محاسبه پارامتر چگالیتراز و چگالیتراز هستهای برای هستههای Dy162-160 با استفاده از مدل BCS
صفحه 1-10
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1555.2012
خسرو بنام
چکیده بررسی ساختار هسته با در نظر گرفتن خاصیت زوجیت بین نوکلئونها، نقش مهم و تأثیرگذاری در محاسبه کمیتهای ترمودینامیکی هسته دارد. در این کار با استفاده از مدل BCS و در نظر گرفتن خاصیت زوجیت، خواص ترمودینامیکی هسته مطالعه شده است. نماینده زوجیت در این مدل، پارامتر گاف میباشد. با محاسبه پارامتر گاف در دماهای مختلف، انرژی برانگیختگی، پارامتر چگالیتراز وابسته به دما و چگالیتراز هستهای با استفاده از مدل BCS به دست آمده است. در ادامه با استفاده از پارامتر چگالیتراز وابسته به دما، چگالیتراز هستهای براساس مدل BSFG حساب شده است. در انتها، نتایج چگالیتراز هستهای محاسبه شده با استفاده از روشهای مذکور، با یکدیگر و سپس با دادههای تجربی مقایسه شده است.
بررسی اثر آلاییدگی اتم تیتانیم بر تک لایه C3N
صفحه 11-21
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1568.2018
عرفان چولکی؛ برهان ارغوانی نیا؛ سحر رضایی؛ سجاد پارسامهر
چکیده در این مقاله با استفاده از محاسبات اصول اولیه در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی به بررسی خواص ساختاری، الکترونی، اپتیکی و ترموالکتریکی اتم تیتانیم آلاییده شده به تکلایه C3N با استفاده از کد محاسباتی Wien2K پرداخته شده است. مطالعۀ خواص الکترونی رفتار فلزی را برای این ساختار دوبعدی نشان میدهد. خواص اپتیکی نیز نشاندهنده ناهمسانگردی اپتیکی این ترکیب برای دو راستای x و z است. بررسی خواص ترموالکتریکی تکلایه C3N@Ti با استفاده نظریه نیمهکلاسیکی بولتزمن نشان میدهد که این تکلایه نه تنها دارای ضریب سیبک پایین بلکه دارای بازده ترموالکتریکی بسیار کوچکی میباشد که دارای کاربرد ترموالکتریکی محدودی میباشد.
اندازهگیری مولیبدن در کیک زرد با استفاده از روش استخراج فاز جامد با رسوبدهی همگن آنلاین کوپل شده با ICP-OES
صفحه 22-29
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1582.2024
سیدرضا یوسفی
چکیده در کار حاضر با روش رسوبدهی همگن در محلول، میکروذرات با سطح غیرقطبی در محلول تشکیل داده شد. از این روش برای استخراج و پیشتغلیظ یونهای مولیبدن(VI) از نمونههای کیک زرد استفاده شد. در این روش، پس از انحلال نمونه کیک زرد، یونهای مولیبدن موجود در نمونه با افزایش عامل کمپلکسکننده به کمپلکس غیرقطبی تبدیل میشود. پیشماده سورفکتانتی n- دودسیل تری متیل آمونیم برماید به محلول نمونه اضافه شده و سپس این محلول توسط پمپ دستگاه ICP-OES به طرف یک اتصال Tشکل که از یکی از مسیرهای آن، جریانی از عامل رسوبدهنده (سدیم هگزافلوئورو فسفات) برقرار است، هدایت میشود. در اثر برهمکنش پیشماده و عامل رسوبدهنده، میکروذرات سفید رنگی تشکیل میشود که به علت غیرقطبی بودن سطح آن (به علت وجود گروههای دودسیل)، کمپلکس غیرقطبی مولیبدن را استخراج میکند. با استفاده از یک فیلتر، این میکروذرات از فاز آبی جدا شده و در نهایت با یک عامل شوینده مناسب، مولیبدنهای واجذب شده برای اندازهگیری غلظت وارد دستگاه ICP-OES میشود. بعد از بهینهسازی عوامل مؤثر، نتایج نشان داد که پاسخدهی روش در گستره بررسی شده 2-0/200 میکروگرم بر گرم خطی بوده است و حد تشخیص روش 0/05 میکروگرم بر گرم و همچنین تکرارپذیری روش (RSD) در غلظت 10 و 100 میکروگرم بر گرم به ترتیب برابر 8/1 و 4/3 درصد بوده است. لذا از این روش میتوان برای اندازهگیری مولیبدن در نمونههای کیک زرد با دقت و صحت بالایی استفاده کرد.
انباشت و مشخصهیابی لایه جاذب ید-125 بر هسته فرومغناطیس مورد استفاده در سیستم ترموبراکیتراپی
صفحه 30-38
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1584.2025
الهام محقق پور؛ شهاب شیبانی؛ لیلا فرزین؛ رضا صابر
چکیده آلیاژ فرومغناطیس نیکل- مس با درصد وزنی (29/6-70/4%)، پوشش داده شده با لایه جاذب ید-125 به عنوان هسته مورد استفاده در سیستم ترموبراکیتراپی ساخته شد. لایه جاذب با ضخامت حدود 100μm، متشکل از کربن فعال با ساختار گرافیت میکروکریستالی، حاوی نقره و پلیاستایرن با نسبت وزنی 70 به 30 میباشد. کربن فعال به دلیل ساختار متخلخل، یکی از جاذبهای ترجیحی ید است. جذب ید-125 به واسطه جذب شیمیایی آن بر نقره دوپ شده در ساختار کربن فعال افزایش مییابد. پلیاستایرن علاوه بر آنکه به عنوان چسب در ساختار لایه جاذب عمل میکند، جذب فیزیکی ید را بر روی سطح هسته پوشش داده شده تسهیل میکند. نتایج بهدستآمده نشان داد که راندمان جذب ید-125، به صورت محلول یدید سدیم و با اکتیویته میانگین 5mCi بر روی هسته نیکل- مس/ پلیاستایرن/ کربن فعال دوپ شده با نقره پس از 2 ساعت غوطهوری 20/31% بود. در حالی که، پوشش طلا و نقره بر هسته فرومغناطیس نیکل- مس قبل از انباشت لایه جاذب، راندمان جذب ید-125 را به ترتیب تا 32/77% و 60/23% پس از 2 ساعت غوطهوری افزایش داد. یافتهها تأثیر قابل توجه پوشش طلا یا نقره بر افزایش راندمان استخراج را نشان میدهند. در تحقیق حاضر به منظور افزایش راندمان جذب ید-125 از روش استخراج مرحله به مرحله استفاده شده است.
تعیین خمش مجتمعهای سوخت در رآکتور VVER-1000 با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و فرض خمش Cشکل
صفحه 39-48
https://doi.org/10.24200/nst.2023.1616
جواد وثوقی؛ ناصر وثوقی؛ علی اکبر صالحی
چکیده تغییر شکل عرضی مجتمعهای سوخت تحت تأثیر بارهای مکانیکی، هیدرولیکی، حرارتی و تشعشعی در قلب رآکتور، خمش مجتمع سوخت نامیده میشود. این پدیده پیامدهای متفاوتی برای ایمنی رآکتور و بهرهبرداری از آن به دنبال دارد. تغییر فاصله موضعی بین مجتمعهای سوخت ناشی از پدیده خمش منجر به یک اختلال نوترونی میشود که بر روی توزیع توان و عدم تقارن آن تأثیرگذار است. در این پژوهش سعی شده است با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و فرض خمش Cشکل، درک مناسبی نسبت به الگوی خمش مجتمعهای سوخت در قلب رآکتور VVER-1000 پیدا کرد. این کار براساس توزیع توان ناشی از وجود خمش مجتمع سوخت انجام خواهد شد. این مسئله به بهرهبردار کمک خواهد کرد تا با دانستن الگوی خمش داخل قلب رآکتور، چیدمان سیکل بعدی را طوری طراحی کند تا از گسترش خمش و پیامدهای آن در سیکلهای بعدی جلوگیری شود.
بررسی آسیب تابشی آلومینیمهای غلاف سوخت با استفاده از طیفنگاری طولعمر نابودی پوزیترون
صفحه 49-58
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1637
رقیه جعفری؛ محمد امین امیرخانی دهکردی؛ عفت یاحقی؛ بهروز رکرک؛ محسن اسدی اسدآباد
چکیده شناسایی اثرات تابش نوترون بر آلومینیمهایی که در ساخت غلافهای سوخت رآکتورها بهکار میروند از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. با توجه به مشکلات موجود در تابشدهی با نوترون در برخی از مواقع از روش تابشدهی با یونها (معمولاً پروتون) برای این بررسی استفاده میشود. تغییرات در حفرهها در تابش پروتونهای پرانرژی در حد پیکومتر است. در این تحقیق از طیفنگاری طولعمر نابودی پوزیترون که قابلیتی برای بررسی ابعاد حفرهها را در حد پیکومتر و نانومتر است استفاده شده تا تغییرات آلومینیمهای Al-6061 و Al-303 بر اثر تابش پروتونهای MeV 2/2 در مقادیر مختلف تابش بررسی شود. نتایج نشان میدهد که مقدار زمان τave برای هر دو نمونه آلومینیم بررسی شده ابتدا کاهش پیدا کرده و سپس افزایش یافته است که نشاندهنده کوچکتر شدن حفرهها در مراحل اولیه تابش و در نتیجه کمشدن عیوب تهیجا و بزرگ شدن آنها در ادامه تابش که بیانگر زیاد شدن عیوب بیننشین است میباشد. این نتایج توسط آزمون XRD نیز تأیید شده است. در این آزمون نیز مشاهده میشود اندازه کریستال در آلومینیمهای تابشدیده در ابتدا شروع به افزایش و سپس شروع به کاهش کرده است.
شبیهسازی و ارزیابی نوترونیک و حفاظ استخر دوم یک رآکتور تحقیقاتی نوعی بهعنوان استخر سوخت مصرفی
صفحه 59-67
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1641
احسان بوستانی؛ مصطفی حسن زاده
چکیده محاسبات طراحی استخر سوخت مصرفی مستلزم درنظر گرفتن جنبههای مختلف ازجمله نوترونیک، ترموهیدرولیک، ایمنی، حفاظ، اقتصادی و بهرهبرداری است. باتوجه به هزینه بالای طراحی و ساخت یک استخر سوخت مصرفی جدید و همچنین وجود فضاهای خالی در استخر برخی از رآکتورهای تحقیقاتی، محاسبات نوترونیک و حفاظ برای امکانسنجی استفاده از استخر دوم یک رآکتور تحقیقاتی نوعی بهعنوان استخر سوخت مصرفی با استفاده از کدهای ORIGEN2.1 و MCNP6 انجام شده است. اولین گام در محاسبات، تعیین فاصله بین سوختها (گام شبکه) بهگونهای است که ضریب تکثیر مؤثر برای بدترین حالت ممکن کمتر از 0/95 باشد که گام شبکه 13 سانتیمتر این شرایط را برآورده میکند. محاسبه جملات چشمه برای سوخت مصرفی با بیشترین میزان مصرف (60%) برای لحاظ کردن بدبینانهترین حالت انجام شده است. کارکرد پیوسته رآکتور و 24 ساعت خنکشوندگی، بهعنوان کمترین زمان ممکن برای انتقال سوخت مصرفی به قفسه نگهداری جهت داشتن بدبینانهترین شرایط، در طراحی قفسه نگهداری سوخت مصرفی درنظر گرفته شده است. برای یک قفسه با 100 بسته سوخت مصرفی که از هر طرف 87 سانتیمتر با دیوار استخر فاصله دارد، لایه آبی به ضخامت 300 سانتیمتر در بالای سوختها و ضخامت 85 سانتیمتر دیوار بتونی برای امکان استفاده از استخر شماره 2 بهعنوان استخر مصرفی کفایت میکند که معیار آهنگ دز کمتر از 1 و 10 میکروسیورت بر ساعت برای پشت دیوار و بالای سطح آب استخر را نیز برآورده میکند.
توسعه روش ترکیب تقارنها در محاسبه آهنگ گذار چهار قطبی الکتریکی زنجیره ایزوتوپی کادمیوم
صفحه 68-78
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1521.1991
هادی صبری؛ علیرضا جباری؛ مسعود صیدی
چکیده در این مقاله، در چارچوب مدل اندرکنش بوزونی از روش ترکیب حدهای تقارنی (5)U و (6)SO برای محاسبه آهنگ گذارهای چهارقطبی الکتریکی بین ترازهای مختلف در زنجیره ایزوتوپی کادمیوم (Cd110-104) و در محدوده انرژی E<3MeV استفاده شده است. در این روش، تابع موج ترازهای مزاحم را بهصورت ترکیبی از توابع موج در فضاهای N و 2+N بعدی در نظر گرفته شده و اثر عملگر گذار چهار قطبی الکتریکی بر روی آنها تعیین شده است. ضرایب عملگر گذار از طریق برازش با مقادیر تجربی آهنگهای گذار چهار قطبی تعیین شده و نتایج حاصل از محاسبات نظری روش حد دینامیکی (5)U و روش ترکیب تقارنها، با هم مقایسه گردید. نتایج حاصل بیانگر پیشبینی دقیقتر روش ترکیب تقارنها در تمام گذارهای انتخابی نسبت به روش حد دینامیکی (5)U میباشد. در مقابل، پیشبینی حد دینامیکی (5)U تنها در بررسی گذارهای بین ترازهای باند پایه و ترازهای با نیمهعمر طولانی موفق بوده و وجود زیر لایه بسته نوترونی در هسته Cd106 را تأیید مینماید. همچنین، برای آن دسته از گذارهای بین باندهای انرژی مختلف و گذارهای حاصل از ترازهای مزاحم، دقت پیشبینیهای مدل ترکیب تقارنها مشهود میباشد.
تعیین کیفی و کمی تکنسیم-99 در پسماند تغلیظ شدۀ نیروگاه اتمی بوشهر
صفحه 79-88
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1649
رامین یاوری؛ کمال صابریان؛ علی مالکی فارسان؛ بهرام سلیمی؛ ّبهمن سلیمان زاده؛ امیر حیدری؛ محسن طبسی
چکیده تکنسیم-99 بهعنوان یکی از آلایندههای پرتوزای سمی و خطرناک موجود در پسماندهای هستهای باید پیش از دفن نهایی به لحاظ کمی و کیفی شناسایی شود. در کار تحقیقاتی حاضر، تکنسیم-99 موجود در فاز آبی پسماند تغلیظشدۀ نیروگاه اتمی بوشهر شناسایی و تعیین مقدار شد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا سزیم-134 و 137 با استفاده از جاذب پتاسیم کبالت هگزاسیانوفرات(II) جداسازی و سپس تریتیم آن طی آمایش حرارتی در دمای ˚C 60 از محیط حذف گردید و در نهایت تکنسیم-99 موجود در محیط با حذف رادیوایزوتوپهای بتازایی چون کبالت-60، آهن-55 و نیکل-63 با استفاده از فرایند رسوبگیری با هیدروکسید آهن(III) تخلیص شد. نمونهها با استفاده از اسپکترومتری گاما و شمارشگر سنتیلاسیون مایع مورد ارزیابی کمی و کیفی قرار گرفتند. نتایح حاصله نشان داد که تکنسیم-99 موجود در محیط از خلوص رادیوشیمیایی بالایی برخوردار بوده و سایر رادیوایزوتوپها با راندمان حدوداً 100 درصد از محیط حذف شدهاند. همچنین طیف بتای نمونه در تطابق کامل با طیف بتای نمونههای استاندارد بود. بازدهی کل فرایندهای پیشنهادی با استفاده از افزایش ردیاب تکنسیم-m99 به نمونۀ اولیه، معادل 80/69% بهدست آمد و اکتیویتۀ ویژۀ تکنسیم-99 با احتساب راندمان 93 درصدی شمارشگر سنتیلاسیون مایع و بازدهی فرایندها (80/69%)، 10554/13 بکرل بر لیتر محاسبه گردید.
استخراج اورانیم و تولید کیک زرد از اسید فسفریک با استفاده از حلالهای D2EHPA و TRPO
صفحه 89-97
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1548.2010
داود قدوسی نژاد؛ حسن زارع توکلی؛ رضا روشنی؛ امیرحسین کیارشی
چکیده در پژوهش حاضر برای اولین بار استخراج اورانیم از محلول اسید فسفریک تولیدی از کانسنگ جدید فسفاته معدن سوریه با استفاده از حلالهای دی اتیل هگزیل فسفریک اسید (D2EHPA) و تری آلکیل فسفین اکساید (TRPO) در کروزین پرداخته شده است. هدف از انجام تحقیق فوق تولید کیک زرد از محلول اسید فسفریک است. مراحل فرایندی شامل استخراج حلالی اولیه، تهیسازی حلال اولیه، استخراج حلالی ثانویه، شستشوی حلال و در نهایت تهیسازی حلال ثانویه توأم با رسوبگیری میباشد. براساس نتایج بهدست آمده مقادیر بهینه فاکتورهای استخراج حلالی اولیه عبارتند از: 3/1=O/A، °C40T=، min 7= زمان تماس و (v/v) 15%(v/v) DEHPA= 6%TRPO= و مقادیر بهینه فاکتورهای تهیسازی حلال اولیه شامل: 1/34=O/A (دو مرحله با 1/17O/A=)، °C40T= و min 40= زمان تماس بوده است. راندمان دو فرایند فوق به ترتیب 86/40% و 95/60% بود. در ادامه از شرایط بهینه فرایند استخراج حلالی ثانویه شامل 4/1O/A=، °C40T= و زمان تماس 7 دقیقه و جهت شستشوی حلال باردار توسط اسید سولفوریک (w/v) 5/2% از مقادیر بهینه 1/10O/A=، °C40T= و زمان تماس 7 دقیقه استفاده شد. در نهایت جهت تهیسازی حلال ثانویه و رسوبگیری کیک زرد، از محلول M2 کربنات آمونیم در °C40T= و زمان تماس 15 دقیقه استفاده شد.
بررسی الگوریتمهای یادگیری عمیق بهعنوان ابزار خودکار قطعهبندی تصاویر سیتیاسکن لگنی
صفحه 98-108
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1585.2026
الناز قائدی؛ علی اسدی؛ سیدابوالفضل حسینی؛ حسین عربی
چکیده طراحی پرتودرمانی نیازمند شناسایی و قطعهبندی دقیق اندامهای در معرض خطر (OAR) است، که بهطور معمول عملیاتی دستی و زمانبر میباشد. هدف از این پژوهش، بررسی امکان استفاده از الگوریتمهای یادگیری عمیق بهعنوان ابزاری خودکار برای قطعهبندی تصاویر سیتیاسکن است. از اینرو عملکرد چند شبکه عصبی کانولوشنال (CNN) شامل U-Net، Residual U-Net و SegResNet بهعنوان ابزارهای قطعهبندی خودکار اندامهای در معرض خطر در تصاویر سیتیاسکن لگنی (مثانه، پروستات، رکتوم، استخوان فمورال چپ و استخوان فمورال راست) با قطعهبندی دستی توسط متخصص مقایسه شد. این مطالعه، شامل 238 بیمار برای قطعهبندی پروستات و 218 بیمار برای چهار اعضای دیگر بود. عملکرد مدلها با استفاده از معیارهایی نظیر ضریب شباهت دایس، شاخص ژاکارد و معیار فاصله هاسدورف ارزیابی شد. مدل SegResNet با ارائه بهترین عملکرد، توانست به ضریب دایس 0/956، 0/832، 0/864، 0/980 و 0/985 بهترتیب برای مثانه، پروستات، رکتوم، فمورال چپ و فمورال راست دست یابد. بهطور خلاصه، نتایج حاصله نشانمیدهد که شبکههای عصبی کانولوشنال در عین حال که میتوانند قطعهبندی اعضای در معرض خطر در طراحی پرتودرمانی را با دقت بالایی انجام دهند (استخوانها و مثانه بالاتر از 95درصد و رکتوم و پروستات بالای 83درصد)، فرایند قطعهبندی را نیز تسریع میبخشند.
شبیهسازی و طراحی باریکهساز دیسکی برای سیستم تصویربرداری تمام بدن انسان با استفاده از اشعه ایکس پسپراکنده
صفحه 109-122
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1592.2029
زهرا علی پور؛ محمدرضا پهلوانی
چکیده سیستمهای تصویربرداری پرتوهای ایکس پسپراکنده به دلیل حساسیت زیاد به مواد آلی، دز تابشی کم و نیز اسکن از یک سمت جسم، ویژگیهای کاربردی منحصربهفردی دارند. در دستگاههای مبتنی بر این روش، اسکن توسط باریکه مدادی شکل ایکس انجام میشود که شکل و ابعاد باریکه و شدت آن، نقش بسیار زیادی در کیفیت تصویر و دز دریافتی فرد تحت اسکن دارد. جهت ایجاد باریکه مدادیشکل، پرتو مخروطی شکل لامپ ایکس از یک باریکهساز بادبزنی و متعاقب آن یک دیسک دوار شکافدار عبور میکند. برای طراحی چیدمان بهینه باریکهساز بادبزنی و دیسک دوار شکافدار، طرحهای مختلف براساس طول و درز باریکهساز، و نیز عرض شکاف دیسک دوار با استفاده از کد MCNPX2.6 شبیهسازی گردید. ضخامت و جنس مناسب دیسک دوار برای حداقل رساندن دز نشتی 4 میلیمتر از آلیاژ تنسگن- مس بهدست آمد. براساس نتایج حاصل از شبیهسازی آزمونهای کیفیت تصویر، باریکهساز با طول 20 سانتیمتر، درز 1 میلیمتر، و نیز شکاف دیسک با عرض 1 میلیمتر بهینهترین باریکه ایکس را برای سیستم تصویربرداری پسپراکنده تمام بدن ایجاد میکند. براساس نتایج شبیهسازی، بهترین کیفیت تصاویر ایکس پسپراکنده در سرعت دوران دیسک rpm 1500 و سرعت نسبی حرکت عمودی 40 سانتیمتر بر ثانیه محاسبه شده است.
مطالعات کانیشناسی کانیهای اورانیل با میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی در کانسار آنومالی 6 خشومی (بلوک 1)، کمربند فلززایی بافق- ساغند
صفحه 123-134
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1594.2030
خالق خشنودی؛ سمانه ضیاپور
چکیده آنومالی 6 خشومی یکی از کانسارهای مهم اورانیم در پهنه فلززایی بافق- ساغند در زون ایران مرکزی است. گنیس سنگ میزبان اصلی کانیسازی اورانیم در بلوک 1 آنومالی 6 خشومی است و براساس مطالعات میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی دو مرحله کانیسازی اورانیم شامل کانیسازی اولیه (هیپوژن) و سیلیکات اورانیل (سوپرژن) مشاهده گردید. کانیهای اورانیم اولیه در منطقه هیپوژن شامل اورانینیت همراه با مقادیر فرعی تورواورانینیت، برانریت و اورانوتوریت است. کانیسازی سیلیکات اورانیل در امتداد شکستگیها به صورت بولتوودیت و سدیئیت رخ داده که در ادامه بولتوودیت تحت تأثیر دگرسانی به سدیم- بولتوودیت و اورانوفان تبدیل شده است. براساس شواهد صحرایی و مطالعات کانیشناسی، احتمالاً سیالات با منشأ جوی با pH خنثی تا قلیایی و دمای پایین در گردش، اورانیم، سیلیسیم، پتاسیم، سدیم و کلسیم را از گنیس شسته و در امتداد شکستگیها به صورت کانیهای سیلیکات اورانیل همراه با کلسیت، رس و کلریت نهشته کردهاند. وجود کلسیت پاراژنز همراه با سیلیکاتهای اورانیل بیانگر حمل اورانیم به صورت کمپلکسهای کربنات اورانیل در سیال است.
کنترل باریکۀ الکترون حلقۀ انبارش شتابگر ELETTRA2.0 با استفاده از یادگیری ماشین
صفحه 135-147
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1598.2034
محمدصادق یزدانی؛ سیدفرهاد مسعودی؛ جواد رحیقی؛ سارا داستان
چکیده در دهه اخیر، گامهای قابلتوجهی در پیشرفت فناوری شتابگرهای سنکروترون الکترون (چشمