دوره و شماره: دوره 45، شماره 4 - شماره پیاپی 110، دی 1403، صفحه 1-201 

شناسایی بارگذاری و بهره‌برداری اشتباه از یک مجتمع سوخت در موقعیت نامناسب و در ابتدای سیکل سوخت رآکتور بوشهر با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

صفحه 1-10

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1647

علی کللی؛ داود نقوی‌دیزجی؛ ایمان رمضانی؛ احسان ترابی‌میرزایی؛ ناصر وثوقی

چکیده در این مقاله، یک شبکه عصبی مصنوعی به‌منظور شناسایی حادثۀ بارگذاری و بهره‌برداری اشتباه از یک مجتمع سوخت در موقعیت نامناسب در رآکتور هسته‌ای بوشهر طراحی می‌شود. بدین منظور، ابتدا خروجی‌های ناشی از بارگذاری اشتباه مجتمع‌های سوخت برای 54 آشکارساز نوترونی موجود در قلب رآکتور با استفاده شبیه‌ساز نویز نوترونی تولید شده و سپس با استفاده از آن‌ها به طراحی و آموزش پرسپترون چندلایه‌ای پرداخته می‌شود. ازآنجایی‌که چشمۀ نویز نوترونی ناشی از بارگذاری اشتباه دو مجتمع‌سوخت مجاور هم ترکیبی از دو چشمۀ نویز نوترونی جاذب با قدرت متغیر است، بنابراین ابتدا شناسایی موقعیت چشمه نویز نوترونی از نوع جاذب با قدرت متغیر انجام می‌شود. بدین منظور، شبکۀ عصبی مصنوعی با یک لایۀ مخفی طراحی‌ شده است که نتایج آن حدود 1‌% خطا با مقادیر خروجی مطلوب دارند. پس‌ازآن شناسایی موقعیت مجتمع‌های سوخت به اشتباه بارگذاری‌شده انجام می‌شود. برای این منظور شبکۀ عصبی مصنوعی با دو لایۀ مخفی طراحی‌ شده است که نتایج آن حدود 3‌% با مقادیر خروجی مطلوب اختلاف دارند. به‌طورکلی از نتایج چنین استنتاج می‌شود که با توجه به رابطه پیچیده و وابستگی نویز نوترونی به مکان آشکارسازها، استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای این شناسایی کارآمد است.

مطالعه خالص‌سازی و انتقال اورانیل از محیط کلرایدی با استفاده از غشای مایع توده‌ای حاوی کرون اتر DB18C6 به عنوان حامل

صفحه 11-19

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1579

فرشته خان‌رمکی؛ فاضل ضحاکی‌فر؛ عفت ایروانی

چکیده در این مطالعه، بازیابی اورانیم از محیط کلرایدی توسط غشای مایع توده‌ای حاوی کرون اتر DB18C6 مورد بررسی قرار گرفت. اثر pH و غلظت کلراید در فاز دهنده، نوع رقیق‌کننده و غلظت حامل در فاز غشای مایع، نوع و غلظت فاز گیرنده و سینتیک انتقال بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش حضور کرون اتر در فاز غشای مایع تا حد مشخصی موجب افزایش انتقال یون شده و در ادامه به دلیل افزایش گران‌روی باعث کاهش انتقال یون می‌شود. رقیق‌کننده به تنهایی توانایی انتقال یون نداشت اما نوع رقیق‌کننده بر انتقال اثرگذار بود. فاز دهنده حاوی 2 مولار پتاسیم کلرید و با pH برابر با 4، حداکثر انتقال یون اورانیل را فراهم کرد. نوع و غلظت اسید معدنی به عنوان فاز گیرنده اثر چشم‌گیری بر انتقال داشته و بیشترین انتقال اورانیل با هیدروکلریک اسید 0/1 مولار انجام شد. بررسی سینتیک انتقال نشان داد که عامل کنترل‌کننده سرعت انتقال یون اورانیل، رهاسازی یون اورانیم از غشای مایع به داخل فاز گیرنده است. آزمایش‌های نهایی در شرایط بهینه نشان از انتقال انتخابی یون اورانیل در حضور عناصر مولیبدن، نئوبیم، تیتانیم، وانادیم و تنگستن داشت. در شرایط بهینه، انتقال یون اورانیم از فاز آبی دهنده به داخل فاز گیرنده به بیش از 91% درصد رسید.

