دوره و شماره: دوره 43، شماره 3 - شماره پیاپی 101، مهر 1401، صفحه 1-187 

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.