دوره و شماره: دوره 44، شماره 3 - شماره پیاپی 105، مهر 1402، صفحه 1-186 
ابزارهای مرتبط با علم و فناوری هسته‌ای

بررسی خواص الکترونی و ترابردی 3CsSnBr: مطالعه اصول اولیه

صفحه 1-8

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1044.1704

صفیه نظری؛ یاور تقی پور آذر؛ زعفر ریاضی؛ نادیا بابایی بیدمشکی

چکیده نانو کریستال 3CsSnBr نسبت به سایر پروسکایت‌های فاقد سرب به دلیل سنتز راحت و ارزان، عملکرد طولانی مدت و پایداری بهتری که از خود نشان می‌دهد یک گزینه مناسب برای استفاده در آشکارسازهای نوری جفت‌شده می‌باشد. در این پژوهش با استفاده از تئوری تابعی چگالی در گام اول خواص الاستیکی و الکترونی 3CsSnBr به دست آورده شد. در نهایت با استفاده از کمیت‌های محاسبه شده، حاصل‌ضرب تحرک‌پذیری و زمان واهلش µτ برای هر دو حامل الکترون و حفره محاسبه گردید. بنابر نتایج به دست آمده، هر دو حامل دارای حاصل‌ضرب µτ از مرتبه (V/2cm) 3-10 می‌باشند. که دلیل اصلی چنین ترابرد بزرگی را می‌توان به کوچک بودن جرم مؤثر حاملان بار نسبت داد. در حالی است که این حاصل‌ضرب برای آشکارسازهای تجاری از قبیل CdTe و CZT برای الکترون از مرتبه 2-10-3-10 و برای حفره از مرتبه
4-10-5-10 گزارش شده است. بنابراین به دلیل یکسان بودن حاصل‌ضرب µτ در کریستال 3CsSnBr، پالس نهایی حاصل از جمع‌آوری هر دو حامل بار خواهد بود. در نتیجه ساختار 3CsSnBr پتانسیل بهتری برای استفاده در آشکارسازهای پرتو ایکس و گاما از خود می‌تواند نشان دهد.

تأثیر تجزیه‌ی کوارک‌های قطبیده‌ی سبک دریا بر هسته‌های He3 و H3

صفحه 9-16

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1106.1733

فاطمه اربابی فر؛ شاهین آتشبار تهرانی

چکیده در این مقاله توابع ساختار قطبیده‌­ی هسته‌­های و در مرتبه دوم دیاگرام فاینمن با و بدون در نظر گرفتن تقارن (3)SU برای وابستگی اسپینی در توزیع‌های پارتونی نوکلئون‌­ها محاسبه می‌شود. به همین منظور ابتدا تابع ساختار قطبیده نوکلئون‌­های موجود در هسته توسط چند جمله‌­ای‌­های ژاکوبی به‌دست می‌آیند. در این ارتباط از توابع توزیع پارتونی قطبیده که از دو مدل پدیده شناختی متفاوت و رایج حاصل شده‌­اند استفاده می‌­شود. در نهایت تصحیحات هسته‌­ای مؤثر بر روی توابع ساختار هسته‌­ای نیز در نظر گرفته می‌­شوند. نتایج حاصل نشان می‌­دهد که در مجموع نمودارهای توابع ساختار هسته‌­ای قطبیده‌­ی طولی ناشی از مدل پدیده شناختی دارای شکست تقارن با نتایج تجربی سازگاری بهتری دارند و برای توابع ساختار هسته‌­ای قطبیده‌­ی عرضی تفاوت قابل ملاحظه‌­ای وجود ندارد.

جداسازی توریم از یک محلول فروشویی اسیدی واقعی به روش استخراج حلالی با استخراج‌کننده دی(2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید و ترسیب شیمیایی با آمونیاک

صفحه 17-27

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1149.1754

فرشته خان رمکی؛ علیرضا کشتکار؛ هژبر صحبت‌زاده؛ اکرم پورمتین؛ ندا اکبری

چکیده با توجه به محدود بودن ذخایر اورانیم، فراوانی توریم نسبت به آن، عدم کاربرد در تکثیر سلاح‌های هسته‌ای و دیگر مزایای سوخت‌های توریمی نسبت به اورانیمی، توسعه چرخه سوخت توریم در کشورهای مختلف از جمله ایران مورد توجه می‌باشد. در این تحقیق فرایند جداسازی و بازیابی توریم از یک محلول فروشویی اسیدی واقعی با غلظت mg/L 500 توریم در مقیاس آزمایشگاهی به منظور تولید رسوب اکسید توریم مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای فرایندی مؤثر بر استخراج، تهی‌‌سازی و ترسیب شیمیایی توریم شامل نوع استخراج‌کننده (اسیدی، بازی و خنثی)، غلظت استخراج‌کننده (M 1-05/0)، اسیدیته فاز آبی (92/6-032/0)، زمان تعادل (min 60-5)، نوع و غلظت تهی‌ساز (M 7-1) و عامل رسوب‌دهنده به روش تک متغیره در هر بخش مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج تجربی استخراج‌کننده دی(2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید با غلظت M 1، اسیدیته فاز آبی برابر با 1/0، زمان تماس min 60، سولفوریک اسید با غلظت M 5 به عنوان تهی‌ساز و آمونیاک 25‌% به عنوان عامل رسوب‌دهنده در این تحقیق انتخاب شد. بازیابی توریم از محلول فروشویی اسیدی واقعی در شرایط فرایندی به دست آمده منجر به تولید رسوب اکسید توریم با خلوص 66‌% گردید.

