی یون‌های فلزات واسطه

صفحه 36-44

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1165

مسعود عربیه؛ رحیم قدری؛ نصیبه دهقانی؛ بهرام قلمی چوبر

چکیده جداسازی یون­‌های فلزی از پسماندهای هسته­‌ای موضوع با اهمیتی در حوزه صنعت هسته‌­ای به­‌شمار می‌­آید. ترکیبات شیمیایی حلقوی که دارای گروه اتری هستند، کران اتر ( اتر تاجی) نامیده می‌شوند. این ترکیبات به خوبی با کاتیون‌های مشخصی ترکیب شده و کمپلکس می‌سازند. جایگزینی پی‌­درپی اتم‌های اکسیژن با نیتروژن در این ترکیبات منجر به ساختارهای جدیدی به نام آزاکران می‌گردد. در این تحقیق از محاسبات مکانیک کوانتومی برپایه نظریه تابعی چگالی برای بررسی پایداری کمپلکس‌های تشکیل شده بین برخی از آزاکران‌ها و فلزات منگنز، آهن و کبالت استفاده شده است. نتایج نشان داد با افزایش تعداد اتم‌های نیتروژن انرژی پایداری سیستم‌ها افزایش می‌یابد. به‌­عنوان مثال، ساختار کمپلکس‌های آزاکران با فلزات منگنز، آهن و کبالت نسبت به کمپلکس کران اتری‌شان به ترتیب به اندازه 8/16، 4/22، 2/37 کیلوکالری برمول پایدارترند. نتایج مشابهی برای روند تغییرات آنتالپی و انرژی آزاد گیبس واکنش‌های کمپلکس شدن مشاهده گردید.

مدل‌سازی و شبیه‌سازی عملکرد گذرای یک زنجیره غنی‌سازی اورانیم هنگام وقوع پدیده از کارافتادن ماشین‌های سانتریفیوژ گازی

صفحه 45-54

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1169

علیرضا کشتکار؛ عباس رشیدی؛ جواد کریمی ثابت؛ علی نوروزی

چکیده یکی از پدیده­‌های قابل­‌توجه در شرایط عملیاتی زنجیره‌­های غنی‌­سازی، از کار افتادن تعدادی از ماشین‌­های جداساز در طول زنجیره است. برای بررسی اثر از کار افتادن ماشین‌­های سانتریفیوژ گازی بر عملکرد زنجیره، جداسازی زنجیره باید در حالت گذرا مدل‌­سازی شود. در این پژوهش، عملکرد زنجیره‌­های متقارن غنی­‌سازی دوجزیی با استفاده از معادلات پایستگی جرم جزیی در حالت گذرا مدل­‌سازی شد. هم­‌چنین معادلات غیرخطی مدل با استفاده از روش تفاضل محدود کرنک نیکلسون گسسته‌­سازی شدند و برای حل معادلات از روش تکرار q استفاده شد. نتایج شبیه‌­سازی کامپیوتری زنجیره مدل برای غنی­‌سازی اورانیم 235 نشان داد در صورتی­‌که از کار افتادن ماشین­‌های سانتریفیوژ گازی در مراحل انتهایی زنجیره غنی‌­سازی اتفاق بیفتد، غنای محصول به میزان بیش‌­تری کاهش یافته و مدت زمان بیش‌­تری طول می­‌کشد تا زنجیره مجدداً به حالت تعادل برسد. برای زنجیره و شرایط استفاده شده در این پژوهش، مشاهده شد که با از کار افتادن یک ماشین، بیش‌­ترین کاهش غنای محصول نسبت به حالت قبل از حادثه، 5/0% و بیش‌­ترین افزایش غنای جریان پسماند نسبت به حالت قبل از حادثه 2/0% می‌­باشد. هم‌­چنین نتایج نشان داد عملکرد زنجیره­ای که دارای ماشین‌­هایی با فاکتور جداسازی بالاتری است، به میزان کم­‌تری تحت تأثیر پدیده از کار افتادن ماشین قرار می‌گیرد. مطابق نتایج به دست آمده، موجودی گاز ماشین تأثیر کمی بر تغییرات غلظت ایزوتوپ 235 در جریان محصول داشته و فقط زمان رسیدن به تعادل در زنجیره را تحت تأثیر قرار می‌­دهد.