تولید تصاویر پارامتریک Ki در تصویربرداری 18F] FDG PET/CT] با استفاده از دو اسکن استاتیک سه‌دقیقه‌ای

صفحه 20-27

https://doi.org/10.24200/nst.2023.1584

نیلوفر رشته‌بر؛ سیدابوالفضل حسینی؛ پیمان شیخ‌زاده

چکیده استفاده از تصویربرداری دینامیکی PET برای استخراج پارامترهای جنبشی ردیاب که مهم‌ترین آن‌ها پارامتر Ki است، در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه استفاده از تکنیک دو نقطۀ زمانی (DTP) برای تولید تصاویر پارامتریک Ki با استفاده از دو تصویر استاتیک سه دقیقه‌ای PET مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور با استفاده از شبیه‌سازی با فانتوم XCAT، شش تومور ناهمگن با سه سطح انرژی در بافت‌های ریه و کبد قرار داده شد. سپس با استفاده از آنالیز پاتلاک و استفاده از تابع ورودی مبتنی بر جمعیت (PBIF) تصاویر پارامتریک Ki تولید و ارزیابی شد. همچنین پارامترهای TBR و CNR در تصاویر SUV و تصاویر پارامتریک تولید شده با استفاده از روش DTP و روش تصویربرداری کامل دینامیکی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان‌دهندۀ همبستگی بالا (0/9 <) و بایاس محدود بین پارامتر Ki تولید شده با استفاده از روش DTP و روش تصویربرداری کامل دینامیکی بود. همچنین بالا بودن پارامتر TBR در تصاویر DTP نسبت به تصاویر SUV (%70- تومور ریه، 35‌% - تومور کبدی) نشان از بهبود وضوح و کیفیت این تصاویر دارد. بنابراین این تصاویر می‌توانند جایگزین مناسبی برای تصاویر کامل دینامیکی PET و SUV در کلینیک باشند.

بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی یک ستون استخراج پرشده همزن‌دار در استخراج یون‌های توریم از محلول آبی

صفحه 28-37

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1598

مهدی اسداله‌زاده؛ رضوان ترکمان؛ میثم تراب‌مستعدی

چکیده در این پژوهش، رفتار هیدرودینامیکی ستون پرشده همزن‌دار حاوی بخش‌های هم‌زده و پرشده با پرکن‌های نامنظم مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی عملکرد ستون به منظور استخراج یون‌های توریم از محلول آبی انجام گردید. اثر پارامترهای عملیاتی بر شرایط هیدرودینامیکی ستون مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش پارامترهای عملیاتی شامل سرعت اختلاط، سرعت فاز پراکنده و سرعت فاز پیوسته با افزایش در درصد استخراج توریم همراه است. بیشینه درصد استخراج 97/54% در سرعت اختلاط برابر با 220rpm و سرعت‌های فاز پراکنده و فاز پیوسته برابر با mm/s 0/66 حاصل گردید. افزایش سرعت اختلاط موجب کاهش اندازه قطره و توزیع باریک‌تر از اندازه قطرات می‌گردد. با افزایش سرعت فاز پیوسته در شرایط ثابت برای سایر پارامترها، مقاومت در برابر حرکت قطرات فاز پراکنده ایجاد می‌شود و سرعت لغزشی کاهش می‌یابد.

مبانی و الزامات حقوقی بهره‌مندی کشورها از پیشران‌های هسته‌ای.

صفحه 38-47

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1614

صالح رضایی‌پیش‌رباط

چکیده به حرکت درآوردن وسایل نقلیه با استفاده از انرژی هسته‌ای (پیشران هسته‌ای) ازجمله کاربردهای مهم این انرژی محسوب می‌شود. در حال حاضر فقط کشورهای دارنده سلاح هسته‌ای پیشران‌های هسته‌ای را در اختیار داشته و از آن‌ها بهره‌برداری می‌کنند. برخی از کشورهای غیردارنده سلاح هسته‌ای، از جمله ایران نیز در تلاش برای دست­یابی به آن می‌باشند. اینکه آیا قواعد بین‌المللی اجازه بهره‌مندی از پیشران‌های هسته‌ای را به کشورهای غیر دارنده سلاح هسته‌ای اعطا می‌کند پرسشی است که مقاله حاضر به روش توصیفی- تحلیلی به بررسی و ارزیابی آن پرداخته است. یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که هرچند که بر اساس قواعد و مقررات بین‌المللی جاری و با رعایت شرایطی این کشورها مجاز به دست‌یابی به پیشران‌های هسته‌ای یا بهره‌برداری از آنها می‌باشند، اما درعین‌حال نظام حقوقی برخورداری کشورهای غیر دارنده سلاح هسته‌ای از پیشران‌های هسته‌ای متضمن نارسایی‌ها، ابهامات و اشکالاتی می‌باشد که می‌تواند بهره‌مندی این کشورها از این پیشران‌ها را در عمل با محدودیت‌ها و چالش‌هایی مواجه نماید.

مشخصه‌یابی باریکه یونی هیدوژن دستگاه پلاسمای کانونی MTPF با استفاده از روش زمان پرواز و کد لی

صفحه 48-57

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1590

داریوش رستمی‌فرد؛ نوشین پیش‌بین؛ علی نصیری؛ میرمحمدرضا سیدحبشی؛ مریم اکبری‌نساجی

چکیده در مطالعه برهم‌کنش یون‌های هیدروژن گسیل یافته از دستگاه پلاسمای کانونی بر روی مواد منتخب برای دیواره اول توکامک، مشخصه‌یابی باریکه یونی از اهمیت فراوانی برخوردار است. بدین منظور، یک آشکارساز فارادی‌کاپ برای دستگاه پلاسمای کانونی MTPF طراحی، ساخته و پارامترهای الکتریکی آن استخراج گردید. در سیگنال‌های به‌دست آمده از فارادی‌کاپ دو پیک قابل مشاهده است که پیک اول، مربوط به برخورد پرتوایکس و پیک دوم نیز در اثر برخورد باریکه یونی هیدروژن به الکترود گرافیتی فارادی‌کاپ می‌باشد. با استفاده از روش زمان پرواز، انرژی میانگین باریکه یونی هیدروژن مقدار 46keV  همچنین پارامتر شار و شارش باریکه در محل روزنه ورودی فارادی‌کاپ به ترتیب مقدار 1024×2/37 ions.m-2.s-1 و 1016×1/45 ‌ ions.m-2.s-1به‌دست آمد. مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی MTPF در کد لی جای‌گذاری گردیده و نتایج کد برای مشخصات باریکه یونی تطابق خوبی با نتایج تجربی به‌دست آمده از سیگنال فارادی‌کاپ دارد. همچنین سایر مشخصات باریکه یونی هیدروژن نیز استخراج گردید.

طراحی و ساخت کاتد با قابلیت خنک شونده برای روش محصورسازی الکترواستاتیکی اینرسی به منظور افزایش زمان کارکرد دستگاه

صفحه 58-66

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1617

علیرضا اصل‌زعیم؛ مرتضی صداقت‌موحد؛ علی باقری؛ مجتبی کبیر؛ مریم قپانوری؛ آمنه کارگریان

چکیده یکی از دستگاه‌هایی که به منظور محصورسازی پلاسما و انجام اندرکنش‌های گداخت هسته‌ای خصوصاً برای تولید نوترون مورد استفاده قرار می‌گیرد دستگاه محصورسازی الکترواستاتیکی اینرسی است. اعمال میدان الکتریکی قوی بین دو الکترود مشبک در این دستگاه، موجب یونیزاسیون و شتاب‌گیری یون‎ها به سمت ناحیه مرکزی آن می‌شود. انرژی یون‌ها در این ناحیه بسته به اختلاف ولتاژ اعمالی بین دو الکترود چند ده کیلو‌ الکترون‌ولت است. لذا در صورت استفاده از گاز دوتریم موجب انجام واکنش‌های گداخت هسته‌ای و تولید نوترون‌های سریع می‌گردد. داغ شدن بیش از اندازه الکترود مرکزی (کاتد) به علت برخورد یون‌های پرانرژی یکی از معضلات عمده در این نوع دستگاه‌ها است. این موضوع علاوه بر این‌که باعث عدم امکان کارکرد دستگاه در شرایط پایدار و در زمان طولانی می‌شود، توان اعمالی به دستگاه را محدود کرده است. در این کار پژوهشی، برای رفع این مشکل یک کاتد همراه با ورودی ولتاژ بالا با قابلیت خنک شونده در دستگاه IR-IECF ساخته و استفاده گردید. از آب دوبار-یونیزه  به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده شد تا کاتد جدید با قابلیت آبگرد که متصل به منبع تغذیه ولتاژ بالا است بدون انتقال این ولتاژ به پمپ آب/ قادر باشد در توان‌های بالاتر از 3 کیلو وات و بدون ذوب شدن به کارکرد خود ادامه دهد و در ضمن سیال خنک‌کننده به دمای جوش نرسد. نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی در این مورد توافق خوبی دارند.

بهینه‌سازی فرایندهای استخراج حلالی و تهی‌سازی توریم از محلول فروشویی کانسنگ توریم

صفحه 67-75

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1597

امیرحسین کللانتری؛ محمد اتوکش؛ حسن زارع‌توکلی؛ داود قدوسی‌نژاد

چکیده در این تحقیق بهینه‌سازی پارامترهای فرایندهای استخراج حلالی و تهی‌سازی (استریپینگ) در جداسازی توریم از محلول فروشویی شده کانسنگ معدن چاه‌گز با استفاده از استخراج‌کننده D2EHPA مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مؤثر در فرایند استخراج حلالی با هدف افزایش استخراج توریم و کاهش استخراج آهن با استفاده از روش طراحی آزمایش، بررسی شدند. بر اساس نتایج بهینه‌سازی فرایند استخراج حلالی، استخراج توریم 99/47% و استخراج آهن 9/60% با شرایط بهینه: pH محلول لیچ لیکور برابر با 0/6، مدت زمان اختلاط برابر با 2 دقیقه، نسبت فاز آلی به آبی: 1 به 2 و درصد حلال 16 به‌دست آمد. با بهینه‌سازی فرایند تهی‌سازی میزان بازیابی توریم و آهن به ترتیب 89/75­% و 0/6­% در مدت زمان 3:34 دقیقه با نسبت فاز آلی به آبی: 2 به 1 و با غلظت 3/9 مولار سولفوریک اسید حاصل شد.

مطالعه دینامیک کاشت یون دوتریم در روش غوطه‌وری پلاسمایی در لایه نازک تیتانیم مورد استفاده در هدف دوتریمی

صفحه 76-85

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1608

محمد آذرش؛ علیرضا گرائیلی

چکیده در این مقاله، مطابق با محاسبات نظری، یک طراحی برای افزایش چگالی دوتریم در تیتانیم بیش از مقدار اولیه آن ارائه شده است. در این طرح از پلاسمای دوتریم برای غنی‌‌سازی استفاده می‌‎شود. هدف غنی‌‌سازی، دیسکی از جنس مس که پوششی از تیتانیم بر روی آن انباشت شده است، می‌‎باشد. به منظور کاشت یون دوتریم در این هدف، دیسک موردنظر در پلاسمای دوتریم غوطه‌‎‌‌ور می‌‎شود. هدف به یک مدولاتور پرقدرت متصل و تحت تأثیر پالس‌های ولتاژ منفی آن می‌‎باشد. در هنگام اعمال پالس‌‎های منفی، یون‌‏های دوتریم به سمت هدف شتاب گرفته و در آن نفوذ کرده و کاشت می‌‌‌شوند. به ‏دلیل ضریب پخش کم در محیط تیتانیم، یون‌‌های فرودی به سرعت به داخل منتشر نمی‌‏شوند، در نتیجه در آغاز فرایند کاشت، در نزدیکی سطح هدف انباشته می‌‎شوند. معادله انتشار، توزیع پیش‌بینی‌شده یون‌ها را در داخل هدف توصیف می‌کند و مشخص شده است که غلظت دوتریم در تیتانیم را می‌توان در عرض چند هفته به‌طور قابل‌توجهی افزایش داد و چندین مرتبه از مقدار اولیه فراتر رفت.

شبیه‌سازی و تعیین رادیوردیاب مناسب جهت مطالعۀ رفتار عنصر سریم در فرایند رادیوشیمیایی

صفحه 86-95

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1615

علی بهرامی‌سامانی؛ بیژن طاهری؛ ایمان دهقان؛ سیمیندخت شیروانی‌آرانی

چکیده پسماندهای مایع حاوی پاره‌های شکافت، منبع ارزشمندی از انواع رادیوایزوتوپ‌های کاربردی می‌باشند که با انتخاب یک روش رادیوشیمیایی مناسب می‌توان رادیوایزوتوپ مدنظر را از آن استحصال نمود. به دلیل در دسترس نبودن پسماند، در این مقاله تلاش شده است تا محلول معادل پسماند مایع نوعی تأسیسات تولید مولیبدن-99 طی شبیه‌سازی با کد MCNPX محاسبه و به صورت آزمایشگاهی با استفاده از نمک‌های موجود ساخته شود. سپس رادیوردیاب‌های مختلفی از عناصر به روش فعال‌سازی نوترونی تولید و به محلول معادل اضافه شد. بررسی‌ها نشان داد که برای ردیابی سریم در فرایند، می‌توان از تابش گامای keV 145/4 مرتبط با 141Ce تولید شده به روش فعال‌سازی استفاده نمود. مکانیزم پرتودهی و همچنین طیف‌نگاری توسط کد MCNPX شبیه‌سازی شد و نتایج با اندازه‌گیری‌های تجربی مقایسه گردد.

بررسی تأثیر نفوذ مزارع بادی در شبکه انتقال توان الکتریکی متصل به نیروگاه هسته‌ای بر فرکانس رخداد حادثه از دست رفتن منبع برق خارجی

صفحه 96-105

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1638

شهاب‌الدین کامیاب؛ مهسا پیرایش؛ محمدرضا نعمت‌اللهی

چکیده قابلیت اطمینان شبکه متصل به نیروگاه هسته‌ای بر فرکانس وقوع Loss of Offsite Power (LOOP)، به‌ عنوان برجسته‌ترین رویداد آغازگر منجر به ذوب قلب در نیروگاه‌های هسته‌ای نیازمند توان الکتریکی، مؤثر است. همچنین، رشد میزان اتصال و بهره‌برداری مزارع ‌بادی در شبکه‌های انتقال برق امروزی، با درنظر گرفتن توجیهات اقتصادی و محیط‌زیستی مربوطه، بر مسائل پایداری شبکه تأثیر می‌گذارد. بر این اساس، مطالعه اثر این مهم بر فرکانس وقوع Grid-Related LOOP (GR-LOOP) ضروری است. از این‌رو، این مطالعه تأثیر تغییر در شرایط شبکه انتقال متصل به نیروگاه (از جهت درصد مشارکت مزارع بادی) بر فرکانس وقوع GR-LOOP هسته‌ای را بررسی می‌نماید. بدین‌منظور، ابتدا، سناریوهای خطای اتصال کوتاه- سه‌فاز بر خطوط‌ انتقال شبکه متصل به نیروگاه با استفاده از درختان‌رویداد تولید می‌شوند. سپس، بر‌اساس نتایج شبیه‌سازیِ سناریوهای پساخطا، وقوع یا عدم‌وقوع GR-LOOP و فرکانس وقوع هریک ارزیابی می‌گردد. فرکانس وقوع GR-LOOP در شبکه‌هایی با °%، 10% و 20% نفوذ تولیدات‌بادی، برای پرخطرترین موقعیت قرارگیری‌نیروگاه، به‌ترتیب 5-10×3/23، 5-10×4/49 و 5-10×4/86، و برای ایمن‌ترین موقعیت، 6-10×8/58، 5-10×1/55 و 5-10×1/52 بر سالِ‌کاری، محاسبه شده است. نتایج نشان می‌دهد علاوه بر پیکربندی شبکه متصل به نیروگاه، تأثیر درصد نفوذ مزارع‌ بادی در شبکه بر فرکانس وقوع GR-LOOP را نباید نادیده گرفت. به‌علاوه، تغییرات غیرخطی و غیرتناسبی فرکانس مربوطه با افزایش نفوذ تولید باد در شبکه، اهمیت در نظر‌گرفتن تأثیر سناریوهای محتمل اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های بادی در مطالعات ایمنی هسته‌ای را برجسته‌ می‌سازد.

برهم‌نهی از حالت‌های همدوس در عبور از قیچی کوانتومی

صفحه 106-114

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1630

هدی‌السادات لطفی‌پور؛ حسن سبحانی

چکیده در این مطالعه، به بررسی اثر برهم‌نهی حالت‌های همدوس بر قیچی کوانتومی پرداخته می‌شود. در این مطالعه فرض شده حالت‌های تک فوتون ایده‌آل، خلأ و برهم‌نهی از حالت‌های همدوس از طریق درگاه‌های ورودی به قیچی کوانتومی اعمال شوند. با فرض آشکارسازی تک فوتون و خلأ توسط آشکارسازها، شاهد حالت برهم‌نهی از حالت تک فوتون و خلأ در خروجی هستیم. در این مطالعه احتمال موفقیت قیچی، ضریب تقویت، ضریب همانندی و ضریب کارایی قیچی مورد بررسی قرار می‌گیرند. احتمال موفقیت به دامنه میدان همدوس و فاز میدان فرودی و ضرایب عبور شکافنده‌های باریکه وابسته است. بیشینه احتمال موفقیت 25 درصد به‌دست می‌آید که مربوط به حالت فرودی برهم‌نهی همدوس زوج است. قیچی کوانتومی در شرایطی می‌تواند سبب تقویت حالت‌های فرودی به آن شود. نتایج نشان می‌دهد توانایی تقویت قیچی برای فازهای میدان فرودی نزدیک به بیشینه مقدار است. علاوه بر اثر تقویت در خروجی قیچی کوانتومی، این کمیت به نوعی توزیع حضور حالت‌های صفر و تک فوتون را در آشکارساز تعیین می‌کند. به‌طوری‌که با تغییر فاز حالت فرودی و یا میزان عبور شکافندهای باریکه این توزیع قابل تغییر است. برای مقدار ثابت شدت میدان فرودی، هر چه میزان فاز فرودی به نزدیکتر باشد کارایی قیچی پایین‌تر است. نتایج نشان می‌دهد با توجه به وابستگی کمیت‌های مورد بررسی به ویژگی‌های حالت فرودی، می‌توان از قیچی کوانتومی برای مشخصه‌یابی برهم‌نهی از حالت‌های همدوس بهره برد.

تولید ابرپیوستار با استفاده از نواری شدن لیزر فمتوثانیه در آب بدون یون

صفحه 115-124

https://doi.org/10.24200/nst.2023.1620

فرشته حاج‌اسماعیل‌بیگی؛ افتخارسادات بستان‌دوست؛ اسماءسادات معتمدی؛ حسین رزاقی

چکیده در این مقاله به منظور دست‌یابی به چشمه نور سفید تولید ابرپیوستار توسط پدیده نواری شدن تپ‌های تقویت شده فمتوثانیه لیزر تیتانیم سفایر در آب بدون یون به‌طور تجربی بررسی شده است. در طی انتشار تپ‌های فمتوثانیه در داخل آب پدیده غیرخطی خودکانونگی منجر به نواری شدن و تولید ابرپیوستار می‌گردد. اثر تغییر فاصله نقطه کانون از دیواره سلول حاوی آب و همچنین اثر تغییر انرژی تپ فمتوثانیه فرودی مطالعه شده است. در توان‌های نزدیک توان بحرانی حلقه‌ها و گسیل مخروطی بخش قابل توجهی از پیوستار خروجی را تشکیل می‌دهند و در توان‌های بسیار بالا بخش نور سفید مرکزی کل خروجی را در برمی‌گیرد. ابرپیوستاری با پهنای 600 نانومتر توسط تپ‌های لیزری فمتوثانیه با انرژی 1/19 میلی‌ژول تولید شده است. پهن‌شدگی بیناب پیوستار تولید شده به‌واسطه دو اثر خودکانونگی کر و واکانونی پلاسما برای تپ‌های با پهنای زمانی 37 فمتوثانیه در بازه 420 تا 3800 برابر توان بحرانی آب بررسی شده است. با افزایش انرژی تپ ورودی تا 460 میکروژول که توان متوسط آن 2900 برابر توان بحرانی است، پهنای بیناب ابرپیوستار به‌صورت نامتقارن افزایش یافته و لبه آبی بیناب تا طول‌موج 400 نانومتر جابه‌جا می‌شود. با افزایش بیشتر انرژی به دلیل گیرافتادگی شدت درون نوار جابه‌جایی بیشتری مشاهده نشده است.