کنترل بار مدل نقطه‌ای رآکتور هسته‌ای نوع PWR با استفاده از کنترلر تنظیم‌شده با الگوریتم DE

صفحه 28-37

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1146.1753

سیدمحمدحسین موسی کاظمی محمدی

چکیده کنترل بار در یک رآکتور هسته‌ای به‌دلیل طبیعت دینامیک غیرخطی آن و وابستگی برخی از پارامترها به توان خروجی، حایز اهمیت است. کنترل‌کننده تناسبی- انتگرل‌گیر- مشتق‌گیر (PID) به عنوان یک انتخاب آسان، به‌صورت متداول برای یک کنترل مطمئن مورد توجه قرار دارد. در این پژوهش، چگالی نسبی نوترون در مدل سینتیک نقطه‌ای یک رآکتور آبی تحت فشار (PWR) توسط یک PID بهینه شده با الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) فراابتکاری کنترل می‌شود. از شاخص عملکرد انتگرال وزن شده زمانی قدرمطلق خطا (ITAE) برای بهینه‌سازی با این الگوریتم استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که سیستم کنترل بهینه‌شده توسط الگوریتم DE، کارایی و دقتی مناسب در پاسخ به یک تقاضای بار دارد.

بررسی متغیرهای تأثیرگذار در افزایش زمان محصور‌سازی الکترون‌ها در حالت بتای پایین در یک رآکتور پلی‌ول

صفحه 38-48

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1136.1748

محسن باقری؛ احمد سالار الهی؛ محمد کاظم سالم؛ محمود قرآن نویس

چکیده در یک رآکتور پلی‌ول، وجود یک کاتد مجازی پایدار و پرانرژی به منظور شتاب گرفتن یون‌ها و ایجاد برهم‌‎کنش‌های همجوشی لازم است. افزایش زمان محصورسازی الکترون‌های تشکیل‌دهنده کاتد مجازی در عملکرد رآکتور پلی‌ول بسیار مهم است. در این مقاله با استفاده از شبیه‌سازی عددی سه بعدی به کمک نرم‌افزار کامسول وابستگی کاتد مجازی به متغیرهای مؤثر در یک پلی‌ول مورد بررسی قرار گرفته است. زمان محصور‌سازی ابر الکترونی به فاصله حلقه‌ها، شعاع حلقه‌‎ها، جریان حلقه‌ها و انرژی جنبشی الکترون‌های تزریق شده به داخل پلی‌ول بستگی دارد. با استفاده از نتایج شبیه‌سازی، چگونگی وابستگی متغیرهای ذکر شده با زمان محصور‌سازی را به‌دست آورده و سپس یک مدل ریاضی برای زمان محصور‌سازی معرفی می‌گردد.

ارزیابی آشکارسازهای سیلیکونیِ فوق‌سریع در مقابل باریکۀ پروتونی با استفاده از روش CFD

صفحه 49-55

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1131.1747

محمد فدوی مزینانی؛ مسعود خزاعی فدافن؛ علی اصغر مولوی

چکیده یکی از کاربردهای آشکارسازهای سیلیکونی فوق‌سریع، آشکارسازی ذرات باردار در آهنگ گیگاهرتز است. ارزیابی این آشکارسازها در مقابل باریکۀ پروتونی به منظور شمارش تعداد ذرات باریکه و سپس استفاده از شمارش ذرات جهت بهینه‌­سازی سیستم تحویل دز در درمان تومورهای سرطانی با ذرات باردار می‌­تواند  قدم مؤثری در راستای توسعه درمان سرطان باشد. در واقع این ارزیابی، پیش‌­نیاز و تضمین استفاده از این آشکارسازها در سیستم تحویل دز است. در این راستا بهترین روش زمان­‌سنجی سیگنال‌ها که همان CFD بود، انتخاب شد. جهت اندازه­‌گیری و تجزیه تحلیل سیگنال‌های خروجی آشکارساز از نرم‌افزار متلب استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی آشکارسازهای سیلیکونی فوق‌سریع با ضخامت 50 میکرومتر و هندسه­‌های مختلف که در چند آزمایش متفاوت در مرکز سرطان درمانی CNAO ایتالیا انجام ­شد و هم‌چنین داده­‌هایی که در آزمایشگاه شتاب‌دهنده CERN آلمان به‌دست آمده بود با روش CFD مورد بررسی قرار گرفت. نتایج محاسبات و انحراف معیار از اجرای برنامه­‌های مختلف در نرم‌افزار متلب برای سیگنال‌های ثبت شده نشان دادند که اولاً این آشکارسازها برای شمارش ذرات پروتون در آهنگ گیگا هرتز قابل اعتماد هستند و ثانیاً ابزار CFD می‌­تواند با اطمینان کامل جهت ثبت سیگنال‌های خروجی آشکارسازهای سیلیکونی فوق‌سریع استفاده شود. لذا می­‌توان از آن‌ها در تصحیح سیستم تحویل دز به عنوان شمارنده تعداد پروتون باریکۀ پروتونی استفاده نمود.

استفاده از روش دینامیک مولکولی نرم‌افزار LAMMPS در نرم‌افزار متن باز OpenFOAM جهت تحلیل یک ماشین سانتریفیوژ گازی

صفحه 56-68

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1057.1713

صادق یوسفی نسب؛ جواد کریمی ثابت؛ سیدجابر صفدری

چکیده به منظور مدل‌­سازی رفتار گاز درون روتور یک سانتریفیوژ گازی، یک ابزار قدرتمند مورد نیاز است که محدودیت‌­های محاسباتی یک سانتریفیوژ گازی را به همراه قابلیت اعمال تمامی محرک‌­ها در کل رژیم‌­های جریان شکل گرفته برطرف کند. با توجه به مناسب بودن روش DSMC برای تمامی رژیم‌­های ­جریان تشکیل شده در داخل ماشین سانتریفیوژ، در این مقاله برای تحلیل عملکرد جداسازی یک ماشین سانتریفیوژ در مختصات متقارن محوری از روش DSMC استفاده شده است. به این منظور، با بهره گرفتن از یک روش چند مقیاسی CFD-MD، ابتدا ضرایب انطباق مومنتوم مورد نیاز برای استفاده از شرط مرزی سرسیگنانی- لمپیس- لرد استخراج و سپس بر اساس آن، رفتار گاز درون یک ماشین سانتریفیوژ با استفاده از روش DSMC مورد بررسی قرار گرفته است و مقدار توان جداسازی آن تعیین شده است. بر اساس مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی با نتایج تست تجربی، نشان داده شد که استفاده از روش ترکیبی ارائه شده در این مقاله برای تعیین مقدار ضرایب انطباق مومنتوم مورد استفاده در شرط مرزی CLL در روش DSMC، می‌تواند مقدار دقت در تعیین مقدار توان جداسازی ماشین را تا 8 درصد افزایش دهد.

بهینه‌سازی پارامترهای جداسازی پرازئودیمیوم از سریم با هدف تولید رادیوایزوتوپ نشرکننده بتای خالص Pr143 برای کاربرد درمانی در پزشکی هسته‏ای

صفحه 69-76

https://doi.org/10.24200/nst.2023.1374

سیمیندخت شیروانی آرانی

چکیده در این تحقیق روش جداسازی مؤثر و کارا جهت جداسازی پرازئودیمیوم از سریم طراحی، بهینه‌‏سازی و با موفقیت اجرا شد. در روش مذکور از جاذب ویژه جذب لانتانیدها (Ln- رزین با ابعاد 100 تا 150 میکرون) استفاده شد. از پمپ پریستالتیک و ستون با ابعاد مختلف 15 تا 45 سانتی‌متر) جهت طراحی روش مورد نظر استفاده شد. مطالعات سیستماتیک جهت تعیین غلظت شوینده اسید نیتریک (از 1/0 تا 1 مولار) انجام شد. از خاصیت اکسید شوندگی سریم جهت ایجاد تفاوت رفتار شیمیایی لانتانیدها بهره جسته شد. از 3NaBrO به ‏عنوان اکسنده استفاده شد. چون در مطالعات بعدی از ماده هدف سریم غنی شده استفاده خواهد شد، لازم است تا ماده هدف سریمی نیز بازیابی شود. از اسید اسکوربیک به عنوان احیاکننده سریم استفاده شد. پس از تغییر عدد اکسایش سریم با تغییر غلظت اسید نیتریک به‌راحتی امکان شویش پرازئودیمیوم و سریم به‌طور جداگانه و با تفکیک بالا با استفاده از اسیدهای معمول در دسترس و فشارهای پایین ستون با بهره بالای 99 درصد حاصل شد. از روش مذکور برای جداسازی پرازئودیمیوم-143 از سریم پرتودهی شده در رآکتور و هم‌‏چنین از برش حاوی لانتانیدهای محصول شکافت به طور موفقیت‌آمیز استفاده شد که در گزارش دیگری نتایج آن ارائه خواهد شد.

ارزیابی اثر حفاظتی واکسن بیماری تب‌برفکی سرو‌تایپ 05A-Iran- غیرفعال شده به روش بیم الکترون در مدل خوکچه‌هندی

صفحه 77-87

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1061.1717

فرحناز معتمدی سده؛ مهدی بهگر؛ سید مرتضی موسوی

چکیده ویروس بیماری تب‌برفکی باعث زیان‌های اقتصادی زیادی در دام‌ها می‌شود. در این تحقیق از ویروس تب‌برفکی سروتایپ 05A-Iran- استفاده شد. پس از تکثیر ویروس در سلول کلیه بچه هامستر پرتوتابی با دزهای مختلف بیم الکترون (10، 20، 25، 30، 35، 40، 45 و 50 کیلوگری) انجام و با استفاده از نرم‌افزار Origin منحنی دز/ پاسخ ترسیم گردید. با استفاده از این منحنی و نتایج آزمون بی‌ضرری و آزمون ثبوت کمپلمان جهت تأیید غیرفعال‌سازی کامل ویروس و بررسی خواص آنتی‌ژنیک ویروس ارزش 10D و دز مطلوب غیرفعال‌سازی ویروس به ترتیب 33/8 و 55 کیلوگری تعیین شد. سپس واکسن پرتوتابی شده و واکسن غیرفعال شده با اتیلن‌ایمین با استفاده از ژل آلومینیم هیدروکسید و ساپونین فرمولاسیون شده و جهت تزریق به خوکچه‌هندی استفاده شدند. تیتر‌آنتی‌بادی خنثی‌کننده و میزان تکثیر لنفوسیت‌های طحال نشان داد که پاسخ‌های ایمنی همورال و سلولی در گروه­‌های حیوانی واکسینه شده با هر دو واکسن نسبت به کنترل منفی افزایش معنی‌داری را نشان می‌­دهد (05/0(P<. هم‌­چنین دز حفاظتی واکسن پرتوتابی شده و واکسن مرسوم در آزمون چلنج به ترتیب 28/6 و 13/6 به ­دست آمدند که اثر حفاظتی این واکسن‌ها در مدل خوکچه‌هندی را نشان می‌­دهند.

رفتار خوردگی فولاد زنگ‌نزن 304SS و فولاد کربنی 37St در حضور باکتری شوانلا 7RCRI

صفحه 88-96

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1050.1708

هادی عادلخانی؛ محمدجعفر شیردوست؛ حسن جعفری؛ فائزه فاطمی؛ حمزه حسین پور؛ توران ربیعی سامانی

چکیده در این مقاله رفتار خوردگی فولاد زنگ‌نزن 304SS و فولاد کربنی 37St در حضور باکتری شوانلا 7RCRI (مورد استفاده در سامانه زیست پالایی اورانیم) به دو روش غوطه‌وری (در بازه زمانی 1 و 4 روز) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی مطالعه شده است. این مطالعه نشان می‌دهد که دو عامل روئین‌شدگی (وابسته به عناصر آلیاژساز نمونه) و تشکیل زیست‌لایه بر رفتار خوردگی مؤثر هستند. بر اساس نتایج آزمون غوطه‌وری حضور باکتری شوانلا 7RCRI در هر دو فولاد باعث افت قابل ملاحظه در سرعت خوردگی می‌شود. در نمونه 304SS حضور باکتری شوانلا 7RCRI در دو بازه زمانی 1 و 4 روز باعث کاهش حدود 30­% در سرعت خوردگی شده است. در این نمونه اثر حضور عناصر آلیاژساز (کروم، نیکل، منگنز و مولیبدن) بر رفتار خوردگی بیش‌­تر است. در نمونه 37St در دو بازه زمانی 1 و 4 روز به ترتیب کاهش 38­% و 79­% در سرعت خوردگی دیده می‌شود که نشانه تأثیر بیش‌­تر تشکیل زیست‌لایه بر رفتار خوردگی در نمونه 37St است. بر اساس آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در حضور باکتری شوانلا 7RCRI پتانسیل خوردگی به مقادیر منفی‌تر منتقل شده است (در مورد 304SS انتقال از mV 360- به mV 560- و در مورد 37St انتقال از mV 610- به mV 690-) که نشان می‌دهد باکتری با تأثیر بر واکنش‌های کاتدی باعث کاهش سرعت خوردگی شده است.

ارزیابی خواص خوردگی پوشش‌های اعمالی بر تجهیزات فرایندی مورد استفاده در کارخانه تولید کیک زرد

صفحه 97-108

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1108.1735

ندا رویایی؛ مصطفی اقازاده؛ مریم توسلی؛ محمد افخمی اردکانی؛ حمزه فراتی راد

چکیده فولادهای زنگ نزن آستنیتی مقاومت نسبتاً خوبی در محیط­های اسیدی دارند. اما با توجه به غلظت میانی اسیدسولفوریک مورد استفاده در خطوط فرایندی و دمای نسبتاً بالای سیال فرایندی اسیدسولفوریک Wt18‌% (˚C60)، خوردگی­های عمومی و موضعی حفره­ای در سیستم وجود دارد و به‌مرور زمان با گسترش حفره­ها می­تواند منجر به کاهش استحکام مکانیکی و تخریب ناگهانی مخزن گردد. با توجه به هزینه­های بالای تأمین مواد و ساخت مخازن جدید ضروری است راه­کارهای مناسب به‌منظور کاهش نرخ خوردگی و کنترل کاهش ضخامت مخازن اتخاذ شود که با توجه به وضعیت جاری تجهیزات بهترین رویکرد انتخاب سیستم­های پوششی مناسب است. برای این منظور نمونه‌های فولاد زنگ نزن تحت اعمال پوشش‌های پلیمری تقویت‌شده سرامیک- پلیمر، پوشش آستری گرافیتی، پوشش آستری شیشه، اتیلن کلروتری فلوئورواتیلن و وینیل استر تقویت شده با الیاف قرار گرفتند. آزمون­های ارزیابی عدم تخلخل (هالیدی)، سختی­سنجی، استحکام چسبندگی، پاشش مه نمکی و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به‌منظور ارزیابی و مشخصه­یابی پوشش‌های اعمال‌شده استفاده شد و در این میان نمونه‌های پوشش داده شده توسط پوشش آستری شیشه مطابق نتایج آزمون‌های غوطه­وری و مه نمکی، دارای مقاومت به خوردگی عالی در تمامی غلظت­های اسیدسولفوریک و هم‌چنین محیط­های حاوی یون کلر بوده و چسبندگی بسیار مناسبی به زیرلایه داشته است.

شبیه‌سازی پلاسمای فوق چگال چشمه یونی کوچک مقیاس تشدید سیکلوترونی الکترون

صفحه 109-119

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1065.1720

حمیدرضا میرزایی؛ معصومه یارمحمدی سطری؛ حمید رحیم پور؛ سینا فصیح

چکیده در این مقاله پلاسمای چشمه یونی کوچک مقیاس تشدید سیکلوترونی الکترون آهنربا دائم با فرکانس 45/2 گیگاهرتز شبیه‌سازی و بررسی شده است. این چشمه با محفظه پلاسما به شعاع 50 میلی‌متر، طول 50 میلی‌متر و بیشینه توان ورودی 1 کیلووات، مولد جریان باریکه پروتونی 10 میلی‌آمپر با انرژی 50 کیلوولت است. به دلیل ابعاد کوچک مقیاس محفظه و طول موج بلند میکروموج (mm 4/122= ˳λ) تزریق شده در این چشمه، انتشار و انتقال میکروموج به داخل محفظه در شرایط عادی امکان‌پذیر نمی‌باشد. برای انتقال توان میکروموج به داخل محفظه و تشکیل پلاسما، دی‌الکتریک با جنس آلومینا با ضریب‌گذردهی نسبی 9 در ورودی محفظه استفاده شده است. این مقاله، به طراحی و شبیه‌سازی خط انتقال و جفت شدگی میکروموج به محفظه چشمه یونی کوچک مقیاس پرداخته است. در این راستا، شدت میدان مغناطیسی پیچه‌ها، میدان الکتریکی میکروموج و تحولات زمانی و مکانی کمیت‌های مهم هم‌چون، چگالی توان جذبی، لایه تشدید هیبرید بالا، چگالی و دمای الکترونی در زمان‌های اولیه تزریق میکروموج به داخل چشمه یونی پلاسما مورد ارزیابی قرار گرفته است.

مشخصه‌یابی پلاسمای حاصل از منبع میکروموج در حضور میدان مغناطیسی ناشی از آهنرباهای دایمی

صفحه 120-129

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1141.1751

زهره دهقانی؛ الناز خلیل زاده؛ نرگس رضوی نیا؛ امیر چخماچی

چکیده در این کار، ابتدا یک پلاسمای میکروموج آرگون با فرکانس 45/2 گیگا هرتز در فشار پایین به صورت تجربی به‌دست می‌آید. سپس سعی می‌شود مشخصات پلاسمای تشکیل شده (دما و چگالی الکترون‌ها) در حضور و بدون حضور میدان مغناطیسی با استفاده از بیناب‌نمایی نشر نوری محاسبه و مقایسه شود. از آهنربا­های دایمی جهت محصورسازی پلاسما و تأمین میدان مغناطیسی در مکانیزم تشدید سیکلوترونی الکترونی استفاده شده و به کمک شبیه­سازی، چیدمان مناسب آهن‌رباها برای تولید میدان مغناطیسی مورد نظر به‌دست می‌آید. در ادامه با استفاده از مد­ل­های فیزیکی مربوطه، دما و چگالی الکترون‌ها محاسبه می‌شود. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد میدان مغناطیسی اثر
قابل توجه روی مشخصات پلاسما داشته و حدود 125 درصد افزایش دما و 200 درصد افزایش چگالی الکترون­ها را در پی دارد. هم‌چنین نشان داده می­شود طبق انتظار با کاهش فشار، دمای الکترون­ها افزایش و چگالی آن ها کاهش می­یابد که این، صحت آزمایش و نتایج به‌دست آمده را تأیید می­کند.

مدل‌سازی فشار محفظه و طراحی کنترل‌کننده برای کنترل پروفایل فشار در توکامک دماوند

صفحه 130-139

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1139.1750

حسین رسولی؛ مهدی علیاری شوره‌دلی؛ مهدی امینی

چکیده یکی از سامانه‌های لازم جهت ارتقاء توکامک دماوند، کنترل اتوماتیک پروفایل فشار محفظه است. در این مقاله شناسایی و مدل‌سازی فشار محفظه خلأ توکامک دماوند و هم‌چنین طراحی کنترل­کننده مبتنی بر مدل انجام می‌گیرد. در این راستا ابتدا اقدام به طراحی و اجرای ساختار آزمایشی جهت اعمال سیگنال شناسایی و داده‌برداری از سیستم فشار محفظه خلأ توکامک دماوند صورت می‌پذیرد. بدین صورت که پس از ایجاد خلأ پایه، با تغییر و اعمال ولتاژ ورودی به عملگر پیزوالکتریک به‌طور هم‌زمان فشار محفظه خلأ و ولتاژ اعمالی اندازه­گیری می‌شود. پس از انجام فرایند داده­گیری، در فرایند شناسایی، چندین مدل خطی حاصل گردید. هدف اصلی از شناسایی در این مقاله، طراحی کنترل­کننده مناسب بود. که پس از تهیه مدل، کنترل‌کننده‌های PID مبتنی بر روش ZN و کنترل­کننده پیش‌بین مبتنی بر مدل طراحی و شبیه‌سازی گردید که نتایج مطلوبی داشتند. در این پژوهش، برای داشتن خروجی بدون فراجهش و زمان‌خیز قابل تنظیم از طرف کاربر، پروفایل فشار مطلوب تهیه و فشار محفظه بر اساس کنترل‌کننده پیش‌بین مورد ارزیابی قرار گرفت. برای حفظ ایمنی پیزو الکتریک، کنترل‌کننده‌های خانواده PID و پیش‌بین با در نظر گرفتن محدودیت‌های عملی در سیگنال کنترلی ( ) شبیه‌سازی شد در آخر نیز نتایج عملکرد آن‌ها بر اساس حذف تأخیر ذاتی سیستم، دنبال‌ر‌وندگی مدل مرجع، دامنه سیگنال کنترلی و حذف اغتشاش مقایسه و بررسی گردید که نتایج مطلوبی در ردیابی پروفایل فشار مطلوب، حذف تأخیر ذاتی سیستم و قابلیت پیاده‌سازی به‌دلیل محدود بودن دامنه سیگنال کنترلی دارند.

امکان‌سنجی فروشویی اورانیم از کان‌سنگ فسفاته

صفحه 140-149

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1138.1749

داود قدوسی نژاد؛ محمد اتوکش؛ اشکان عبد شاهی؛ خالق خشنودی؛ احمد غدیری؛ مرتضی اکبری

چکیده در این پژوهش، بازیابی اورانیم از کان­سنگ فسفاته منطقه زاگرس به‌وسیله فرایندهای کلسیناسیون و فروشویی اسیدی مورد بررسی قرار گرفته است. هم‌چنین تأثیر پارامترهای مختلف بر روی کلسیناسیون و انحلال اورانیم بررسی گردید. نتایج نشان داد که درجه حرارت کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون به عنوان عوامل کلسیناسیون، هم‎چنین درجه حرارت فروشویی، زمان فروشویی، اندازه ذرات کان­سنگ، غلظت اسید و نسبت مایع به جامد از عوامل مهم در بازیابی اورانیم از کان­سنگ می­باشند. پارامتر­های بهینه فرایند شامل درجه حرارت 900 درجه سانتی­گراد و زمان 2 ساعت در فرایند کلسیناسیون در نظر گرفته شد، هم‌چنین درجه حرارت 80 درجه سانتی­گراد، زمان 4 ساعت، اندازه ذرات کم‌تر از 100 میکرون، غلظت اسید 4 مولار و نسبت مایع به جامد 1/3 (میلی لیتر بر گرم) در فرایند فروشویی به‌دست آمد. تحت این شرایط، راندمان استخراج اورانیم از کانسنگ فسفاته منطقه زاگرس 84 درصد بود.

تعیین فاکتور انتقال خاک به گیاه یون استرانسیم از نمونه خاک استان تهران به دو گونه گیاهی تربچه و شاهی و بررسی پارامترهای تأثیرگذار بر روی آن

صفحه 150-158

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1068.1722

مهرنوش زوار موسوی؛ سید امیرحسین فقهی؛ حسن آقایان؛ امیر مسعود طاهریان؛ حسین قاسمی مبتکر؛ طاهر یوسفی

چکیده در این تحقیق به بررسی فاکتور انتقال از خاک به گیاه (به عنوان یکی از پارامترهای مهم در محاسبات تحلیل ایمنی و تعیین میزان پرتوگیری افراد) یون استرانسیم (رادیونوکلیید متعارف در آلودگی‌های ناشی از سوانح هسته‌ای) به دو نمونه گیاهی شامل تربچه و شاهی (گیاهان پرمصرف در زنجیره غذایی) رشد داده شده در خاک منطقه جنوب تهران می‌پردازد. در این تحقیق، آزمایشات در گلدان‌های با قطر 5/15 و ارتفاع 7/15 سانتی‌متر حاوی 2 کیلوگرم خاک مخلوط شده با کود کمپوست گیاهی و در شرایط نورطبیعی آفتاب هوای تهران انجام گرفت. جهت بررسی اثر غلظت یون استرانسیم بر فاکتور انتقال، خاک موردنظر ابتدا با کود گیاهی با نسبت 3:1 مخلوط شد و با استفاده از محلول نمکی استرانسیم نیترات در چهار غلظت متفاوت (1000-500-200-50 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک) آلوده گردید. آبیاری گلدان‌ها با حجم مشخصی از آب به طور هفتگی و در دو اسیدیته متفاوت (6و5= pH) جهت بررسی اثر pH بر فاکتور انتقال صورت گرفت. هم‌چنین غلظت یون استرانسیم در دو بافت برگ و ریشه تربچه و برگ شاهی انجام گرفت تا تجمع یون استرانسیم در هر یک از بافت‌ها و میزان تأثیرگذاری آن‌ها بر فاکتور انتقال مشخص گردد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت استرانسیم خاک، میزان جذب این عنصر در هر دو گیاه افزایش یافته و فاکتور انتقال کاهش می‌یابد. هم‌چنین در خاک با pH کم‌تر گیاه جذب بیش‌تری داشته و فاکتور انتقال بیش‌تری گزارش شد. هم‌چنین با استفاده از یک روش تجربی ضریب توزیع که یک پارامتر مهم و کاربردی در مدل‌سازی انتقال آلاینده­ها و ارزیابی ریسک آلودگی منابع آب و خاک می‌باشد با استفاده فاکتور انتقال از خاک به گیاه تعیین شد. در این پژوهش هم‌چنین امکان آلودگی­زدایی استرانسیم از خاک با استفاده از تربچه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که می‌توان از این گیاه به عنوان یک پالاینده برای پالایش خاک­های آلوده به استرانسیم استفاده کرد.

مطالعه‌ی میزان فراوانی هسته‌های سنگین تولید شده در کربن‌درمانی با استفاده از ابزار 4Geant

صفحه 159-164

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1127.1744

سیدمحمد متولی؛ وحید زنگانه؛ سپیده باقری

چکیده باریکه‌های یون کربن-12 در محدوده انرژی MeV/u 450-100 دارای شرایط بسیار خوبی برای تومورهای مقاوم به تابش و واقع در عمق هستند. در انرژی‌های بیش از MeV/u 400 تابش با افزایش عمق به­ طور چشم‌گیری تحت تأثیر فرایندهای تکه‌تکه شدن هسته‌ای قرار می‌گیرد. در این مطالعه با به‌کارگیری ابزار 4Geant که سه مدل فیزیکی آبشار درون‌هسته‌ای دودویی (BIC)، آبشار درون‌هسته‌ای لیژ (INCL) و کوانتوم مولکولی دینامیکی‌ (QMD) برای ذرات سنگین تعریف شده است، با بررسی مدل QMD موجود در ابزار 4Geant، اثرات ذرات سنگین حاصل از تکه ­تکه شدن هسته‌ای با محاسبه بر روی میزان فراوانی هسته‌های تولید شده با عدد اتمی در بازه 5>Z>1 (ذرات H، He، Li، Be و B) در عمق‌های مختلف فانتوم آب در ناحیه‌ی قبل و بعد از قله‌ی براگ و توزیع زاویه‌ای این ذرات به ­وسیله­ی این مدل‌ بررسی شده‌اند. نمودار فراوانی ذرات نشان می‌دهد که با افزایش عدد اتمی تولید ذرات کاهش می‌یابد. ذرات H و He بیش‌ترین فراوانی را دارند و دامنه‌ی آن‌ها بسیار بیش‌تر از دامنه‌ی یون‌های کربن اولیه است. هم‌چنین با توجه به نمودار توزیع زاویه‌ای، ذرات H و He توزیع بسیار گسترده‌تری را از خود نشان داده‌اند و بیش‌ترین دزرسانی را در ناحیه‌ی خارج از موضع درمان دارند. هم‌چنین با افزایش عدد اتمی توزیع زاویه‌ای کاهش می‌یابد.