مقطع‌نگاری کامپیوتری نوترونی از میله سوخت تابش‌ندیده

صفحه 55-64

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1170

احسان ناظمی؛ امیر موافقی؛ بهروز رکرک؛ مارین دینکا؛ محمد حسین چوپان دستجردی

چکیده به دلیل شرایط ویژه و پرتلاطم محل قرارگیری سوخت در قلب رآکتورهای هسته‌­ای، بازرسی و کنترل کیفی سوخت تابش‌­ندیده پس از تولید در کارخانه و قبل از بارگذاری در قلب رآکتور امری ضروری است. این فرایند با استفاده از آزمون‌­های غیرمخرب متعددی صورت می‌­پذ‌یرد. به‌­طور کلی، رادیوگرافی نوترونی یکی از مهم‌­ترین ابزارها برای آزمون غیرمخرب سوخت تابش‌ندیده به شمار می‌­رود. در این پژوهش، مقطع­‌نگاری کامپیوتری نوترونی از یک میله با سوخت تهیه‌­شده از ایزوتوپ اورانیم 235 مربوط به رآکتور TRIGA با استفاده از یک سیستم آشکارسازی دیجیتال مشتمل بر صفحه سوسوزن، آینه و دوربین CCD بررسی شده است. آزمایش­‌های مربوطه در سامانه رادیوگرافی نوترون INUS انجام گرفته است. نتایج نشان می‌­دهند که با استفاده از مقطع‌نگاری کامپیوتری نوترونی، ساختار و اجزای داخلی میله سوخت، مانند قرص‌­ها و فنر، به‌­خوبی قابل مشاهده بوده و می­‌توان از این روش برای بررسی دقیق ساختار میله‌­های سوخت پس از تولید در کارخانه استفاده نمود.

تأثیر روش‌های پوشش‌دهی نانوذرات دی‌اکسید سیلیکون بر بهبود شار حرارت بحرانی

صفحه 65-73

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1171

عارف رحیمیان؛ حسین کاظمی‌نژاد؛ حسین خلفی؛ اعظم اخوان؛ سیدمحمد میروکیلی

چکیده در این مطالعه از دو روش پوشش­‌دهی نانوذرات دی­اکسید سیلیکون (2SiO)، جوشش استخری و الکتروفورتیک، جهت افزایش شار حرارت بحرانی نوار‌های استیل مورد استفاده قرار گرفته است. در هر یک از این دو روش، پوشش‌­دهی در مدت زمان 20، 40 و 60 دقیقه با ثابت نگه داشتن سایر پارامتر‌ها انجام شده و  با بررسی تصاویر SEM و EDS گرفته شده، زاویه تماس اندازه‌­گیری شده است. با استفاده از این دو روش، سطوح آب­دوست و فوق­آب­دوست ایجاد شده، منحنی جوشش و شار حرارت بحرانی محاسبه شده و با روابط تجربی و تحلیلی موجود مقایسه گردید. نتایج نشان داد که زاویه تماس برای سطوح پوشش‌­دهی شده به روش جوشش استخری کم‌‌­تر از روش الکتروفورتیک است و در نتیجه شار حرارت بحرانی به مقدار قاب‌ل­توجهی افزایش می‌­یابد. هم­‌چنین مقایسه نتایج شار حرارتی بحرانی حاضر با نتایج تجربی که تابعی از خواص سطح می‌­باشند، هم­خوانی بهتری را نشان داد.