اثر پیش‌پالس لیزر بر پارامترهای هدف در رهیافت شتاب‌دهی TNSA

صفحه 125-137

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1627

سمیه رضائی؛ محمدجعفر جعفری

چکیده وجود پیش‌پالس لیزری با شدت‌های کم (کمتر از 1013Wcm-2 با پهنای زمانی نانوثانیه و شدت‌های کمتر از 1017Wcm-2 با پهنای زمانی پیکوثانیه) یک مسئله اساسی در آزمایش‌های شتاب‌دهی لیزری پروتون می‌باشد، که اغلب پارامترهای باریکه پروتون تولید شده توسط لیزرهای با شدت بالا را تغییر می‌دهد. با توجه به اندازه دامنه شدت پیش‌پالس و ضخامت هدف، اثرات متعددی ممکن است اتفاق بیفتد. در این کار به منظور نزدیک شدن به نتایج واقعی به طور خاص برای پارامترهای پیش‌پالس مجموعه لیزری ATLAS؛ شامل یک پیش‌پالس 20 پیکوثانیه‌ای، و برای ضخامت‌های مختلف هدف (از 0/12 -1 میکرومتر) شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکی با کد سیالی انجام و پارامترهای هدف در انتهای زمان اعمال پیش‌پالس از کد سیالی استخراج شده است. بر اساس نتایج به دست آمده برای این شرایط معین از پیش‌پالس، ضخامت 0/25 میکرومتر برای برهم‌کنش پالس اصلی با هدف بهینه می‌باشد. در ضخامت‌های کوچک‌تر، نمایه چگالی در سطح پشتی هدف به هم می‌خورد و این موجب کاهش بازدهی شتاب‌دهی خواهد شد.

گسیل فوتون در برهم‌کنش پالس‌های متقابل لیزر با نسبت میدان مختلف با پلاسمای با چگالی نزدیک بحرانی

صفحه 138-147

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1634

زهرا رستمی؛ مسعود پیشدست؛ جمال‌الدین یزدان‌پناه؛ مسعود رضوانی‌جلال

چکیده در این مقاله، سازوکار برهم‌کنش تک‌پالس تجمیعی و دو پالس متقابل لیزر، که دامنه میدان کل با نسبت‌های مختلفی بین دو پالس تقسیم شده است، با پلاسمای با چگالی نزدیک بحرانی، با استفاده از شبیه‌سازی 1D3V ذره در سلول بررسی می‌شود. به‌خصوص، وابستگی ویژگی‌های اصلی دسته فوتون‌های گسیلی به چگونگی تسهیم دامنه میدان بررسی و با حالت متداول تک‌پالس تجمیعی مقایسه می‌گردد. در حالت برهم‌کنش پالس‌‏های متقابل، به‌دلیل پدیده پراکندگی غیرخطی کامپتون معکوس، بیشترین میزان فوتون در لحظات برخورد دو پالس با هم گسیل می‌گردد. میزان جهت‌مندی فوتون‌های گسیل شده در راستای انتشار پالس/پالس‌ها، در حالت پالس‌های متقابل همسان در حالت حداکثر و در حالت پالس مجموع به حداقل می‏‌رسد، و هر چه اختلاف تسهیم میدان‌ها بیشتر باشد به حالت تک‌پالس تجمیعی نزدیک‌تر است. این در حالی‌ست که، بزرگ‌ترین انرژی قطع الکترونی، گسیلنده‌ها، به ترتیب متعلق به حالت پالس‏‌های متقابل لیزر با نسبت‌های میدان 0/9: 0/1 و 0/8: 0/2 است و حالت 0/5: 0/5 کمترین مقدار را دارد. در لحظه‌ای که چگالی فوتون‌های گسیل شده بیشینه است، بزرگ‌ترین انرژی قطع فوتون‌ها به حالت پالس‌های متقابل 0/9: و 0/1 تعلق دارد. همچنین، انرژی جذب شده توسط الکترون‌ها و فوتون‌ها نسبت مستقیمی با انرژی الکترومغناطیس تزریق شده به سیستم دارد که در حالت تک‌پالس بیشترین مقدار را دارد ولی میزان کل تابش الکترومغناطیس در حالت دو پالس متقابل بیشترین مقدار را دارا است. نتایج این تحقیق می‌تواند در بهینه‌سازی گسیل فوتون در برهم‌کنش لیزرهای فوق پرتوان با پلاسما، به اهداف کاربردی، مفید واقع گردد.

