مطالعهی مقایسهای روشهای تحلیلی برای کاهش آرتیفکت فلزی در تصاویر CT
صفحه 1-9
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1426
محمد قربانزاده؛ سید ابوالفضل حسینی؛ بیژن وثوقی وحدت؛ آزاده اخوان الاف؛ حسین عربی
چکیده طی چند دهه گذشته، مقطعنگاری کامپیوتری با اشعه ایکس (CT) به عنوان یکی از روشهای اصلی تصویربرداری مقطعی در طیف وسیعی از کاربردهای بالینی در رادیولوژی تشخیصی، انکولوژی و تصویربرداری مولکولی چند حالته، معرفی شده است. علیرغم ارزش اذعان شده این روش تصویربرداری، در مواردی به دلیل وجود کاشتهای فلزی، کیفیت تصاویر CT تحت تأثیر قرار میگیرد. وجود اجسام فلزی مانند پرکردگی دندان، پروتز مفصل ران یا زانو، ضربانسازهای قلب، ترکشهای جنگی و قفسهای نخاعی باعث بروز و تشدید آرتیفکتهای تصویر میشوند. این نوع آرتیفکتها، به شکل خطوط سیاه و سفید در تصویر نمایان میشوند که باعث پنهان شدن ساختارها و بافتهای اطراف کاشت فلزی میشود و ارزش تشخیصی تصاویر CT را از بین میبرند. همچنین این آرتیفکتها بر دقت طراحی درمان پرتو درمانی که به تصاویر سیتی برای مشخص کردن تراکم الکترون و برآورد توان متوقفکننده نسبی ذرات متکی هستند، تأثیر میگذارد. بنابراین برای رفع این مشکل، طی 4 دهه، الگوریتمهایی با عنوان کاهشدهنده آرتیفکت فلزی (MAR) ارایه شدهاند. در این پژوهش، پنج الگوریتم MAR با استفاده از شبیهسازی و مطالعات بالینی ارزیابی شده است. الگوریتمها شامل درونیابی خطی (LI_MAR) دادههای تخریب شده در سینوگرام، کاهش آرتیفکتهای فلزی به روش نرمالسازی (NMAR)، روش حذف فلز (MDT)، کاهشدهنده آرتیفکت فلزی برای کاشتهای ارتوپدی (OMAR) و یک روش بر پایه الگوریتمهای مبتنی بر تکرار (MAP) است. تصاویر بالینی، در نواحی مختلف بدن، با ابعاد و جنسهای مختلف کاشت فلزی، برای ارزیابی عملکرد الگوریتمهای MAR، مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی کمی کیفیت تصاویر اصلاح شده با الگوریتمهای MAR، معیار خطای میانگین مربعات نرمال شده NRMSE، محاسبه و ارزیابی شده است. نتایج حاصل از ارزیابی الگوریتمها، نشان از عملکرد مؤثر الگوریتم NMAR در کاهش آرتیفکت فلزی به نسبت الگوریتمهای دیگر، در اغلب موارد بوده است. همچنین بررسی پارامتر زمان پردازش الگوریتم، ارزش کلینیکی الگوریتم NMAR را نمایان میکند.
مدلسازی و اعتبارسنجی باریکه پروتون برای یک سیستم اسکن نقطهای پروتون درمانی با استفاده از نرمافزار GATE
صفحه 10-18
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1442
علی اسدی؛ سید ابوالفضل حسینی؛ ناصر وثوقی
چکیده در این مطالعه، ما از نرمافزار مبتنی بر روش مونتکارلو، GATE، برای مدلسازی سیستم پروتون درمانی اسکن نقطهای (نازل اختصاصی اسکن نقطهای SIEMENS IONTRIS) نصبشده در مرکز پروتون و یون سنگین درمانی شانگهای استفاده کردیم. در داخل نازل ، جدا از پنجرههای ورودی و خروجی و دو محفظه یونی، پرتو از خلأ عبور میکند و به این صورت یک پرتو واگرا در خروجی نازل شکل میگیرد. ما توزیعهای زاویهای ، فضایی و انرژی فضای فاز پرتو را در خروجی نازل با یک توزیع گوسی کنترل میکنیم که توسط هشت پارامتر وابسته به انرژی کنترل میشود. پارامترها از پروفایلهای اندازهگیری شده و توزیع دز - عمق مشخص شدهاند. اعتبارسنجی مدل پرتو با مقایسه توزیع دز نسبی اندازهگیری شده توسط گروههای دیگر و توزیع دز بهدستآمده از شبیهسازی باGATE ، با استفاده از مشخصات برنامهریزی از دستگاه برای تعیین موقعیت و انرژی نقطه پرتو انجام شد. نتایج شبیهسازی مونتکارلو با اندازهگیریهای منحنی دز عمق و طرحهای گسترش قله براگ توافق خوبی را نشان داد. مقایسه مطلق اختلاف دز جذبشده بین مونتکارلو و اندازهگیری 1± درصد بود. در این کار، روشی برای انطباق مدل شبیهسازی مونتکارلو برای یک سیستم پرتو پروتون اسکن نقطهای شرح داده شد. توافق خوب بین اندازهگیریها توسط گروههای دیگر و شبیهسازی این تحقیق نشان میدهد که مدلسازی مونتکارلو در این کار یک روش دقیق و معتبر است.
اصلاح لایه به لایه سطح مزوحفره سیلیکای 15SBA- به وسیله ترکیب پتاسیم مس هگزاسیانوفرات و بررسی رفتار جذب سزیم توسط آن
صفحه 19-29
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1443
شبنم امین؛ سیدابوالحسن علوی؛ حسن یوسف نیا؛ حسن آقایان
چکیده در این تحقیق، ابتداسطوح مزو حفره سیلیسی کروی 15SBA- با ترکیب پتاسیم مس هگزاسیانوفرات (](6[KCu(Fe(CN)) اصلاح شد. سپس از آن به عنوان یک مبادلهگر یونی نانوکامپوزیتی جدید، جهت جذب سزیم از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت. شناسایی ساختار نانوکامپوزیت سنتز شده با تکنیکهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، پراش پرتو ایکس(XRD)، جذب و واجذب نیتروژن (BET) و طیفسنجی مادون قرمز(IR) مورد ارزیابی قرار گرفت. اثر پارامترهای pH، زمان تماس و غلظت بر میزان جذب مورد مطالعه قرار گرفت. دادههای غلظت تعادلی با مدلهای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین بررسی شد. نتایج ارزیابیها مطابقت خوبی با مدل لانگمویر داشت که نشان میداد فرایند جذب یونهای سزیم به صورت تک لایه است. همچنین مدل شبه مرتبه دوم مدل مناسبی برای توصیف رفتار سینتیکی جذب سزیم بود. بیشینه ظرفیت جذب تعادلی برای این نانوکامپوزیت 4/46 میلیگرم بر گرم نانوکامپوزیت به دست آمد.
رفتار ارتفاع سد پتانسیل در واکنش همجوشی یونهای سنگین
صفحه 30-38
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1444
مهرداد دوانلو؛ امید ناصر قدسی؛ سید محمد متولی
چکیده با توجه به اهمیت عدم تقارن ماده هستهای بر روی برهمکنش یونهای سنگین، در این تحقیق سیستمهای برهمکنشی را به سه دسته مختلف ایزوتوپی، ایزوباری و ایزوتونی تقسیم و مشخصات سد همجوشی را برای هر گروه به صورت مجزا با استفاده از 27 نسخه مختلف فرمالیزم مجاورتی مورد بررسی قرار دادهایم. بررسی انجام شده نشان میدهد، جهت محاسبه و همچنین پیشبینی مشخصات سد همجوشی برهمکنش یونهای سنگین مناسبتر است به جای استفاده از یک نسخه منفرد، از نسخههای مختلف فرمالیزم مجاورتی برحسب درجات آزادی مختلف ایزواسپینی استفاده نمود.
طراحی کانال پرتودهی سنگهای توپاز و تحلیل نوترونی ـ حرارتی آن در رآکتور تحقیقاتی تهران
صفحه 39-47
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1445
زهرا زارعی؛ مسعود امین مظفری؛ سعید محمدی؛ مصطفی حسنزاده
چکیده هدف از این تحقیق، طراحی یک جعبه مناسب جهت پرتودهی سنگهای جواهراتی توپاز و بهبود پارامترهای نوترونی آن با حفظ شرایط لازم جهت خنکشوندگی آنها در رآکتور تحقیقاتی تهران است. در این راستا با تعریف فیلتر نوترونی مناسب و شبیهسازی جعبه پرتودهی با استفاده از کد 7/2MCNPX در چیدمان قلب، پارامترهای نوترونی قلب محاسبه و بهترین هندسه جهت محاسبات دمایی انتخاب گردید. سپس اجزاء مختلف کانال و جعبه پرتودهی در نرمافزار Solidworks شبیهسازی و با استفاده از افزونه Flow Simulation آن، محاسبات حرارتی مسأله اجرا شد. نتایج نشان داد که حضور آب در کانال پرتودهی و جعبه سنگها، با اینکه خنکسازی مناسبی برای سنگهای توپاز فراهم میسازد، اما به دلیل کند کردن نوترونهای سریع موجب اکتیو شدن شدید سنگها میگردد. در حالی که با استفاده از یک لوپ بسته مستقل از آب استخر رآکتور و بهکارگیری سیالی گازی مانند هوا، میزان شار نوترونهای حرارتی و در نتیجه اکتیویته سنگها کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان داد که در این حالت با انتخاب سرعت مناسب سیال و تنظیم توان قلب، میتوان شرایط قابل قبولی جهت پرتودهی طولانی مدت و ایمن سنگها فراهم نمود.
