دوره و شماره: دوره 45، شماره 2 - شماره پیاپی 108، تیر 1403، صفحه 1-179 

مشخصه‌یابی کربن در بسترهای فلزی به روش آنالیز با واکنش هسته‌ای

صفحه 1-8

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1561

سپیده شفیعی؛ حسین رفیع خیری؛ علیرضا جوکار؛ مهدی بخش زاد محمودی

چکیده آنالیز با واکنش هسته‌ای (NRA) یک روش توانمند برای مشخصه‌­یابی عناصر سبک در بسترهای سنگین است. در این پژوهش قابلیت این روش برای مشخصه‌یابی کربن در بسترهای پایه آهنی مورد ارزیابی قرار گرفت. خطای سیستماتیک روش 6‌% و حساسیت آن برای تعیین کربن در بستر فلزی 05/0‌% وزنی تخمین زده شد. برای اندازه‌گیری کربن توده از سه نمونه استاندارد مختلف با محتوای مشخص کربن استفاده شد. اختلاف مقادیر کربن اندازه‌گیری­شده و واقعی برای نمونه‌های استاندارد در گستره خطای روش و کم‌تر از 6‌% گزارش شد. برای تعیین نمایه عمقی از نمونه‌های فولاد L304 کربن‌دهی شده به روش پلاسمای DC در دو دمای مختلف زیر لایه، استفاده شد. اثر دمای زیر لایه بر شکل‌گیری لایه کربن و نفوذ آن در بستر فلزی مورد مطالعه قرار گرفت. تشکیل ترکیب C3Fe در عمق نمونه کربن‌دهی شده در دمای C˚385 زیر لایه با استفاده از روش NRA تعیین و با سایر روش‌های مکمل SEM و XRD مورد تأیید قرار گرفت.

حذف واحد اختلاط در تأسیسات غنی‌سازی و تولید اورانیم غنی‌شده برای سال اول یک رآکتور هسته‌ای قدرت با استفاده از آبشارهای مربعی بهینه

صفحه 9-20

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1566

سیده لیلا میرمحمدی؛ سیدجابر صفدری؛ محمدحسن ملاح؛ فرزانه اعزازی

چکیده در سال اول بارگذاری سوخت رآکتورهای هسته‌ای قدرت از اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف استفاده می‌شود (در یک نوع رآکتور VVER-1000 سطوح غنا 0/4، 6/3، 3/3، 0/3، 4/2، 2/2 و 3/1 درصد می‌باشند). در این کار برای تولید اورانیم غنی‌شده از دو روش موازی یکی با استفاده از آبشارهای مربعی و دیگری با استفاده از آبشارهای مخروطی متقارن استفاده شده است. جهت طراحی و بهینه‌سازی آبشارها کدهای محاسباتی توسعه داده شده است و از روش فرا ابتکاری PSO برای بهینه‌سازی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد: 1) در صورت استفاده از آبشارهای مربعی امکان تولید مستقیم تمام اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف وجود دارد و نیازی به داشتن واحد اختلاط در تأسیسات غنی‌سازی نمی‌باشد، 2) در صورت استفاده از آبشارهای مخروطی امکان تولید غیرمستقیم تمام اورانیم غنی‌شده با سطوح مختلف برای سال اول فقط با داشتن واحد اختلاط در تأسیسات غنی‌سازی مقدور است، 3) تعداد کل سانتریفیوژ‌ها/ آبشارها استفاده شده برای تولید اورانیم غنی‌شده در مقایسه با آبشارهای مربعی حدود 22-39 درصد کاهش را نشان می‌دهد. 4) در صورت استفاده از سانتریفیوژهای گازی با ظرفیت جداسازی بالا در آبشارهای مربعی و مخروطی، تعداد کل ماشین‌های سانتریفیوژ مورد نیاز برای تولید اورانیم غنی‌شده سوخت به هم نزدیک می‌شود.

جداسازی ناخالصی‌ها از کیک زرد به روش استخراج حلالی با آلیکات 336 به‌عنوان استخراج‌کننده

صفحه 21-30

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1555

فرشته خان رمکی؛ فاضل ضحاکی فر

چکیده در این مطالعه، جداسازی ناخالصی‌های کیک زرد با روش استخراج حلالی با استفاده از آلیکات 336 مورد بررسی قرار گرفت. اثرات زمان تماس، نوع استخراج‌کننده، غلظت استخراج‌کننده، نوع بافر و pH آن و نوع رقیق‌کننده بر میزان استخراج ناخالصی‌ها از فاز آبی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش‌های جداسازی ناخالصی‌ها با استخراج حلالی از محلول شبیه‌سازی شده صورت گرفت. زمان بهینه برای تماس دو فاز جهت دست‌یابی به بیش‌ترین مقدار استخراج ناخالصی‌ها نسبت به اورانیم 6 دقیقه به‌دست آمد. استخراج‌کننده آلیکات 336، نسبت به ان-بنزوئیل-ان-فنیل هیدروکسیل آمین) BPHA (و ان، ان-دیمتوکسی فنیل فرمامیدین) DMF (عملکرد بهتری برای جداسازی ناخالصی‌ها داشت. غلظت بهینه برای استخراج‌کننده مقدار 4/0 مولار به‌دست آمد و کلروفرم بهترین عملکرد را در بین رقیق‌کننده‌ها داشت. استفاده از بافر استیک اسید- سدیم استات با pH برابر 6/3 موجب بیش‌ترین حذف ناخالصی گردید. هم‌چنین نمودار مککیب تیل نشان داد برای حذف ناخالصی مولیبدن از نمونه کیک زرد به دو مرحلۀ استخراج نیاز است. بنابراین می‌توان گفت در شرایط بهینه پارامترهای فرایندی و با دو مرحله استخراج، 94% اورانیم در فاز آبی باقی ماند و میزان ناخالصی‌ها به زیر حد مجاز کاهش یافت.