مقایسه عملکرد یک آبشار مدل تطبیق‌یافته R با شرایط بهینه آن برای جداسازی ایزوتوپ‌های پایدار زینان

صفحه 74-83

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1172

فاطمه منصورزاده؛ سیدجابر صفدری؛ علی‌اصغر قربانپور خمسه؛ علی نوروزی؛ مجید خواجه‌نوری

چکیده در این پژوهش برای اولین‌بار با استفاده از خوراک طبیعی زینان، عملکرد یک آبشار مدل تطبیق‌یافته R با شرایط بهینه آن در حالتی­‌که تعداد مراحل، نرخ جریان خوراک ورودی به آبشار، فاکتور جداسازی و نرخ بهینه خوراک ورودی به هر ماشین مشخص و ثابت باشد، مورد ارزیابی قرار می­‌گیرد. پارامترهای محاسبه شده عبارتند از نرخ جریان ورودی و خروجی مراحل، ظرفیت جداسازی آبشار، تعداد ماشین­‌های استفاده شده در هر مرحله و برش مراحل در دو حالت بهینه و غیر‌بهینه. الگوریتم استفاده شده در بهینه‌­سازی، الگوریتم بر مبنای آموزش و یادگیری (TLBO) بوده و تابع هدف به‌صورت تابعی از توان جداسازی برای تک ماشین و پارامتر تطبیق‌یافته R در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می‌­دهد که توان جداسازی در حالت بهینه نسبت به حالت غیر‌بهینه بیش‌تر است. توان جداسازی در شرایط تطبیق‌یافته برای جزء‌های «‌اول و سوم‌» و «دوم و سوم» در حالت بهینه به‌ترتیب 1% و 9‌‌% بیش‌تر از حالت غیر‌‌بهینه می­باشد. هم‌چنین یک کد محاسباتی با عنوان MISCC برای تعیین پارامترهای آبشار در شرایط بهینه و غیر‌بهینه ارایه شده که از آن برای تجزیه و تحلیل آبشار تطبیق‌یافته R‌ استفاده می‌­شود.

اثر میدان مغناطیسی خارجی بر نهشت انرژی الکترون‌ درون سوخت چگال در مدل افروزش سریع- شوکی با استفاده از ابزار شبیه‌سازی Geant4

صفحه 84-91

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1173

سیدابوالفضل قاسمی؛ امیر مصلحی؛ سمیرا فقیه

چکیده در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون­‌های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیه‌­سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه‌­سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترون­‌های نسبیتی با محدوده‌ی انرژیجنبشیاولیه‌­ی لحاظ شده است. نتایج شبیه‌سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می­‌دهند که دینامیک الکترون­‌های نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آنها به درون سوخت می­شود.مقایسه نتایج حاصل از شبیه­‌سازی نشان می­‌دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول‌موج لیزر افروزندهmm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=Iحاصل می­‌شود، به ­طوری ­که می‌توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می­‌کند.
در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون­های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع- شوکی و با استفاده از ابزار شبیه­سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه­سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه- دودمایی برای الکترون­های نسبیتی با محدوده­ی انرژیجنبشیاولیه­ی  لحاظ شده است. نتایج شبیه­سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می­دهند که دینامیک الکترون­های نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آنها به درون سوخت می­شود.مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی نشان می­دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول‌موج لیزر افروزندهmm35/0= ifλو شدت لیزر2-W.cm 1021=Iحاصل می­شود، به­طوری ­که می­توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می­کند.
 

بررسی کارایی پلاسمای اسپارک با تخلیه مستقیم در محیط آبی در گندزدایی و کنترل رشد مجدد آلودگی زیستی پساب فاضلاب شهری

صفحه 92-101

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1174

عطیه باریکانی؛ مارال خدادادی؛ ساناز خرمی پور

چکیده هدف مطالعه حاضر بررسی کارایی گندزدایی و کنترل رشد مجدد آلودگی زیستی ﭘﺴﺎب ﻓﺎﺿﻼب شهری با استفاده از تیمار‌ پلاسمای سرد اتمسفری است. پساب ثانویه تصفیه‌خانه تهران جنوب با استفاده از پلاسمای اسپارک در دو ولتاژ 20 و 25 کیلوولت و زمان‌های 1، 3 و 6 دقیقه با استفاده از گاز اکسیژن تیمار شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی قبل و بعد هر تیمار اندازه‌گیری شدند. کارایی گندزدایی بر‌اساس تعیین ‌تعداد کل‌کلنی و کلیفرم ‌کل در پساب ثانویه و خروجی تیمارها، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقادیر 5‌BOD‌، COD و نیتروژن‌ کل در هر دو تیمارها به کم‌تر از حد مجاز برای مصارف کشاورزی رسید لیکن این کاهش به‌طور معنی‌­داری در ولتاژ بالاتر بیش‌تر بود. کارایی گندزدایی در زمان شروع آزمایش در هر دو تیمار 100 درصد بود، لیکن تنها پس از گذشت یک روز در همه تیمارها جمعیت کلیفرم‌ کل بیش‌تر از حد مجاز بود که لزوم بررسی رشد مجدد میکروبی را در زمان بررسی روش‌­های مختلف گندزدایی ثابت می‌­کند. نتایج این تحقیق نشان داد که پلاسما اسپارک استفاده شده تأثیری در غیرفعال‌سازی دائمی و غیرقابل برگشت کلیفرم کل نداشت و رشد مجدد میکروبی رخ داد.