مطالعه تجربی سامانه نوری بهبود یافته برای لیزرهای حالت جامد با دمش دیود نور گسیل
صفحه 48-54
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1446
سیدمرتضی زاهدی دیزجی؛ امیرحسین فرهبد؛ محمد محمودی
چکیده در این مقاله، نوعی سامانه نوری برای دمش محیط فعال لیزرهای حالت جامد به کمک دیودهای نورگسیل با هدف ارتقای نوسانگر مجموعه گداخت لیزری معرفی شده است. سامانه نوری مذکور براساس هدایت پرتوهای نوری از منابع دیودهای نورگسیل به میله لیزر با استفاده از سطوح تمام بازتابان استوار است. سه پیکربندی مختلف برای سامانه دمش با مقطع چهار، پنج و شش وجهی طراحی، و هندسه آنها با روش ردیابی تصادفی پرتو در سهبعد بهینهسازی شدند. سامانههای دمش ساخته شده با موفقیت برای دمش میله لیزر از جنس به قطر 3 میلیمتر و منابع دیودهای نورگسیل با طیف سفید 10 وات به کار گرفته شدند. با استفاده از پیکربندی پنج وجهی، 4 ژول انرژی الکتریکی به 35 دیود نورگسیل تحویل شد و نوسانگر لیزر میخههای لیزر با ساختار مدی اینس- گوسی و انرژی بیش از 700 میکرو ژول با نرخ تکرار 1 هرتز پدید آورد. همچنین تپهای سوییچ Q با انرژی متوسط 35 میکرو ژول و پهنای پالس230 نانوثانیه با سامانه دمش نوری بهینهسازی شده تولید شدند. بهبود بیشتر سامانه دمش نوری بر پایه دیودهای نورگسیل میتواند منجر به تولید باریکه لیزر با انرژی چند میلی ژول شود.
بررسی تأثیر پارامتر M* و بر روی جداسازی ایزوتوپهای چهارم و هشتم تلوریم در آبشار مدل Q
صفحه 55-64
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1447
فاطمه منصورزاده؛ علی اصغر قربانپور خمسه؛ سید جابر صفدری
چکیده یکی از پارامترهای مهم در طراحی آبشار مدل Q برای سیستمهای چندجزیی، پارامتر M* میباشد. در این تحقیق یک کد با نام MOTACAS برای طراحی آبشار مدل Q تهیه شده است که با استفاده از آن مقدار بهینه پارامتر M* نیز قابل محاسبه است. در این راستا مقدار بهینه M* برای غنیسازی ایزوتوپ هشتم تلوریم در خروجی جریان سنگین به ترتیب در غناهای 40/0، 7/0، 9/0 و 99/0 و غنیسازی ایزوتوپ چهارم تلوریم به ترتیب در غناهای 1/0، 3/0، 4/0 و 5/0 تعیین شده است. همچنین به منظور بررسی اثر فاکتور جداسازی بر مقدار پارامتر M*، محاسبات برای ایزوتوپ هشتم و چهارم با فاکتور جداسازی 05/1 و 1/1 انجام و با یکدیگر مقایسه شده است. بررسی نتایج نشان میدهد که هر اندازه میزان غنای ایزوتوپ مطلوب افزایش یابد، محدوده تغییرات پارامتر M* کاهش مییابد. همچنین با کاهش فاکتور جداسازی، مقدار بهینه M* تغییر نمیکند و علیرغم افزایش مقدار جریان میان مرحلهای کل، مقدار جریان نسبی میان مرحلهای کل ثابت باقی میماند. در ضمن مطابق نتایج بهدست آمده، غنای ایزوتوپهای انتهایی با افزایش تعداد مراحل آبشار تا مقادیر بالا افزایش مییابد اما غنای ایزوتوپهای میانی تا اندازهی محدودی در یک آبشار قابل افزایش میباشد.
بررسی تحولات تنش باقیمانده و تشکیل فاز مخرب هیدرید در مراحل تولید آلیاژ Nb1%-Zr
صفحه 65-71
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1448
سیداکبر میراسمعیلی هفدانی؛ محسن اسدی اسدآباد؛ غلامحسین برهانی
چکیده آلیاژNb 1%-Zr متداولترین آلیاژ جهت استفاده به عنوان غلاف سوخت هستهای در رآکتورهای روسی است. در فرایند تولید غلاف سوخت هستهای، عملیات نورد سرد پیلگر و همراستاسازی نهایی منجر به ایجاد تنشهای باقیمانده و تغییر در توزیع این تنشها در داخل غلاف سوخت میگردد. تنشهای باقیمانده بر افزایش کسر هیدریدی در غلافهای سوخت هستهای که در شرایط کاری با جذب هیدروژن آب، تشکیل میشوند و اثرات تخریبی دارند، مؤثر شناخته شدهاند. در این تحقیق تنشهای باقیمانده ایجاد شده در مراحل مختلف ساخت غلاف سوخت شامل نمونههای قبل از عملیات آنیل، بعد از آنیل و بعد از همراستاسازی، با استفاده از روشهای تفرقسنجی اشعه ایکس (XRD) و شیارزنی اندازهگیری شد. علاوه براین، میزان کسر هیدرید در نمونههای مختلف ارزیابی شد. تأثیر عملیات آنیل بر جهتگیری هیدریدها، در آنیل در دماهای 500، 540 و °C580 به مدت زمان 4 ساعت انجام شد.
طراحی و بهینهسازی زنجیره مخروطی به منظور جداسازی ایزوتوپهای پایدار چند جزیی با در نظر گرفتن پارامترهای هیدرولیکی و عملیاتی ماشین سانتریفیوژ
صفحه 72-83
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1449
علیرضا کشتکار؛ عباس رشیدی؛ جواد کریمی ثابت؛ علی نوروزی
چکیده در هنگام طراحی زنجیرههای مخروطی به دلیل مشکلات هیدرودینامیکی، هر زنجیرهای قابلیت عملیاتی شدن ندارد. در این مقاله روش طراحی و بهینهسازی زنجیره مخروطی به منظور جداسازی ایزوتوپهای پایدار چند جزیی با در نظر گرفتن ملاحظات عملیاتی ماشین سانتریفیوژ شرح داده میشود. در این روش طراحی زنجیره، در مرحله اول مشخصات هیدرولیکی و جداسازی ماشین سانتریفیوژ تعیین میشود و سپس با استفاده از این اطلاعات و الگوریتمهای بهینهسازی، زنجیره بهینه با کمترین تعداد ماشین سانتریفیوژ طراحی میشود. در این مقاله برای یافتن زنجیره بهینه الگوریتم بهینهسازی گرگ خاکستری به کار گرفته شده و با استفاده از پارامترهای هیدرولیکی ماشین سانتریفیوژ، عملیاتی بودن زنجیره بررسی میشود و قید عملیاتی بودن زنجیره از لحاظ هیدرولیکی به تابع هدف در بهینهسازی اضافه میشود. برای تعیین مشخصات هیدرولیکی ماشین با استفاده از شبیهسازی هیدرودینامیکی ماشین سانتریفیوژ در حالت گذرا، ارتباط مابین فشارهای خط محصول و پسماند، خوراک ورودی و ضریب برش ماشین سانتریفیوژ تعیین میشود. با استفاده از روش طراحی ارایه شده، یک زنجیره با قابلیت عملیاتی بودن از منظر هیدرودینامیکی با استفاده از ماشین سانتریفیوژ 12TC- برای جداسازی ایزوتوپ اورانیم 235 از سوخت مصرف شده تا غنای 4 درصد طراحی شده و نحوه تغییرات فشار در زنجیره ارایه شده است.
بررسی تحولات تابش رامان رو به عقب منجر به آشوب در برهمکنش پالس قوی لیزر با اتمهای هلیم
صفحه 84-93
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1450
زهره دهقانی؛ الناز خلیلزاده؛ امیر چخماچی
چکیده در این مقاله، مطالعه شبیهسازی گرمایش کیاتیکی الکترونها، طی برهمکنش پالس لیزر با اتمهای هلیم و ناشی از تابشهای رامان رو به عقب، با استفاده از کد شبیهسازیذرهای، انجام شده است. برای این منظور، تحولات پالس لیزر خود سازگار از طریق تبدیل فوریه فضای- زمان پتانسیل برداری عرضی، در زمانهای مختلف انتشار بررسی و نشان داده شده است که از آنجا که یونش در انتشار تابش رامان رو به عقب تأثیر دارد، به طور محسوس، در آستانه گرمایش کیاتیکی الکترونها نیز نقش دارد. با توجه به نتایج بهدست آمده، مشخص شده است که در پالس لیزر با زمان خیزش بلند، (در اینجا fs 100)، در زمانهای اولیه، تابشهای رامان رو به عقب، بهوسیله نویز اولیه قویتر آغاز میشوند. بنابراین، با در نظر گرفتن یونش، شرط لازم برای آستانه آشوب زودتر حاصل شده که به نوبه خود باعث میشود تا گرمایش کیاتیکی الکترونها نیز، در مقایسه با حالتی که پالس لیزر در پلاسمای پیش فرض منتشر میشود سریعتر شروع شود. در نتیجه، در توافق با ماهیت آشوب، الکترونها از طریق سازوکار کیاتیکی در پلاسمای حاصل از یونش میدانی انرژی بیشتری به دست میآورند.