محاسبات فرسایش سوخت برای رآکتور گرافیت-گازی 10HTR- با سوخت اکسید اورانیم و سوخت ترکیبی اکسید توریم-پلوتونیم

صفحه 31-37

https://doi.org/10.24200/nst.2020.504.1342

علی کللی؛ داود نقوی دیزجی؛ ایمان رمضانی؛ ناصر وثوقی

چکیده در این پژوهش رآکتور گرافیت-گاز 10HTR-، با در نظر گرفتن ماهیت تصادفی قرارگیری گلوله‌های سوخت و کندکننده، با استفاده از کد مونت‌کارلویی MCNPx شبیه‌سازی ‌شده است. به‌منظور راستی‌آزمایی، پارامترهای نوترونی قلب محاسبه شده و با مدارک آژانس بین‌المللی انرژی اتمی مقایسه می‌شود. محاسبات فرسایش برای دو نوع سوخت اکسید اورانیم و سوخت ترکیبی اکسید توریم-پلوتونیم انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که سوخت ترکیبی حدود 28 درصد طول سیکل بیش‌تری نسبت به سوخت اکسید اورانیم دارد و همچنین ازنظر پادمان هسته‌ای نیز استفاده از این نوع سوخت بهتر است.

جداسازی و تخلیص اورانیم از محلول فروشویی قلیایی حاصل از انحلال ته‌ماند استخر تبخیری کارخانه فرآوری اورانیم (C36) با استفاده از ترسیب قلیایی

صفحه 38-44

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1576

رامین یاوری؛ رضا داورخواه؛ شانلی نظامی؛ سید محمود موسوی؛ مسعود جوهری؛ ناظم ذکریا پور؛ طاهر یوسفی

چکیده در کار تحقیقاتی حاضر، از روش ترسیب قلیایی برای جداسازی و تخلیص اولیه‌ی اورانیم موجود در محلول حاصل از انحلال ته‌ماند C36 استخرهای تبخیری کارخانه فراوری اورانیم استفاده شده است. در این روش اثر پارامترهای مختلفی چون pH، دما، سرعت هم‌زدن، بذرریزی، زمان پیرسازی بر راندمان ترسیب اورانیم به صورت سدیم دی‌اورانات و میزان ناخالصی‌های چون سدیم و فلوئورید در آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می‌دهند که با افزایش pH محلول تا 14، راندمان جداسازی تا 1/98 درصد افزایش می‌یابد. با این وجود، مقدار pH با استفاده از روش بذرریزی تا 12 کاهش‌ داده شده و راندمان جداسازی به 99 درصد افزایش می‌یابد. هم‌چنین نتایج نشان می‌دهند که افزایش زمان پیرسازی و سرعت هم‌زدن باعث افزایش راندمان جداسازی و کاهش میزان ناخالصی‌های سدیم و فلوئورید در رسوب می‌شود، در حالی که افزایش دما منجر به افزایش راندمان جداسازی و ناخالصی‌ها می‌گردد. در مجموع، با اعمال فرایند بذرریزی، تنظیم pH تا محدوده‌ی 12، زمان پیرسازی 12 ساعت، دمای C˚ 50 و سرعت هم‌زدن 250 دور در دقیقه بهترین شرایط برای جداسازی اولیه‌ی اورانیم به صورت سدیم دی اورانات با راندمان بالای 99 درصد و با حداقل مقدار ناخالصی‌های در آن به دست آمد.

ارزیابی ایمنی حادثه سقوط مجتمع سوخت در رآکتور تحقیقاتی تهران (1)

صفحه 45-53

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1552

بهاره روستایی؛ بهروز رکرک؛ سعیده صفائی عرشی

چکیده با توجه به مراحل انجام بارگذاری یا جابه‌­جایی مجتمع سوخت در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران، بر اساس الزامات ایمنی می‌بایست احتمال سقوط یک مجتمع سوخت و آسیب وارده به آن درنظر گرفته شود تا از حفظ یکپارچگی مجتمع‌ها و عدم آسیب به صفحات سوخت پس از حادثه سقوط احتمالی اطمینان حاصل گردد. در این شبیه‌­سازی از نرم‌­افزار ABAQUS برای تحلیل برخورد استفاده ‌می‌شود. سه حالت برای سقوط مجتمع سوخت و برخورد آن به کف استخر درنظر گرفته می شود که شامل برخورد عمودی، با زاویه 45 درجه و برخورد افقی است. براساس تحلیل تنش انجام شده مشخص گردید که حالت برخورد عمودی با کف استخر بدترین نوع برخورد بوده که می تواند آسیب به side plateها یا همان صفحات کناری مجتمع را دربرداشته باشد اما صفحات سوخت داخل مجتمع آسیب جدی ندیده و یکپارچگی خود را حفظ می­‌نمایند.