بهینه‌سازی حذف کارآمد سرب توسط Bacillus sp. Strain STG-83 با استفاده از روش رویه پاسخ جهت زیست‌پالایی پساب‌های آلوده

صفحه 102-111

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1178

سما سلیمی؛ پریسا تاجرمحمد قزوینی؛ رضا دباغ؛ اسماعیل عیوضی

چکیده خطرات زیست محیطی پساب‌های حاوی فلزات سنگین از جمله سرب، توجه پژوهشگران را برای پاک‌سازی آن‌ها با استفاده از روش‌های نوین مانند زیست پالایی متمرکز کرده است. در این مطالعه توانایی جذب زیستی سرب توسط باکتری Bacillus sp. strain STG-83 مورد ارزیابی قرار گرفت. از روش رویه پاسخ با طراحی مرکب مرکزی توسط نرم‌افزار دیزاین اکسپرت جهت بهینه‌سازی پارامترهایی چون pH، مقدار جاذب زیستی و غلظت اولیه سرب استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد که مدل درجه دوم پیشنهاد شده توسط نرم‌افزار دیزاین اکسپرت با 9938/0=2R، به خوبی رفتار فرایند را پیش‌بینی کرده و جذب ‌زیستی در 5/4pH=، غلظت اولیه سرب 1-mg.L 95/297، مقدار جاذب 1- g.L1 بهینه می‌شود که برابر با dry weight 1- mg.g595/149 می‌باشد. هم‌چنین داده‌های تجربی با ایزوترم‌های لانگمویر و فروندلیچ برازش شد. نتایج نشان داد که مدل لانگمویر با 961/0=2R مناسب‌تر است. مطالعات سینتیکی نیز نشان داد که ظرفیت جذب در 5 دقیقه به بیش‌ترین مقدار خود می‌رسد. نهایتاً با توجه به پتانسیل ارزشمند این باکتری در جذب زیستی سریع و بالای سرب، Bacillus sp. strain STG-83 به عنوان یک جاذب باکتریایی با ارزشی جهت فرایندهای زیست پالایی سرب معرفی شده و کارایی روش رویه پاسخ در مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایند جذب زیستی سرب توسط باکتری مذکور تأیید می‌گردد.

سازگارسازی جدایه‌های آرکی باکترهای جدید ترموفیل سولفولوبوس سولفاتاریکوس و اسیدیانوس آمبیولنس نسبت به پتانسیل اکسیداسیون احیای بالا برای استحصال مولیبدن

صفحه 112-117

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1175

مهشید روشنی؛ سیدعباس شجاع الساداتی؛ سیدجابر صفدری؛ کاظم میرجلیلی؛ پریسا تاجر محمد قزوینی