کشف و مکانیابی چشمه پرتوی متحرک و پنهان با تلفیق اطلاعات دوربین شهری و آشکارساز یدور سدیم در حالتهای پیوسته و منقطع
صفحه 94-102
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1451
هادی اردینی؛ مجتبی عسکری؛ امیرمحمد بیگزاده
چکیده اگرچه انرژی هستهای و مواد رادیواکتیو به طور قابلتوجهی در بهبود سلامت ملی و اقتصاد کشور نقش ایفا نموده است، اما عدم شناسایی مواد رادیواکتیو خارج از کنترل میتواند تهدید قابلتوجهی برای سلامت و امنیت عمومی باشد. در این تحقیق، بر روی کشف و مکانیابی چشمه متحرک ضعیف با بهرهگیری از یک سیستم مرکب از دوربین نظارتی شهری و آشکارساز یدور سدیم، مطالعه صورت گرفته است. با تلفیق تصاویر دوربین و اطلاعات شمارش پرتو گاما امکان کشف و تشخیص هدف آلوده از میان سایر اشیاء فراهم شده است. هدف از طراحی این سیستم، ایجاد بستری نسبتاً ارزانقیمت، جهت ارتقا توان مقابله با مخاطرات هستهای با شناسایی و ردیابی مداوم چشمههای خارج از کنترل است. بر اساس همین نگاه،مطالعه بر روی این سیستم در دو حالت جریان اطلاعات پیوسته و منقطع که دو صورت معمول در یک سیستم متشکل از دوربین و آشکارساز میباشد،صورت گرفته است. با بهرهگیری از یک الگوریتم ابتکاری سریع و با حجم محاسباتی پایین نتایج شناسایی چشمه در دو حالت فوق ارایه شده است. نتایج نشان داد که سیستم تلفیقی با کمک الگوریتم، توانایی پیدا کردن چشمه متحرک در هر دو حالت دارا است و امکان کشف چشمه در حالت پیوسته سریعتر از حالت ناپیوسته میباشد.
حذف اورانیل به کمک میدان مغناطیسی با استفاده از نانوکامپوزیت مغناطیسی هیدروکسیآپاتیت
صفحه 103-112
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1452
مجتبی باقرزاده؛ داوود صابری
چکیده در تحقیق حاضر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مغناطیسی (/HAp 4O3Fe) به منظور جذب و حذف یونهای اورانیل برای اولین بار به روش همرسوبی تهیه شدند. برای این کار جاذبهایی با نسبتهای وزنی متفاوت (/HAp 4O3Fe)، (1:1)، (1:2)، (1:3) و (1:5) تهیه شدند. پس از مشخصهیابی فیزیکی، شیمیایی و مغناطیسی توانایی آنها در جذب یون اورانیل از طریق سنجش اورانیل به روش طیفسنجی جذب ماوراء بنفش - مریی با استفاده از عامل کمپلکسکننده آرسنازو (III) پیگیری شد. اثر پارامترهای تجزیهای از قبیل دما، pH، مدت تماس، مقدار جاذب، غلظت محلول اورانیل و اثر مزاحمت سایر کاتیونها بر میزان جذب اورانیل توسط جاذب بررسی شد. آزمایشات نشان داد مقدار 015/0 گرم از نمونه /HAp 4O3Fe (1:5)، در 7 pH و در مدت زمان 150 دقیقه بیشترین میزان اورانیل را جذب و حذف میکند. نانوذرات تهیه شده در ابعاد nm 17±2، قادر به جذب اورانیل در غلظت بینppm 100-2/0 بوده و بیش از 96% اورانیل را حذف مینمایند. در دمای C˚ 25 ظرفیت جذب mg/g 82/99 به دست آمد. نتایج حاصله توانایی بالای این نانوذرات در جذب و حذف اورانیل و پتانسیل بالای آنها در تصفیه پسابهای حاوی اورانیل، را نشان میدهد.
طراحی و ساخت هدف جامد بههمراه سامانه خنککننده جهت بررسی پدیده گداخت سطحی
صفحه 113-123
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1453
آمنه کارگریان؛ مریم قپانوری؛ مرتضی صداقت؛ علیرضا اصل زعیم؛ علی باقری
چکیده در این مقاله، جهت بررسی پدیده گداخت سطحی در دستگاه مولد نوترون صنعتی، به طراحی و ساخت هدف جامد با قابلیت خنکشوندگی پرداخته شد. در اولین قدم برای رسیدن به چنین هدفی، جنس و ضخامت لایهها و زیرلایههای مناسب جهت استفاده به عنوان هدف جامد مولدهای نوترون صنعتی، به کمک شبیهسازی با نرمافزار سریم، مورد بررسی کامل قرار گرفت. سپس، با استفاده از نتایج شبیهسازی
نمونههایی از هدف جامد به روش لایهنشانی کند و پاش ساخته شد. علاوه بر این، با توجه به اهمیت دمای هدف و اثرگذاری آن در گداخت سطحی، به کمک شبیهسازی با نرمافزار کامسول، سامانه خنککنندهای طراحی و سپس ساخته شد. همچنین، با توجه به ولتاژ بالای اعمالی به هدف و در تماس بودن آن با سامانه خنککننده، به منظور عایقکاری آن، عایقهای الکتریکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و عایق مناسبی طراحی و ساخته شد. در ادامه و به منظور امکان آزمون هدفهای جامد و بخشهای جانبی آن، سیستم خلأ مناسبی طراحی و ساخته شد. در نهایت، پس از طراحی و ساخت کلیه بخشها، سامانه جهت آزمون نهایی، مونتاژ و راهاندازی شد. در آزمونهای انجام شده با گاز دوتریوم، شار نوترون به کمک آشکارساز 6411LB اندازهگیری گردید. در ولتاژ حدود 25 کیلوولت و جریان حدود 20 میلیآمپر، موفق به تولید نوترون با شار n/s 105×6 شدیم. این میزان شار نوترونی افزایش دوبرابری نرخ نوترون تولیدی در اثر پدیده گداخت سطحی را نشان میدهد.
اندازهگیری مطلق ایزوتوپهای O16 و O18 در نمونه بمبارانشده O218H به روش گسیل پرتو گاما القایی با دوترون
صفحه 124-132
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1454
حسین رفیع خیری؛ علیرضا جوکار؛ فریبا جوهری دها؛ غلامرضا اصلانی
چکیده در این کار پژوهشی ما از روش گسیل پرتوی گامای القایی با دوترون (DIGE) بر اساس واکنشهای هستهای و برای اندازهگیری مطلق ایزوتوپهای پایدار O16 و O18 در نمونه O218 H پرتودهیشده استفاده کردیم. این نمونه به عنوان هدف برای تولید رادیوایزوتوپ F18 با باریکه پروتون شتابگر سیکلوترون بمبارانشده بود. هدف نازک 5O2Ta مورد استفاده در این آزمایش با آندایزینگ فلز تانتالوم با آب پرتودهیشده ساخته شد. مزیت اصلی روش DIGE اندازهگیری همزمان ایزوتوپهای O16 و O18 تنها با یک آزمایش با باریکه دوترون است. اعتبار روش با تعیین مقدار ایزوتوپ O18 برای یک نمونه آب با غنای O18 مشخصبررسی شد. اندازهگیریها با استفاده از باریکه دوترون keV 1150 شتابگر الکتروستاتیک MV 3 واندوگراف پژوهشگاه علوم و فنون هستهای انجام شد.
مقایسه درخت رویداد استاتیکی و دینامیکی حادثه از دست رفتن کامل برق (SBO) در نیروگاه هستهای 446/V1000-VVER
صفحه 133-146
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1455
محمد اسماعیل امیرسلطانی؛ احمد پیروزمند؛ محمدرضا نعمت اللهی
چکیده آنالیز درخت رویداد برای کمی کردن معیار ریسک فرکانس آسیب به قلب (CDF) و ارزیابی ریسک نیروگاههای هستهای ناشی از وقوع رویدادهای آغازگر فرضی مختلف به کار گرفته میشود. جهت محاسبه این معیار، لازم است که حالتهای مختلف عملکردی سیستمهای ایمنی و اپراتور در برابر حادثه موردنظر، ارزیابی و تحلیل شوند. طبق مدارک ارزیابی ایمنی احتمالاتی رآکتور مورد نظر، محاسبه معیار فرکانس آسیب به قلب، توسط ابزارهای استاتیکی مانند درخت خطا و درخت رویداد استاتیکی انجام شده است. این روش، دینامیک حادثه و سناریوها را در نظر نگرفته و صرف عملکرد صحیح و ناصحیح سیستمهای ایمنی و اپراتور را برای محاسبه فرکانس هر سناریو به کار میگیرد. در مقابل روش درخت رویداد دینامیکی، بهطور همزمان مدلهای فیزیکی و احتمالاتی را برای تولید شاخهها و سناریوها در درخت رویداد، محاسبه فرکانس وقوع سناریو، تعیین پروفایل زمانی آسیب به قلب و تغییرات زمانی پارامترهای فیزیکی نیروگاه برای هر سناریو به کار میگیرد. در این مقاله، ابتدا درخت رویداد دینامیکی برای حادثه SBOدر نیروگاه اتمی 446/V1000VVER- با استفاده از کدهای 5RELAP و RAVEN توسعه مییابد. سپس نتایج حاصل از آن با نتایج درخت رویداد استاتیکی مقایسه میگردد. نتایج نشان میدهد با توجه به فرضیات در نظر گرفته شده تعداد 3170 سناریو در درخت رویداد دینامیکی مورد ارزیابی قرار میگیرد، در حالیکه در روش درخت رویداد استاتیکی تنها تعداد 33 سناریو از پیش تعیین شده مورد بررسی قرار میگیرد. همچنین میزان فرکانس آسیب به قلب محاسبه شده در درخت رویداد استاتیکی و دینامیکی، به ترتیب 6-10×61/3 و 6-10×97/1 به ازای هر سال کارکرد رآکتور میباشد.