شبیه‌سازی اثر تغییر دز حاصل از حضور نانوذرات فلزی مختلف تحت تابش پروتون با استفاده از ابزار Geant4

صفحه 54-64

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1574

جعفر عالم‌گیر؛ سیدابوالفضل حسینی؛ احسان سلیمی

چکیده در چند دهه اخیر، تأثیر نانوذرات در پرتودرمانی موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدل‌های برهم­کنش فیزیکی مختلف بر روی محاسبات دز در اطراف نانوذرات طلا، هافنیوم و گادولینیم، انجام شده است. با استفاده از ابزار مونت‌کارلوی Geant4، یک نانوذره به قطر 50 نانومتر در فانتوم مکعبی آب شبیه‌سازی شد و تحت تابش پروتون با انرژی‌های 5، 50 و MeV 150 قرار گرفت. مطالعه حاضر پارامترهای مختلفی را از جمله طیف انرژی الکترون‌ها و فوتون‌های ثانویه، توزیع دز شعاعی (RDD)، ضریب افزایش دز (DEF)، در اطراف نانوذره با سه جنس مختلف و دو مدل برهم­کنش فیزیکی مورد بررسی قرار داده است. نتایج حاصل‌شده نشان داد که برای نانوذره طلا تعداد الکترون‌های ثانویه با مدل پنلوپه بیش­تر از مدل لیورمور بود؛ ولی برای دو نانوذره دیگر، الکترون‌های ثانویه بیش­تری با مدل لیومور نسبت به مدل پنلوپه تولید شد. در نمودارهای RDD تا فاصله 6 نانومتری از سطح نانوذره طلا (در راستای شعاعی در محیط آب)، مدل پنلوپه یک اختلاف 10 درصدی را نسبت به مدل لیورمور ارائه می‌کند. هم­چنین، تا فاصله 9 نانومتری از سطح نانوذره، مدل لیورمور به ترتیب یک افزایش 16 و 10 درصدی در دز را در مقایسه با مدل پنلوپه برای نانوذرات هافنیوم و گادولینیم نشان می‌دهد. در مورد DEF، دز نهشت‌شده در اطراف نانوذره طلا 14 برابر افزایش یافت که بالاترین مقدار در مقایسه با افزایش دز پیرامون نانوذرات هافنیوم و گادولینیم که به ترتیب 10 و 6 برابر بودند، می‌باشد.

ساخت دزیمتر ژل فریک پلی وینیل الکل و بررسی اثر غلظت و شرایط نگه‌داری بر پاسخ آن

صفحه 65-71

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1585

مهسا صدیقی؛ الهام عدالتخواه؛ پیوند طاهرپرور

چکیده با بررسی اثر عوامل مؤثر بر پاسخ یک دزیمتر ژل فریک، می‌­توان به نمونه بهینه‌­ای دست یافت که در کاربردهای دزیمتری حساسیت بهتر و محوشدگی پاسخ کم‌تری داشته باشد. در این پژوهش، نمونه‌­های دزیمتر ژل فریک پلی وینیل الکل با غلظت‌‌های متفاوت از مواد تشکیل‌دهنده آن ساخته شدند. نمونه‌­ها تا دز ۶۰ گری در یک سیستم گاماسل پرتودهی شدند. ارزیابی نمونه‌های تهیه شده با طیف‌­سنج نوری نشان داد که دزیمتر شامل ۱۰‌% پلی وینیل الکل با جرم مولکولی g/mol ۷۲۰۰۰، mM ۲۵ اسید سولفوریک ۹۸‌%، mM 5/0 فروس آمونیم سولفات، mM 165/0 زایلنول اورنج سدیم، ۱‌% گلوتارآلدهید و آب فوق خالص حساسیت بالاتری دارد. هم‌چنین این ترکیب محدوده پاسخ خطی گستره‌­تری به‌دست می‌­دهد. با ساخت ترکیب پیشنهادی دزیمتر در چند دسته و نگه‌داری در شرایط مختلف محیطی قبل و بعد از پرتودهی مشخص گردید نمونه‌های ساخته شده در شرایط نگه‌داری یخچال و تاریکی تا ۱۰ روز پس از ساخت پایدارند. درحالی‌که نگه‌داری دزیمترها در شرایط دمای اتاق و روشنایی سبب کاهش پایداری و محوشدگی پاسخ می­‌گردد.

دز مؤثر وابسته به اندازه بیمار در توموگرافی کامپیوتری دندانی بر اساس شاخص توده بدنی: مطالعه شبیه‌سازی مونت کارلو

صفحه 72-83

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1572

عهدیه آغاز؛ محمدرضا کاردان؛ محمدرضا دیوبند؛ بهادر بهادرزاده

چکیده نقش و مزایای توموگرافی کامپیوتری دندانی (CBCT) در تصویربرداری از دندان‌­ها، تشخیص و طراحی درمان به خوبی شناخته شده است، اما استفاده از پرتو­های ایکس در این دستگاه­‌ها، بدون خطر نیست. این مطالعه با هدف ارائه اطلاعات جامعی از دز جذبی و دز مؤثر وابسته به اندازه (Size-Specific effective dose) بیماران زن و مرد برای گستره وسیعی از شاخص‌های توده بدنی (BMI) در دستگاه­‌های CBCT دندانی انجام شد. در این راستا، از روش مونت کارلو  برای شبیه‌سازی سه پروتکل مختلف تصویربرداری با دستگاه GIANO، استفاده شد. جمعیتی از فانتوم‌های محاسباتی XCAT مرد و زن بالغ با شاخص‌­های توده بدنی­ مختلف برای انجام شبیه‌سازی مونت کارلو استفاده شد. دزهای اندازه‌­گیری شده با استفاده از فانتوم راندو حاوی دزیمترهای ترمولومینسانس و دزهای شبیه­‌سازی شده با استفاده از تصاویر سی تی فانتوم راندو برای اعتبارسنجی شبیه‌­سازی مونت کارلو مقایسه شدند. نتایج نشان داد دز اندام‌­ها برای میدان‌های دید مختلف (FOVs) متفاوت بوده و معمولاً در زنان بالغ بالاتر است. بیشینه دز مؤثر برای پروتکل‌­های مفصل گیج‌گاهی-فکی (TMJ)، تک فک و هر دو ­فک به ترتیب، μSv5±94، μSv4±63 و μSv2±62 برای مردان بالغ به ترتیب با شاخص توده بدنی 82/25، 70/21 و 2-kg m 71/21، و μSv3±98، μSv1±69 و μSv1±66 برای زنان بالغ به ترتیب با شاخص توده بدنی 69/71، 21/21 و 2-kg m 72/21، بود. هم­چنین تفاوت بین حداقل و حداکثر مقدار دز مؤثر در پروتکل­‌های TMJ، تک­ فک و هر دو­ فک برای مردان بالغ، 24‌%، 37‌% و 32‌% و برای زنان بالغ به ترتیب 24‌%، 32‌% و 35‌% بود. در نهایت، این مطالعه مجموعه داده‌های جامعی از دزهای جذبی و مؤثر بیماران برای طیف وسیعی از شاخص توده بدنی بدون نیاز به اندازه‌گیری تجربی ارائه می­‌کند.

بهینه‌سازی پارامترهای روش کروماتوگرافی جهت تخلیص مولیبدن-99 در مقیاس نیمه‌صنعتی (آزمایشات غیراکتیو و رادیواکتیو)

صفحه 84-90

https://doi.org/10.24200/nst.2023.1537

منیژه داینی؛ سیمیندخت شیروانی آرانی؛ علی بهرامی سامانی؛ سید میلاد میرعماد؛ ایمان دهقان

چکیده برای تولید رادیونوکلئید با ارزش تکنسیم-m99 از مولیبدن-99 استفاده می‌شود که به طور عمده از انحلال اسیدی محصولات حاصل از شکافت اورانیم-235 به دست می‌آید. جداسازی و خالص‌سازی این رادیوایزوتوپ مولیبدن از دیگر محصولات حاصل از شکافت، به دلیل تنوع و اکتیویته بالای ناخالصی‌ها محلول، چالشی بزرگ محسوب می‌شود. در این پژوهش از کروماتوگرافی تبادل آنیونی برای تخلیص mg 02/0 مولیبدن-99 (mCi100) در مقیاس نیمه‌صنعتی استفاده شده و بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر شامل مقدار رزین، سرعت جریان و حجم محلول‌های ورودی به ستون در هر یک از مراحل شستشو و شویش در دو حالت تست سرد (با افزایش مولیبدن-99 به عنوان ردیاب به محلول خوراک) و تست داغ (با استفاده از نمونه واقعی حاصل از انحلال اسیدی هدف پرتودهی شده حاوی اورانیم-235 (Al x8O3U)) انجام شده است. شرایط بهینه برای تست سرد/ داغ به ترتیب شامل مقدار رزین g4-g5/7، حجم شستشو ml50- ml70، حجم محلول شویش ml 60- ml84 و سرعت شویش ml/min64/5-ml/min4 به دست آمده است. هم­چنین سرعت بارگذاری و شستشو در هر دو تست یکسان و به ترتیب ml/min6 و 5 است. تحت این شرایط بهینه خلوص محصول مولیبدن به دست آمده در تست سرد تا 100‌% و در تست داغ تا 17/98‌% بوده است.