چکیده مولیبدن فلزی با عدد اتمی 42 متعلق به گروه ششم جدول تناوبی عناصر است. این عنصر در صنایع گوناگون کاربردهای فراوانی دارد. کانی مولیبدنیت با فرمول 2MoS، مهم‌­ترین کانی مولیبدن است. برای استخراج مولیبدن، از روش‌­های مختلف لیچینگ استفاده می‌­شود. یکی از روش‌­ها، بیولیچینگ است. با توجه به این که برای استحصال مولیبدن، علاوه بر اعمال سایر شرایط مخصوص لیچینگ، نیاز به پتانسیل بالا می‌­باشد، تمرکز کار روی سازگارسازی باکتری­‌ها نسبت به پتانسیل بالا بود. در این پژوهش به منظور استفاده از روش بیولیچینگ برای استحصال مولیبدن از کانی آن، آرکی باکترهای ترموفیل بومی سولفولوبوس سولفاتاریکوس و اسیدیانوس آمبیولنس که از معدن ناریگان جداسازی شده و در سایت NCBI ثبت شدند، به صورت مرحله­‌ای نسبت به تحمل پتانسیل بالا، سازگارسازی شدند. نتیجه­‌ی سازگارسازی مثبت بوده و آرکی باکترها توانستند پتانسیل­‌های بالاتر از 1000 میلی ولت را تحمل کرده و نرخ رشد و تکثیر مناسبی داشته­‌اند. در ادامه از این آرکی باکترها برای بیولیچینگ سنگ معدن ناریگان به منظور استحصال مولیبدن استفاده شد. به دلیل این که بازیابی مولیبدن وابستگی شدیدی به پتانسیل دارد لذا با افزایش پتانسیل از 400 میلی ولت به 1000 میلی ولت، بازیابی تا 80% افزایش یافت، درصورتی­‌که با باکتری‌­های سازگار نشده، بازیابی مولیبدن تنها 43% بود.

بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی در داخل یک روتور سانتریفیوژ گازی در حضور گازهای سبک هیدروژن فلوراید و هوا با روش‌های DSMC و تابع توزیع بولتزمن

صفحه 118-127

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1176

مسعود خواجه نوری؛ علی حقیقی اصل؛ سیدجابر صفدری؛ علی نوروزی

چکیده معادله بولتزمن معادله‌­ای بسیار مهم در علم فیزیک و دینامیک سیالات است که برخورد­های دوتایی بین مولکول‌­ها را توصیف می­‌کند. یکی از روش­‌های حل معادله بولتزمن، روش شبیه‌­سازی مستقیم مونت­کارلو می‌­باشد. از آن‌­جا که فشار اغلب تجهیزات واحد­های فرایند غنی‌­سازی کم‌­تر از فشار اتمسفر است، ممکن است در طی عملیات غنی­‌سازی رطوبت هوا به دفعات و در مکان­‌های مختلف زنجیره­‌ها به لوله سیال نشت کرده و طی واکنش با گاز هگزافلوراید اورانیم سبب تولید رسوب بر روی سطوح داخلی روتور سانتریفیوژ و گاز هیدروژن فلوراید ­گردد. در این پژوهش تأثیر غلظت و فشار کل داخل روتور سانتریفیوژ فرضی برای شرایط دو جزیی (97/0=6ZUF و 03/0=ZHF)، (93/0=6ZUF و 07/0=ZHF)، (9/0=6ZUF و 1/0=ZHF)، (85/0=6ZUF و 15/0=ZHF) و سه جزیی (9/0=6ZUF، 05/0=ZHF و 05/0=ZAir) و (8/0=6ZUF، 1/0=ZHF و 1/0=ZAir) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج با روش تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش میزان گاز سبک به همراه گاز 6UF باعث کاهش شار جرمی محوری می‌­گردد.

بررسی عملکرد انتقال جرم ستون ضربه‌ای افقی در استخراج اورانیم از محلول فروشویی سولفاته بندرعباس توسط آلامین 336 با استفاده از مدل پراکندگی محوری