محاسبه انرژی تحریکی کل پارههای شکافت نوترونی ایزوتوپهای پلوتونیوم و بررسی روش محاسبه سیستماتیک آن
صفحه 147-156
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1456
پیام مهدی پور کلدیانی؛ مجتبی جمعیتی
چکیده در این پژوهش مقادیر انرژی تحریکی کل (TXE) پارههای شکافت نوترونی برای ایزوتوپهای پلوتونیوم با استفاده از دو روش محاسبه شدهاند. ابتدا نتایج انرژی تحریکی کل پارههای شکافت محاسبه شده دو روش برای شکافت Pu339 با هم مقایسه شدهاند. سپس مقادیر TXE محاسبه شده با روش دوم را بر اساس مقادیر TXE روش اول که از تعریف اصلی نتیجه میشوند، بهینهسازی نمودهایم. با این بهینهسازی توزیع جرمی TXE برای ایزوتوپهای Pu241 و Pu242 که دارای مقادیر تجربی برای انرژی جنبشی کل پارههای شکافت هستند به دست آمدهاند. همچنین، توزیع جرمی انرژی تحریکی کل پارههای شکافت برای شکافت نوترونی بقیه ایزوتوپهای پلوتونیوم با هر دو روش پیشبینی شدهاند. مقادیر انرژی تحریکی کل پارههای شکافت برای ایزوتوپهای پلوتونیوم بین 15 تا MeV 35 میباشند که در ناحیه متقارن افزایش چشمگیری دارند.
بررسی تجربی اثر آمیزههای گازی بر شکل تپ لیزرهای 2CO
صفحه 157-162
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1457
سعید جلوانی؛ کاوه سیلاخوری؛ سهند زارع؛ محمود ملاباشی؛ مریم ایلچی؛ زهرا پورحسننژاد؛ داود احدپور
چکیده در این مقاله، به بررسی اثر پارامترهای کاری گوناگون بر شکل تپهای خروجی یک لیزر 2CO تپی فشار اتمسفری پرتکرار دستساز (با آهنگ تکرار تا kHz 1) پرداخته شده است. در این راستا، عوامل گوناگونی همچون: نسبت گاز 2N، نسبت گاز He و بازتابندگی آینه جلویی تغییر داده شدند و انرژی و شکل تپهای گسیلی لیزر در هر یک از این حالتها ثبت و مشخصهیابی شدند. نشان داده شد که با تغییر نسبت گازهای 2N و He، میتوان دیرش زمانی میخه و دنبالهی تپها را در بازهی ns 140-95 و µs 5/3-5/1 تنظیم نمود. همچنین، دریافته شد که با افزابش بازتابندگی آینهی جلوی لیزر از 50% به 80%، دیرش زمانی میخهی تپها از ns 50 به ns 90 و دیرش زمانی دنبالهی آنها نیز از µs 8/4 به µs 5/2 میرسد.
اثر تغییر طول سلول و شدت انرژی ورودی بر پراکندگی القایی بریلوئن در ساختار تک سلولی
صفحه 163-171
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1458
محمد جابری؛ سمیه پناهیبخش؛ پگاه جمشیدی؛ اکبر نظری گلشن
چکیده در این پژوهش رفتار باریکه استوکس بازگشتی از آینه مزدوج فازی ناشی از پراکندگی القایی بریلوئن (SBS-PCM) در استون خالص، بهطور تجربی بررسی شده است. میزان تغییرات انرژی بازتابی از آینه مزدوج فاز و پهنای زمانی تپ استوکس در اثر ایجاد تغییرات در شار انرژی ورودی به سلول و تغییر طول برهمکنش برای ساختار تک سلولی، مورد مطالعه قرار گرفت. بدین جهت با تغییر طول سلول و تغییر ساختار هندسی آینه مزدوج فاز جهت رسیدن به بهینه چیدمان اپتیکی برای بیشینه بازدهی و کمینه پهنای زمانی پرداخته شده است. تغییرات انرژی و پهنای زمانی بازتابی از آینه مزدوج فاز برای حالتهای درنظر گرفته شده با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان میدهد با تغییر در هندسه برهمکنش انرژی بازتابی از آینه مزدوج فاز قابل بهینهسازی است. با افزایش شدت باریکه ورودی در انرژی ثابت، و تغییر در طول اندرکنش، میتوان به کمینه پهنای تپ بازتابی برحسب انرژی ورودی دست یافت.
بررسی فاکتور افزایش دز حاصل از ماده حاجب نانو-گادولینیوم با استفاده از شبیهسازی مونتکارلو
صفحه 172-180
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1459
محبوبه هادیان جزی؛ مهدی صادقی؛ محمدرضا قاسمی
چکیده امروزه استفاده از نانوذرات، در افزایش تأثیر پرتودرمانی پیشرفتهای زیادی داشته است. پارامترهای زیادی مانند اندازه، غلظت، نوع و موقعیت درون سلولی نانوذرات و همچنین نوع و انرژی چشمه تابش در میزان حساسکنندگی تأثیر دارند. در این تحقیق با استفاده از شبیهسازی مونتکارلو، به بررسی تأثیر حضور گادولینیوم در سلول پرداخته شده است و نقش پارامترهای فیزیکی مذکور، در مقدار فاکتور افزایش دز (DEF) مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا با استفاده از نرمافزار 4Geant، توزیعهای متفاوتی از نانوذرات گادولینیوم و اتمهای گادولینیوم در داخل یک سلول، شبیهسازی گردید. چشمه پرتوهای X کمانرژی (keV 80- keV 25) و پرانرژی حاصل از شتابدهنده خطی الکترون (MeV 2Eave= ) به تک سلول تابانده شد و مقدار دز جذبی در غشاء، سیتوپلاسم و هسته محاسبه گردید. در ادامه با شبیهسازی یک نانوذره، به بررسی تأثیر اندازه آن و مقدار انرژی چشمه پرتوهای X، در مقدار DEF پرداخته شد. در مقیاس سلولی، افزایش سریعی در مقدار DEF بعد از لبه K رخ داد. پایینترین مقدار DEF، مربوط به هسته است. بیشترین مقدار DEF نیز متعلق به توزیع اتمهای Gd در سیتوپلاسم و توزیع نانوذرات Gd در غشاء بهترتیب با مقدار 20/1 و 17/1 در انرژی keV 52 است. در انرژی MeV 2، DEF در همه توزیعها به مقدار 1 نزدیک میشود. در مقیاس نانو مشخص شد که بیشترین DEF به نانوذرات با شعاع nm 50 مربوط است. مقدار DEF پس از لبه K به شدت افزایش مییابد. اما در انرژی MeV 2، مقدار DEF به 1 نزدیک میشود.
اندازهگیری و محاسبه دز پرتو گاما در رآکتور زیربحرانی آب سبک پژوهشکده رآکتور- اصفهان
صفحه 181-187
https://doi.org/10.24200/nst.2022.1460
سجاد ظهیری کوپایی؛ محمدرضا عبدی؛ مجید جلالی حاجیآبادی
چکیده محاسبه و اندازهگیری دز گاما رآکتورهای هستهای از لحاظ ایمنی، حفاظت و همچنین استفاده جهت برنامههای طراحی و توسعهی پیش روی سازمانها حایز اهمیت است. به منظور دستیابی به این هدف روش اندازهگیری تجربی با دزسنجهای گایگر - مولر دیجیتال RADOS و SMART-RAD و شبیهسازی به کار گرفته شده است. پیکربندی سه بعدی رآکتور زیربحرانی آب سبک پژوهشکده رآکتور اصفهان به منظور محاسبات دزسنجی گاما با کد 6/2MCNPX و تالیهای شار سلولی 4F (2/cm تعداد ذره)، شار در یک نقطه 5F (2/cm تعداد ذره) و انرژی انباشته شده در سلول 8*F (MeV) شبیهسازی شد. قبل از محاسبات مربوط به دز گاما، محاسبه ضریب تکثیر انجام شد و نتیجه آن با مقدار گزارش شده در مشخصات فنی رآکتور مقایسه شد که اختلاف کمتر از 6% داشت. پس از اطمینان از صحت شبیهسازی رآکتور، محاسبات برای رسیدن به پارامتر مورد نظر یعنی دز گاما Sv/h)µ( رآکتور LWSCR انجام شد که پس از تبدیلات و بهنجار کردن، نتایج حاصل از تالی 4F و 5F کمتر از 5%، 4F و 8*F کمتر از 2% و 8*F و 5F کمتر از 4% با یکدیگر اختلاف داشتند. برای اعتباربخشی و تأیید محاسبات حاصل از کد 6/2MCNPX نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید که در مقایسه با پژوهشهای مشابه قبل، این درصد اختلاف منطقی و قابل قبول میباشد.