امکان‌سنجی تولید رادیونوکلئید پزشکی برم-76 با استفاده از یون سنگین Li+7

صفحه 91-99

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1570

علی جمشیدی؛ مهیار نیروئی

چکیده برم-76 (نیمه‌عمر 2/16 ساعت) رادیونوکلئیدی پوزیترون‌زا است که پتانسیل بالایی برای استفاده در پزشکی هسته‌ای دارد؛ اما به دلیل دشواری تولید مقادیر تجاری آن، فقط در مطالعات آزمایشگاهی استفاده می‌شود. این رادیونوکلئید معمولاً از طریق واکنش Br76Se(p,n)76 تولید می‌شود. هدف از این تحقیق، بررسی امکان تولید تجاری Br76 از طریق بمباران هدف‌هایی از جنس ایزوتوپ‌های پایدار ژرمانیم با یون سنگین Li+7 است. با استفاده از کدهای مونت‌کارلو EMPIRE و LISEcute++، توابع برانگیختگی واکنش‌های Br76Li+,n)7)Ge70، Br76n)3Li+, 7)Ge72، Br76n)4Li+, 7)Ge73، Br76n)5Li+, 7)Ge74 و Br76n)7Li+, 7)Ge76 رسم شده و از مقایسه این توابع برانگیختگی، واکنش Br76n)3Li+, 7)Ge72 در محدوده انرژی 30 تا 40 مگاالکترون‌ولت به‌عنوان واکنش برتر انتخاب شد. بیشینه بهره تولید تئوری در انرژی 40 مگاالکترون‌ولت برای این کدها به ترتیب MBq/µAh 46/32 و MBq/µAh 43/61 است. بهره تئوری و تجربی واکنش Br76p,n))Se76 در انرژی 16 مگاالکترون‌ولت به ترتیب MBq/µAh 61/506 و MBq/µAh 88 است. از مقایسه بهره تولید تئوری واکنش‎های Br76n)3Li+, 7)Ge72 و Br76Se(p,n)76 می‌توان این نتیجه را گرفت که واکنش Br76n)3Li+, 7)Ge72 تنها زمانی مورد توجه قرار می‌گیرد که هدف Ge72 یا ترکیبی از آن قابلیت پرتوگیری طولانی‌مدت (بدون ذوب شدن) را داشته باشد و از این طریق، اکتیویته Br76 بیش­تری را در عمل تولید کند.

معرفی رادیو نانوکامپوزیت [89Zr]Zr-CdTe QDs به عنوان یک عامل تصویربرداری PET

صفحه 100-104

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1535

شهزاد فیضی؛ سید یوسف فضائلی حسینی نژاد؛ پرویز اشتری؛ حکیمه زارع؛ فاطمه بلوری نوین

چکیده مطالعه‌ی حاضر بر عملکرد و توزیع زیستی ترکیب نشان‌دار نقاط کوانتمی کادمیوم تلورید نشان‌دار شده با زیرکونیم-89 متمرکز است. سنتز و مشخصهیابی نقاط کوانتمی کادمیم تلورید، نشان‌دارسازی و کنترل کیفی و سپس مطالعات حیوانی شامل بررسی توزیع زیستی، تجمع در تومور، نحوه پاک‌سازی‌ رادیودارو از بدن و تصاویر توموگرافی انتشار پوزیترون مورد مطالعه قرار گرفته است. نقاط کوانتمی کادمیم تلورید با اندازه ابعاد حدود 3 نانومتر به روش شیمیایی سنتز شدند. واکنش نشان‌دارسازی با شروع از زیرکونیم کلرید و نقاط کوانتمی CdTe QDs انجام شد. به منظور ارزیابی رفتار درون تنی Zr]Zr- CdTe QDs89[ و مقایسه‌ی آن با کلرید زیرکونیم-89 Zr]Zr-Chloride89[ آزمایش‌های تصویربرداری PET طراحی و انجام شد. بلافاصله پس از هر تصویربرداری موش‌­ها تشریح و توزیع زیستی رادیودارو در اندام‌ها بررسی شد. نتایج این بررسی حاکی از تجمع سریع و هدفمند این نانوذرات در تومور بود. با توجه به خواص برتر رادیوایزوتوپ زیرکونیم-89 و توزیع زیستی مناسب، این نانوذرات نشان‌دار به عنوان عوامل بالقوه تصویربرداری هسته‌ای معرفی گردید.

اثرات تابش پرتو الکترونی و ضایعات پلی‌پروپیلن به عنوان پلیمر بازیافتی بر خواص فیزیکی- مکانیکی و مورفولوژیکی مخلوط پلی‌پروپیلن/پلی‌پروپیلن بازیافتی

صفحه 105-114

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1575

زهرا رفیعی سرمزده؛ میثم تراب مستعدی؛ مهدی اسداله زاده؛ رضوان ترکمان

چکیده در سال‌­های اخیر، بازیافت زباله‌­های پلاستیکی به دلیل مسائل زیست محیطی، بهداشتی و اقتصادی رشد سریعی داشته و مخلوط/ کامپوزیت‌­های مختلفی از مواد پلیمری بازیافتی در سال­‌های اخیر مشخصه‌یابی شده­‌اند. در این میان متأسفانه سهم پلی­‌پروپیلن به عنوان یکی از پنج پلیمر اصلی تشکیل‌دهنده پسماندهای پلیمری، بسیار اندک است. هدف از این مطالعه بررسی استفاده از پلی‌­پروپیلن بازیافتی (rPP) به همراه پلی­‌پروپیلن بکر (PP) و افزایش خواص مخلوط آن با استفاده از تابش الکترونی برای کاربردهای احتمالی است. مخلوط‌­های حاوی rPP با محتوای وزنی 0، 5، 10 و 15‌% وزنی با استفاده از تابش الکترونی تحت پرتودهی قرار و به منظور تعیین خواص محتوای ژل، شاخص جریان مذاب، خواص مکانیکی و ویژگی‌های ساختاری مورد بررسی قرار گرفتند. کاهش شاخص جریان مذاب مخلوط‌­های پرتودهی شده و محتوای ژل نشان می‌­دهد که پرتودهی سبب ایجاد اتصالات عرضی در مخلوط PP می­‌گردد. افزایش محتوای rPP تغییر محسوسی در استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نمونه‌­ها را باعث نمی‌­شود اما تحت پرتودهی، استحکام کششی در نمونه­‌­های حاوی 0 تا 10‌% rPP، کاهش 10‌% و در نمونه 15‌% وزنی کاهش 15‌% را نشان می‌­دهد. درصد ازدیاد طول نیز نسبت به نمونه‌­های بدون پرتودهی کم‌تر بوده که به نظر می‌رسد به دلیل تشکیل شبکه اتصالات عرضی در ساختار پلیمر باشد. با این حال میزان کاهش با توجه به استفاده از rPP و به دلیل استفاده از پرتودهی میزان قابل قبولی بوده و هم‌­چنان مخلوط پلیمری رفتار چکش‌خواری مناسبی را نشان می‌­دهد. آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی برای نمونه تحت پرتودهی نیز بهبود برهم‌­کنش بستر با rPP را نشان می‌­دهد. به نظر  می‌­رسد با در نظر گرفتن نتایج، مخلوط پرتودهی شده حاوی 10‌% وزنی از rPP، نمونه بهینه باشد که این مخلوط را برای بازیافت محیطی از ضایعات PP پس از مصرف، تحقق بخشیدن به کالاهای جدید با عملکرد بالا برای کاربردهای مختلف، کاهش هزینه و تولید پایدار توصیه می‌کند.

بررسی رفتار جذبی یون اورانیم از محلول آبی بر روی رزین XAD-4 آغشته شده با عامل کمپلکس کننده اسیدی

صفحه 115-124

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1587

زهرا شیری یکتا

چکیده از مهم‌­ترین آلاینده‌­های پایدار و غیرقابل تجزیه فلزات سنگین هستند، که از سمی‌­ترین آلاینده‌­ها در محیط زیست به‌شمار می‌روند. بنابراین حذف این آلاینده‌­ها از اهمیت خاصی برخوردار است. اورانیم به عنوان یکی از فلزات سنگین، یک رادیونوکلئید طبیعی است که به دلیل سمیت جدی و خاصیت پرتوزایی دارای اثرات مخرب بر روی سلامت انسان و محیط زیست می‌باشد. در این پژوهش رزین آمبرلیت XAD-4 آغشته شده با لیگاند باز شیف بیس 2-هیدروکسی بنزآلدهید 1و2-دی آمینو اتان (L2H) برای جذب اورانیم از محلول آبی به کار برده شد. تأثیر پارامترهای مؤثر مانند pH فاز آبی، زمان تماس، مقدار جاذب و وابستگی دمایی فرایند مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که 98‌% یون‌­های اورانیم در شرایط بهینه 5/5pH، مقدار جاذب 1/0 گرم، زمان تماس 60 دقیقه و دمای 25 درجه سانتی‌­گراد، یون اورانیم با غلظت اولیه 20 میلی‌­گرم بر لیتر از 20 میلی‌­لیتر محلول آبی جذب می‌­شود. مقایسه درصد جذب رزین آغشته­ نشده با رزین آغشته ­شده با لیگاند باز شیف نشان می­‌دهد که نمودار جذب یون اورانیم در مقابل pH به سمت مقادیر pH پایین‌­تر (تقریباً 1 5/0ΔpH) تغییر می‌­کند و رفتار جذبی رزین در 5/5pH با افزایش میزان جذب از 52‌% به 98‌% بهبود می‌­یابد. داده‌­های سینتیکی و جذبی به ترتیب با معادله شبه مرتبه دوم و هم‌­دمای فروندلیچ به خوبی مطابقت دارند. بررسی ترمودینامیکی نیز نشان داد که فرایند جذب یون‌ مورد مطالعه بر مبنای آنتروپی است.

جذب‌زیستی Th(ІV)، V(V) و Fe(ІІІ) از پساب واقعی فرایند ترسیب شیمیایی توریم توسط جلبک قهوه‌ای سیستوسریا ایندیکای آمایش شده با کلسیم: مدل‌سازی نمودارهای شکست در ستون بستر ثابت و مطالعه مکانیسم جذب

صفحه 125-136

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1528

مهدی امیری؛ علیرضا کشتکار؛ سیدمحمدعلی موسویان

چکیده در این کار پژوهشی توانایی درشت جلبک قهوه­‌ای سیستوسریا ایندیکا از خانواده فائوفیتا و آمایش شده با کلسیم برای جذب توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) از پساب واقعی فرایند ترسیب شیمیایی توریم در یک ستون­ بستر ثابت با ارتفاع cm ۲۵/5 و قطر cm ۵/1 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که در جذب توریم (IV) از محلول خوراک‌­های دوجزیی توریم- وانادیم و توریم - آهن، رقابت بین یون‌­های توریم (IV) و وانادیم (V) قابل‌توجه‌­تر از رقابت بین یون‌­های توریم (IV) و آهن (III) است. هم‌­چنین در جذب توریم، وانادیم، آهن به‌­طور هم‌زمان از پساب واقعی ظرفیت جذب زیستی توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) به ترتیب برابر با ۶۰/۱۰۴، ۱۵/۲۴ و mg/g ۳۹/۱۷ به دست آمد که نشان می‌دهد میل ترکیبی یون‌­های توریم (IV) به جلبک سیستوسریا ایندیکای آمایش شده با کلسیم بیش‌­تر از یون‌­های آهن (III) و وانادیم (V) است. نمودارهای شکست جذب با استفاده از مدل‌­های بوهارت - آدامز، توماس، یون - نلسون، بلتر، دز - رسپانس اصلاح شده، گمپرتز و گمپرتز اصلاح شده مدل‌سازی شد. نتایج نشان داد که مدل گمپرتز اصلاح شده تطابق بهتری با داده­‌های تجربی دارد. هم‌­چنین، آزمایش تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و اندازه‌گیری غلظت کلسیم در پساب واقعی نشان داد که گروه‌­های عاملی هیدروکسیل، آمین، آمید، متیلن، کربوکسیل و سولفات بیش‌­ترین سهم را در سازوکار تبادل یونی با یون‌­های توریم (IV)، وانادیم (V) و آهن (III) دارند.

مطالعه ابتدا به ساکن خواص مکانیکی و پایداری ساختار پروسکایت شبه دوبعدی 7I2CsPb2HA و ساختار معدنی 3CsPbI

صفحه 137-143

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1573

صفیه نظری؛ نادیا بابایی بیدمشکی

چکیده مواد پروسکایت هالید سرب شبه دوبعدی نسبت به پروسکایت‌های سه بعدی پایداری بهتر و بازده بالایی در آشکارسازی پرتوهای ایکس و گاما دارند و لذا کاندید مناسبی جهت استفاده در آشکارسازهای سوسوزن می‌باشند. در این پژوهش، ابتدا دلیل پایداری ساختار شبه دوبعدی نسبت به همتای سه بعدیش یعنی  با استفاده از نظریه تابعی چگالی و محاسبات اصول اولیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد انتقال بار از اتم‌های هیدروژن متصل به اتم نیتروژن در مولکول آلی و اتم‌های ید نزدیک به مولکول آلی، و نیز تغییر توزیع بار در ساختار پروسکایت دوبعدی منجر به پایداری بیش‌تر این ساختارها نسبت به ساختارهای حجمی  می‌شود. در گام دوم محاسبات، خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار شبه دوبعدی با وجود پایداری بالا، به دلیل حضور مولکول‌های آلی بزرگ، دارای خواص مکانیکی ضعیف‌تری نسبت به همتای سه بعدیش یعنی  بوده و به عبارتی، ساختار شبه دوبعدی تحمل کم‌تری در برابر فشارهای خارجی از خود نشان داد. بنابر نتایج حاصل از این پژوهش، استفاده از ساختار شبه دوبعدی به عنوان آشکارساز سوسوزن در محیط‌های سخت، می‌تواند ناکارآمدتر از ساختار همتای سه بعدی باشد.

بررسی تابندگی و شتاب باریکه الکترون در برهم‌کنش باریکه پروتون پرانرژی با پلاسما

صفحه 144-154

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1599

آمنه کارگریان

چکیده یک رویکرد­ جدید در شتاب‌د­هنده‌های پلاسمایی استفاده از باریکه­ پروتونی پرانرژی به‌­عنوان محرک برای تولید موج پلاسمایی است. در این رویکرد، انرژی باریکه پروتون از طریق موج پلاسمایی تشکیل‌­شده به باریکه الکترونی شاهد برای دست‌یابی به انرژی­‌های بالا انتقال می‌­یابد. در این مقاله، با استفاده از شبیه‌­سازی ذره­ای دو بعدی، برهم‌­کنش یک باریکه پروتونی پرانرژی با تابع توزیع گاوسی با پلاسمای دارای چگالی خطی با شیب چگالی 03/0‌‌% در امتداد انتشار باریکه، به‌­منظور تولید باریکه الکترونی پرانرژی با کیفیت بالا مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی شتاب الکترون باریکه الکترونی شاهد با انرژی MeV 18 در پشت باریکه پروتونی به داخل پلاسما فرستاده می­‌شود. نتایج شبیه‌­سازی نشان می‌­دهد، در اثر برهم‌­کنش باریکه پروتونی پرانرژی با پلاسما در سامانه مورد مطالعه، میدان موج پلاسمایی قوی با دامنه MeV/m 400 در پلاسما ایجاد شده و می­‌تواند الکترون­‌های باریکه شاهد که در این میدان به‌­دام می‌­افتند را تا گرادیان­‌های انرژی بالا از مرتبه چند صد مگا الکترون­ولت شتاب دهد. علاوه بر این، بررسی تحول تابندگی باریکه به عنوان یک پارامتر مهم در بررسی کیفیت باریکه شتاب‌­دار شده، نشان می­‌دهد با در نظر گرفتن پارامترهای مناسب برای پلاسما، باریکه­‌های پروتونی و الکترونی، تابندگی باریکه الکترونی شاهد کم‌تر از 50‌% نسبت به مقدار اولیه خود رشد می‌­کند.

مطالعه تجربی گسیل ایکس دستگاه پلاسما کانونی مدر 5kj

صفحه 155-161

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1559

داریوش رستمی فرد؛ نوشین پیش بین؛ مریم اکبری نساجی؛ علی نصیری

چکیده در این پژوهش گسیل پرتو ایکس نرم و سخت دستگاه پلاسما کانونی مدر 5 کیلو ژول توسط آشکارساز پین دیود و سوسوزن پلاستیک 102Ne به طور تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات در بازه‌ای از فشار کاری بهینه و در ولتاژ 14 کیلو ولت با گاز آرگون انجام شده است. سیگنال‌­های دریافتی از آشکارساز پیچه روگوفسکی، پین دیود و سوسوزن پلاستیک ثبت و تحلیل شده است. نقاط بهینه در محدوده فشار 4-3 تور حاصل شد. بهترین تنگش در  فشار 3 تور و قوی‌ترین پرتو ایکس نرم و سخت به ترتیب در فشار 5/3 تور و 3 تور ثبت شد.