صفحه 128-137

https://doi.org/10.24200/nst.2020.1159

فرشته خان‌رمکی؛ رضوان ترکمان؛ امیر سعید شیرانی؛ سید جابر صفدری

چکیده در این پژوهش، عملکرد انتقال جرم ستون ضربه‌ای افقی نوع سینی‌دار در استخراج اورانیم از محلول فروشویی سولفاته بندرعباس توسط آلامین 336 با استفاده از مدل پراکندگی محوری مورد بررسی قرار گرفت. فاز آلی حاوی 6% حجمی استخراج‌کننده آلامین 336، 5% حجمی اصلاح‌کننده ایزودکانول و کروزن به­ عنوان رقیق‌کننده بود. محلول فروشویی بندرعباس حاوی سولفات و اورانیم با غلظت‌های M 22/0 و ppm 250 به ­عنوان فاز آبی استفاده شد. از مدل‌ اختلاط محوری به ­منظور تعیین پارامترهای انتقال جرم و مدل‌­سازی این سیستم استفاده شد. هم‌چنین اثر پارامترهای عملیاتی مؤثر ستون مانند شدت ضربه، دبی حجمی فازها بر پارامترهای انتقال جرم مانند ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته (Koca) و ضرایب پراکندگی محوری فاز پیوسته و پراکنده (Ec و Ed) نیز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پارامترهای انتقال جرم ستون شدیداً وابسته به شدت ضربه و میزان آشفتگی سیستم می‌باشند. هم‌چنین عملکرد انتقال جرم این ستون برای استخراج اورانیم از محلول فروشویی سولفاته بالا می‌باشد. علاوه بر این روابط تجربی جدیدی براساس پارامترهای عملیاتی و مشخصات فیزیکی سیستم به روش آنالیز ابعادی به ­منظور پیش‌بینی پارامترهای انتقال جرم پیشنهاد شدند؛ این روابط با دقت بسیار بالایی مقادیر تجربی را در این سیستم پیش‌بینی می‌کنند.

بهینه‌سازی چیدمان مجتمع‌های سوخت یک رآکتور PWR با استفاده از الگوریتم PESA-II و در نظر گرفتن پارامترهای نوترونی و ترموهیدرولیکی

صفحه 138-145

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1160

رحمان قراری؛ بهزاد سلماسیان؛ امید صفرزاده

چکیده روش‌های بهینه‌سازی چندهدفه به صورت گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف علوم و مهندسی مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، از الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه برای طراحی آرایش بهینه مجتمع‌های سوخت قلب رآکتور KWU با اهداف مسطح کردن توزیع توان در قلب رآکتور و افزایش ضریب تکثیر استفاده شده است. هم‌­چنین، تحلیل ترموهیدرولیکی به منظور بررسی آرایش جدید طی یک حادثه فرضی کاهش جریان خنک­‌کننده انجام شده است. برای این منظور از ترکیب الگوریتم PESA-II با کد بسط یافته نودال (برای انجام محاسبات نوترونیک) و کد COBRA-EN (برای انجام محاسبات ترموهیدرولیک) استفاده شده است. نتایج نشان دادند که با جابه­‌جایی چینش مجتمع‌های سوخت پارامترهای نوترونیکی شامل ضریب تکثیر (افزایش از 0047/1 به 0058/1) و مسطح شدن توان بهبود یافتند. هم‌­چنین برای چینش جدید بررسی شد که در صورت وقوع حادثه فرضی کاهش جریان خنک‌ کننده تا 15 درصد، رآکتور هم‌­چنان می‌تواند در شرایط ایمن به کار خود ادامه دهد. علاوه بر این نتایج تأکید بر کارایی بهتر الگوریتم PESA-II نسبت به الگوریتم SPEA دارند.

بررسی تولید محصولات اصلی و ناخالصی‌های تولید شده در فرایند پرتودهی رنیم طبیعی در رآکتور تهران و مقایسه آن با روش شبیه‌سازی با MCNPX