محاسبه طول پخش نوترون حرارتی در محیط آب‌سبک با استفاده از کد MCNP

صفحه 165-170

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1128.1745

محمد ارکانی

چکیده یکی از پارامترهای مهم محیط­های پخش نوترون، طول پخش نوترون حرارتی است. روش مرسوم محاسباتی استفاده از کد MCNP برمبنای توزیع شار نوترون در محیط و برازش تابع ریاضی مربوطه بر آن است. در این پژوهش، روشی نوین که بر مبنای استفاده از کارت PTRAC است، ارایه شده است. پارامتر طول پخش نوترون حرارتی برای آب­سبک بر اساس روش­های فوق محاسبه شده و با مقادیر گزارش شده در مراجع مقایسه گردیده که تطابق خوبی نیز مشاهده شده است. حسن استفاده از روش فوق، عدم نیاز به برازش تابع توزیع شار نوترون است. علاوه بر آن در روش برازش تابع توزیع شار نوترون، فرض می­شود که تا محل چشمه، فاصله­ی کافی وجود دارد. این مسأله بر میزان خطای نتایج حاصل، اثرگذار است، چرا که تابع توزیع شار نوترون در همه جا غیر از محل چشمه صادق است. در این پژوهش درستی روش پیشنهادی به صورت عددی در محیط آب سبک مورد ارزیابی قرار گرفته است.

تولید و ارزیابی اثرات سلولی رادیوکونژوگه‌های سیتوکسیمبSm-DOTA- 153 و سیتوکسیمب-DOTA-Lu177

صفحه 171-179

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1107.1734

کمال یاوری؛ محمد قنادی مراغه

چکیده رادیوداروهای بر پایه آنتی بادی امروزه در تصویربرداری و رادیوتراپی سرطان به شدت مورد توجه می‌باشند. آنتی بادی منوکلونال سیتوکسیمب به گیرنده فاکتور رشد اپی­درمال (EGFR) متصل می‌شود و بنابراین امکان ایجاد پروتکل‌های درمانی و تشخیصی علیه این گیرنده را فراهم می‌نماید. در این تحقیق آنتی بادی سیتوکسیمب پس از تخلیص وکونژوگاسیون با DOTA-NHS تازه تهیه شده، با لوتسیم 177 و ساماریم کلراید-153 نشان‌دار گردید. بازده نشان‌دارسازی و پایداری برون تنی با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک اندازه‌گیری شد. تست‌های سلولی به منظور تعیین رادیوایمنواکتیویته و مهار رشد سلول سرطانی انجام شدند. نتایج حاصل نشان داد که بازده نشان­دارسازی سیتوکسیمب -DOTA-Lu177 و سیتوکسیمبSm-DOTA- 153 به ترتیب بیش‌تر از 1±97‌% و 2±96‌% بود. هم‌چنین پایداری برون­تنی فراورده‌های نشان‌دار شده در سرم تازه انسانی پس از 96 ساعت به ترتیب 2±83‌% و 78‌% بود. ایمنوراکتیویتی برای سیتوکسیمب -DOTA-Lu177، برابر 1±91‌% و برای سیتوکسیمبSm-DOTA- 153، 1±66‌% به‌دست آمد. هر دو فراورده بسته به زمان و انرژی بتا با شدت‌های مختف اثر مهاری روی رشد سلول‌های سرطانی 29HT کولون داشتند. نتایج تحقیق نشان داد که کمپلکس‌های ایمنوکونژوگه سیتوکسیمب -DOTA-Lu177 و سیتوکسیمبSm-DOTA- 153 می‌توانند به عنوان رادیوداروی جدید جهت رادیوایمنوتراپی سرطان‌ها در نظر گرفته شوند.

فیزیک اتمی و مولکولی

طراحی، ساخت و مشخصه‌یابی یک لیزر 2CO پیوسته با دمش RF با جریان طولی سریع

صفحه 180-186

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1144.1758

کاوه سیلاخوری؛ رضا نشاطی؛ داود اسماعیل پور؛ فاطمه کاظمی زاده؛ زهره رجبی؛ محمد طالبی؛ مریم ایلچی؛ زهرا پورحسن نژاد؛ سعید امین نعیمی

چکیده در این پژوهش، یک لیزر 2CO پیوسته با جریان طولی سریع طراحی و ساخته شد که با یک مولد RF با توان بیشینه‌ی kW 1 و بسامد MHz 5/13 دمیده می‌شود. برای بهینه‌سازی کارکرد این لیزر، قطر لوله‌ی تخلیه، پهنای الکترودها، نسبت گازها و فشار آمیزه‌ی گازی آن، برای یک درازای الکترود cm 10 در یک بازه‌ی گسترده تغییر داده شدند و توان گسیلی لیزر به‌همراه بازدهی آن اندازه‌گیری و برآورد شدند. بیشینه‌ی توان گسیلی W 5/63 با بهره‌گیری از لوله‌ی تخلیه با قطر mm 26، نسبت پهنای الکترود به پیرامون لوله‌ی تخلیه‌ی 6/0، آمیزه‌ی گازی  و فشار گاز mbar 90 با بازدهی الکتریکی پیرامون 3/6‌% به‌دست آمده است.