خواص حفاظتی نانوهیدروکسید‌های آلاییده‌‌شده با آهن در برابر پرتو گاما

صفحه 148-157

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1643

محمدرضا علی‌پور؛ مهدی عشقی

چکیده در این پژوهش، خواص حفاظتی پرتوهای گاما نانوهیدروکسید‌‌های آلاییده‌‌شده با آهن، را با محاسبه کمیت‌های تأثیرگذار مانند: لایه نیم‌مقدار (HVL)، مسیر آزاد میانگین (MFP)، ضریب تضعیف جرمی (𝜇m) و ضریب تضعیف خطی (LAC) در محدوده 0/015 تا 15 مگا الکترون‌ولت با استفاده از ابزار شبیه‌‌سازی مونت‌کارلو Geant4 بررسی شده است. برای بررسی تفاوت کمیت ضریب تضعیف جرمی مواد نانویی با مواد معمولی، نتایج شبیه‌سازی با داده‌های مستخرج از پایگاه دادۀ  NIST-XCOMکه تنها قابلیت محاسبه ضریب تضعیف جرمی مواد معمولی را دارد، مقایسه می‌شود. در این مقایسه، اولاً مشاهده می‌شود که داده‌های مستخرج از این پایگاه و نتایج ابزار شبیه‌سازی Geant4 با افزایش غلظت آلاییدگی آهن با یکدیگر متفاوت خواهند بود. ثانیاً، درصد انحراف  (RD)بین داده‌های مستخرج از این پایگاه با نتایج حاصل از ابزار شبیه‌سازی Geant4، از 0/1 به 3/2 درصد افزایش می‌یابد. دلیل این انحراف، افزایش غلظت آلاییدگی نانوآهن در ترکیب می‌باشد. بنابراین، ترکیب نانوهیدروکسید با بالاترین درصد آلاییدگی آهن (48Fe-HAp-)، از نظر چگالی مطلوب‌ترین ترکیب حفاظی را در مقایسه با مواد حفاظ منتخب دیگر دارد که یک ترکیب سبک و آنتی‌باکتریال برای حفاظت از پرتوهای گاما در این ناحیه از انرژی می‌باشد.

اندازه‌گیری و شبیه‌سازی ضریب تبدیل دز آب به هوا برای پرتوهای گامای گسیل‌شده از سوخت‌های مصرف‌شده رآکتور تحقیقاتی تهران

صفحه 158-167

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1629

محمد ارکانی؛ امیر پوررستم

چکیده یکی از چالش‌هایی که بهره‌برداری رآکتور تحقیقاتی تهران با آن روبه‌رو است، جابه‌جایی و مدیریت سوخت‌های مصرف‌شده این رآکتور است. برای تخمین مخاطرات و همچنین در نظر گرفتن تمهیدات لازم، بایستی از دز مجتمع‌های سوخت در هوا، قبل از جابه‌جایی آنها، آگاهی داشت. نظر به‌شدت پرتوزایی سوخت‌های مصرف‌شده و درنتیجه آن آهنگ دز بالای آنها، امکان اندازه‌گیری آهنگ دز این سوخت‌ها در هوا به‌صورت مستقیم وجود ندارد. از این‌رو ابتدا بایستی در داخل آب استخر رآکتور آهنگ دز اندازه‌گیری شود و سپس با دانستن ضریب تبدیل آهنگ دز از آب به هوا، مقدار آن را در هوا تخمین زد. در این پژوهش، ضریب تبدیل دز از آب به هوا برای پرتوهای گامای گسیل‌شده از سوخت‌های مصرف‌شده رآکتور تحقیقاتی تهران از آزمایش با چشمه Fission Molly و همچنین از شبیه‌سازی مونت کارلو با استفاده از کد MCNP، تخمین زده شده است. نتایج به‌دست‌آمده از روش‌های فوق با یکدیگر تطابق نسبتاً خوبی را نشان می‌دهند.

توسعه و پیاده‌سازی مدل ساختار مصرف بالا در سوخت‌ اورانیم دی‌اکساید به‌منظور آنالیز رفتار گازهای حاصل از شکافت

صفحه 168-178

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1642

محمدهادی پرهمت؛ مهدی عباسی

چکیده از نظر اقتصادی افزایش مصرف سوخت (بالاتر از 50 GWd/t ) میله‌های رآکتورهای هسته‌ای و در پی آن افزایش طول سیکل کاری رآکتور، یک نیروی محرکه قوی برای گنجاندن مدل‌های مصرف بالای سوخت در توسعه کدهای تحلیل عملکرد سوخت می‌باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی رفتار گازهای حاصل از شکافت برای ساختار مصرف بالای سوخت دو مدل نیمه‌تجربی برای توصیف تشکیل مصرف بالای سوخت (HBS) در کد محاسباتی 02-MSFGR برای تحلیل رفتار گاز شکافت در مقیاس مزو (میانی)، پیاده‌سازی شده است، که شامل فرایند چندضلعی شدن/ تبلور مجدد و تخلیه گاز شکافت درون‌دانه‌ای است. برای این منظور، با استفاده از داده‌های موجود در مراجع برای اندازه دانه (اندازه‌گیری‌ شده با پردازش تصویر) در موقعیت‌های شعاعی که در آن تغییر ساختار اتفاق افتاده است، رابطه نیمه‌تجربی برای اندازه شعاع دانه و همچنین میزان حجم تغییرساختار یافته در سوخت برحسب مصرف سوخت ارائه شده است. در نهایت تغییرات میزان غلظت گاز حاصل از شکافت در طول دوره تابش تا رسیدن به مصرف بالای سوخت با داده‌های تجربی ارائه شده در مراجع مقایسه گردید که حاکی از قابل قبول بودن نتایج می‌باشد.

محاسبه بهره تولید رادیوایزوتوپ ترانوستیک مس-67 از طریق واکنش‌های 68Zn(p,2p)67Cu، 70Zn(p,α)67Cu، 70Zn(d,x)67Cu و 64Ni(α,p)67Cu

صفحه 179-189

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1640

مریم جلدانی؛ علیرضا آزادبر

چکیده 67Cu رادیوایزوتوپی مناسب برای پرتودرمانی هدفمند، تصویربرداری پزشکی هسته‌ای و محاسبات دزیمتری حین درمان است. در این مطالعه مناسب‌ترین واکنش برای تولید رادیوایزوتوپ 67Cu در شتاب‌دهنده‌های سیکلوترون موردبررسی قرار می‌گیرد. در ابتدا با استفاده از کدهای مونت‌کارلو TALYS-1/96 و EMPIRE-3-2-2، توابع برانگیختگی واکنش‌های 68Zn(p,2p)67Cu، 70Zn(p,α)67Cu، 70Zn(d,x)67Cu و 64Ni(α,p)67Cu در بازه انرژی 0 تا MeV 100 شبیه‌سازی شد. با استفاده از کد SRIM-2013، ضخامت ماده هدف و توان ایستانندگی جرمی این واکنش‌ها محاسبه شد. از داده‌های توابع برانگیختگی و توان ایستانندگی جرمی، بهره تئوری تولید این واکنش‌ها محاسبه شد و با نتایج تجربی مقایسه شد. حداکثر بهره تولید 67Cu واکنش‌های 68Zn(p,2p)67Cu، 70Zn(p,α)67Cu، 70Zn(d,x)67Cu و 64Ni(α,p)67Cu بدون حضور 64Cu به ترتیب در انرژی‌های 100، 35، 40 و MeV 30 به دست آمد و بر اساس نتایج کدهای EMPIRE و TALYS به ترتیب برابر با 0/442، 1/248، 9/842، 7/77، 21/131، 11/542، 1/638 و MBq/µAh 621/1 بود. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده و مقایسه آن‌ها با نتایج تجربی، واکنش 70Zn(d,x)67Cu در انرژی MeV 40 بهترین واکنش برای تولید 67Cu بدون حضور ناخالصی 64Cu است.

طراحی هسته‌ای سامانه پرتودهی گامای قابل حمل دو محفظه‌ای با استفاده از چشمه‌های میله‌ای کبالت-60 با ظرفیت 100 کیلوکوری

صفحه 190-201

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1645

رضا باقری؛ ابوالفضل ثوری؛ نادر شیخ‌مقدسی؛ محمدحسین سلامت‌بخش؛ ایرج مرادی‌قراتلو؛ میکائیل یگانه؛ سیدپژمان شیرمردی

چکیده در این کار با استفاده از کد MCNPX محاسبات مربوط به طراحی هسته‌ای سامانه پرتودهی گامای قابل حمل دو محفظه‌ای به منظور پرتودهی غلات و حبوبات مطابق استانداردهای بین‌المللی انجام گرفت. بدین منظور با استفاده از چشمه‌های میله‌ای کبالت-60 مدل GIK-А6m شرکت MAYAK روسیه و با ظرفیت 100 کیلوکوری محاسبات در دو بخش نسبت یکنواختی دز و دبی خروجی محصول پرتو دیده و همچنین بخش حفاظ‌گذاری در برابر پرتوهای گاما انجام گرفت. مقدار یکنواختی دز درون محفظه‌های پرتودهی درونی و بیرونی به ترتیب حدود 1/77 و 2/18 به دست آمد. همچنین مقدار دبی خروجی محصول نوعی پرتودهی شونده با چگالی فله‌ای 800kg/m3، حدود 3/2 تن در ساعت محاسبه شد. غله نوعی در چنین دستگاهی بین 300 تا 656 گری دز دریافت خواهد کرد که کمتر از حداکثر میزان دز جذبی توصیه شده غلات و حبوبات (1 کیلوگری) به منظور انبارمانی و دفع حشرات توسط آژانس بین‌المللی انرژی اتمی می‌باشد. مطابق سند شماره 43/7 مؤسسه استانداردهای ملی آمریکا، میزان آهنگ دز نشتی در فاصله 5 سانتی‌متری از سطح دستگاه و برای نواحی محدود شده و در مد پرتودهی، کمتر از 200µSv/h  (بیشترین حد مجاز پیشنهاد شده) محاسبه شد. نتایج نشان دادند که حفاظ سربی سامانه با بیشینه ضخامت 29 سانتی‌متر به راحتی جلوی پرتوهای گامای گسیلی را سد کرده و کار با چنین دستگاهی هیچ خطر پرتوگیری را متوجه کارکنان نخواهد کرد. در نهایت بازده انرژی سامانه نیز با افزایش حدود 10/5 درصدی ناشی از افزودن محفظه بیرونی حدود 25 درصد برآورد شد.