صفحه 146-152

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1177

حسن رنجبر؛ زهرا پورحبیب؛ احسان بوستانی

چکیده با توجه به این واقعیت که رادیوداروها ترکیبات رادیواکتیو هستند، قوانین و مقررات سختگیرانه­ای در مورد جنبه‌­های کنترل کیفی آن­‌ها وجود دارد. یکی از پارامترهای اساسی در کنترل کیفی، تعیین نوع و میزان ناخالصی در رادیوداروها به منظور اطمینان از تجویز دز صحیح است. مقادیر ناخالصی معمولاً کم است، اما همین مقادیر کم نیز مهم هستند و باید با دقت بالا اندازه­‌گیری شوند. هدف از این مطالعه ارزیابی تولید هم‌­زمان رنیم-186 و رنیم-188 با یک ماده هدف و بررسی تولید ناخالصی‌­های احتمالی است. برای دست­یابی به هدف این تحقیق، کار در دو مرحله انجام شد. در فاز اول، مدلی مبتنی بر کد MCNPX برای شبیه­‌سازی پرتودهی هدف در رآکتور تحقیقاتی تهران طراحی شد. در فاز دوم، ارزیابی تجربی با استفاده از پرتودهی رنیم طبیعی در رآکتور تحقیقاتی تهران انجام گرفت. نتایج شبیه‌­سازی و عملی (تجربی) نشان داد که رنیم-186 و رنیم-188 می­‌توانند به طور هم‌­زمان و با اکتیویته مناسب و تقریباً برابر تولید شوند. هم‌­چنین میزان ناخالصی‌­ها در مقایسه با محصولات اصلی بسیار ناچیز است. یافته‌­های ما نشان داد که داده­‌های تجربی با داده‌­های شبیه­‌سازی مطابقت خوبی دارند (اختلاف کم‌­تر از 5%) و در نتیجه، روش شبیه‌­سازی روش قدرتمند و مفیدی برای بررسی جنبه‌­های مختلف تولید رادیوایزوتوپ در رآکتورهای تحقیقاتی است.

بررسی تجربی استفاده از نانوذرات مگنتیت پوشیده شده با تری بوتیل فسفات @PEG@TBP4O3Fe به عنوان یک جاذب جدید جهت جذب یون‌های زیرکونیم(IV) از محلول‌های آبکی مصنوعی

صفحه 153-161

https://doi.org/10.24200/nst.2020.1168

احمدرضا بهنام صبا؛ عزیزالله نژاد‌علی؛ هادی عادلخانی؛ محمد قنادی مراغه؛ کمال صابریان

چکیده در این پژوهش، جاذب جدید نانوذره مگنتیت پوشیده شده با تری بوتیل فسفات @PEG@TBp 4O3Fe، جهت جذب یون­‌های زیرکونیم(IV) از محلول آبکی مورد استفاده قرار گرفت. تأثیر هر یک از عوامل pH  اولیه، غلظت جاذب، مدت زمان تماس و غلظت اولیه زیرکونیم بر تغییرات درصد جذب بررسی شد. جذب زیرکونیم به ­وسیله نانوذرات فسفات @PEG@TBp 4O3Fe در pHهای مختلف یکسان نبود و بهترین نتیجه مربوط به pH 0/6  بود. در بررسی‌­های سینتیکی، تعادل جذبی در مدت زمان تقریباً 10 دقیقه به ­دست آمد و داده­‌های تجربی به خوبی با مدل شبه مرتبه دوم برازش شد. بر اساس نتایج، ظرفیت­‌های تعادلی جذبی محاسبه شده با این مدل تقریباً با مقادیر تجربی یکسان بودند. در 25 درجه سانتی­‌گراد، بیش‌­ترین ظرفیت جذبی زیرکونیم سنتز شده به وسیله نانوذرات تقریباً 50 میلی­‌گرم بر گرم  بود. ایزوترم جذب در دمای 25 درجه سانتی‌­گراد رسم شد. از محلول‌­های سدیم استات، سدیم نیترات، سدیم فلوئورید و آمونیم اگزالات جهت دست­‌یابی به عاری‌سازی مناسب استفاده شد. با استفاده از محلول 5/0 مول بر لیتر سدیم فلوئورید تقریباً 100 درصد یون­‌های جذب شده، واجذب شدند. تحقیق حاضر نشان داد که روش جداسازی حاضر روشی سریع، آسان و با کارآیی بالا برای جذب زیرکونیم از محلول‌­های آبکی و به کمک نانوذرات مگنتیت پوشش داده شده با تری بوتیل فسفات می­‌باشد.

بررسی پارامتر‌های هیدرودینامیکی و بازده استخراج برای جداسازی اورانیم با استفاده از حلال تری اکتیل آمین در یک ستون استخراج ضربه‌ای افقی از نوع سینی‌دار

صفحه 162-171

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1167

حسین بدخشان؛ احمد قریب؛ فرهاد پناهی نیا؛ محمد قنادی مراغه؛ سیدجابر صفدری؛ محمدحسن ملاح

چکیده در این پژوهش استخراج اورانیم از محلول فروشویی سنگ معدن اورانیم با استفاده از روش استخراج حلالی برای اولین بار در یک ستون استخراج ضربه‌ای افقی از نوع سینی‌دار مورد بررسی قرار گرفت. استخراج اورانیم از محیط سولفاته با غلظت 1-mol.L 25/0، توسط حلال تری اکتیل آمین با غلظت 5 درصد حجمی، در رقیق‌­کننده‌ی کروزن با 90 درصد حجمی و اصلاح­‌کننده‌ی فازی دکانول با غلظت 5 درصد حجمی انجام گرفت. تأثیر پارامترهای عملیاتی شامل شدت ضربه، نرخ جریان فاز پراکنده و نرخ جریان فاز پیوسته بر روی موجودی فاز پراکنده، قطر میانگین ساتر قطرات و توزیع آن­‌ها و هم‌­چنین درصد استخراج به دست آمد. افزایش شدت ضربه و افزایش نرخ جریان فاز پراکنده و هم‌­چنین کاهش نرخ جریان فاز پیوسته باعث افزایش درصد استخراج گردید. نتایج نشان می‌دهد که ستون استخراج ضربه‌ای افقی از نوع سینی‌دار دارای بازدهی بالا برای استخراج اورانیم از محلول فروشویی و از نظر بازدهی استخراج قابل رقابت با ستون­‌های ضربه‌ای سینی‌دار از نوع عمودی می‌باشد. با مقایسه روابط متعدد ارایه شده برای موجودی فاز پراکنده و اندازه قطره با نتایج تجربی به دست آمده در این پژوهش، رابطه‌ی جدیدی برای پیش‌­بینی قطر میانگین قطرات و هم­‌چنین موجودی فاز پراکنده در یک ستون استخراج ضربه‌ای برای استخراج اورانیم ارایه گردید. در مدل ارایه شده، مقدار متوسط خطای مطلق برای اندازه قطره 7/7% و برای موجودی فاز پراکنده 2/8% به دست آمد.

مدهای مرتبه بالاتر کاواک 100 مگاهرتز چشمه نور ایران و خطرات ناپایدارسازی باریکه الکترونی

صفحه 172-181

https://doi.org/10.24200/nst.2021.1166

ساسان احمدیان نمین؛ محمد لامعی رشتی؛ فریدون عباسی دوانی؛ جواد رحیقی

چکیده افزایش جریان، طول عمر و کیفیت مشخصات دینامیکی باریکه الکترونی ذخیره شده در حلقه انبارش، از اهداف مهم سنکروترون‌­ها هستند. از پدیده‌­های تأثیرگذار بر روی کیفیت باریکه، اثرات ناپایدارکننده‌­­ی طولی و عرضی است که با افزایش جریان بیش‌تر می‌­شود. ناپایداری طولی در کاواک‌­های بسامد رادیویی، به دلیل بزرگ بودن ضریب کیفیت مدهای مرتبه بالاتر آن‌ها بیش‌ترین تأثیر را دارد. در اثر این مدها، یک خوشه الکترونی بر روی خوشه‌­های الکترونی بعدی اثر کرده و دارای برد بلند هستند. ناپایداری‌های‌ طولی باعث افزایش پراکندگی طیف انرژی و از دست رفتن بخشی از جریان و کاهش شدت تابش خروجی می‌­شود. با توجه به جریان 400 میلی­‌آمپری و امیتنس 270 پیکومتری در فاز نهایی راه‌اندازی پروژه، ارزیابی مدهای مرتبه بالاتر و شناسایی مدهایی با بیش‌ترین میزان تأثیرگذاری حایز اهمیت است. مطالعات شبیه‌­سازی صورت گرفته با استفاده از نرم‌افزار CST Studio Suit نشان می‌­دهد که در کاواک بسامد رادیویی 100 مگاهرتز این پروژه، 13 مد تک قطبی تا فرکانس 1500 مگاهرتز وجود دارد. هفت مد خطرناک بوده و دو مد در فرکانس­‌های 67/624 و 55/1432 مگاهرتز و با امپدانس شانت‌­های 8/70 و 115 کیلو اهم، بسیار تأثیرگذار بوده و در همه فازهای راه‌اندازی باید با آن­‌ها مقابله کرد.