کاربرد پرتو گاما در بازیافت و غیرفعال‌سازی ریزجانداران بیماری‌زا در لجن فاضلاب شهری تصفیه‌خانه جنوب تهران برای تولید کود آلی خاک

صفحه 162-169

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1564

ابراهیم مقیسه؛ فائزه کیان بخت؛ خدیجه باقری؛ سمیرا شهبازی

چکیده لجن یک محصول جانبی اجتناب‌ناپذیر تصفیه‌خانه فاضلاب شهری و منبع عناصر غذایی مورد نیاز گیاه است و با غیرفعال‌سازی ریزجانداران بیماری‌زای آن با پرتوتابی گاما، به عنوان کود آلی قابل بازیافت است. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی تیماردهی لجن فاضلاب تصفیه‌خانه جنوب تهران تحت تأثیر پرتو گاما با/ بدون حرارت‌دهی برای حذف شاخص‌های اصلی بیماری‌زا می‌باشد. شاخص‌های باکتریایی هم‌چون کلی‌فرم گرماپای، استافیلوکوکوس، سالمونلا و ایکولای با استفاده از پرتو گاما (دزهای 0، 5، 10، 15 و 20 کیلوگری)، حرارت‌دهی (دمای 70 و 180 درجه سانتی‌گراد) و ترکیبی از آن‌ها، مورد بررسی قرار گرفتند. میزان شمارش برخی باکتری‌های بیماری‌زا، بیش از حد استاندارد و دارای محدودیت در استفاده به عنوان کود آلی بودند، تا جایی که براساس استاندارد آمریکا و استاندارد ایران در کلاس B و 3P (به ترتیب) قرار نگرفتند. استفاده از پرتوتابی گاما حداقل 10 کیلوگری به تنهایی و ترکیب دو روش پرتوتابی گاما (حداقل 10 کیلوگری) و حرارت‌دهی، برای غیرفعال‌سازی چهار شاخص باکتریایی کافی می‌باشد؛ در حالی که دو روش حرارت‌دهی به تنهایی، قادر به حذف کامل آن‌ها نبودند. در مجموع پرتوتابی لجن فاضلاب با گاما به تنهایی، برای تولید کود آلی خاک مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی بوده و در مقایسه با ترکیب دو روش، کافی و مقرون به صرفه است.

کانی‌سازی عناصر نادر خاکی و اورانیم در فسفریت‌های سازند پابده در محدوده شیخ هابیل، استان کهگیلویه و بویراحمد، جنوب غرب ایران

صفحه 170-179

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1583

مریم حاج عبداله جواهری؛ محمد یزدی؛ ایرج رسا؛ خالق خشنودی؛ سمانه ضیاءپور

چکیده محدوده شیخ هابیل در فاصله حدود 80 کیلومتری دهدشت در جنوب شرق استان کهگیلویه و بویراحمد قرار گرفته است. این محدوده در زون زمین‌ساختی زاگرس قرار دارد. سنگ میزبان این محدوده از سازند پابده با سن پالئوسن پسین ـ الیگوسن پیشین تشکیل شده است. سنگ‌های محدوده شیل‌های خاکستری به همراه با لایه‌های فسفریت و لایه‌های نازک آهک مارنی و آهک چرت‌دار است. در این پژوهش کانی‌سازی عناصر نادر خاکی، اورانیم و سایر عناصر همراه موجود در فسفریت‌های سازند پابده در منطقه شیخ هابیل براساس مشاهدات صحرایی، مطالعات سنگ‌شناسی، کانی‌شناسی و تجزیه‌های ژئوشیمیایی بررسی شد. نتایج کانی‌شناسی نشان داد که کانی‌های کلسیت، فلوئورآپاتیت، گلوکونیت، کوارتز و کانی‌های رسی کانی‌های اصلی کانسنگ فسفات شیخ هابیل هستند. کانسار فسفات شیخ هابیل با میانگین 47/24 درصد 5O2P یکی از مهم‌ترین ذخایر فسفات در سازند پابده است. نتایج تجزیه‌های شیمیایی نشان داد که میانگین غلظت اورانیم حدود 100 پی‌پی‌ام و متوسط ضریب غنی شدگی آن حدود 5/46 است. میانگین مجموع عناصر نادر خاکی نمونه‌های حاوی فسفات 18/189 پی‌پی‌ام می‌باشد. نسبت (La/Yb)N حدود 54/0-62/0 و (LREE/HREE)N بین 62/0-72/0 است. این داده‌ها نشان می‌دهد که غنی‌شدگی‌ تقریبی HREEها نسبت به LREEها دیده می‌شود. نمونه‌های مورد مطالعه دارای بی­هنجاری منفی Ce است که نشان­دهنده وجود یک محیط فاقد اکسیژن در زمان نهشت فسفریت‌های شیخ هابیل می‌باشد. نتایج تجزیه‌های شیمیایی نشان داد که فسفریت‌های محدوده شیخ هابیل دارای غنی شدگی خوبی از عناصر نادرخاکی و اورانیم هستند. این نتایج بیانگر این نکته است که دیگر مناطق سازند پابده می‌توانند ذخایری از این عناصر ارزشمند داشته باشد.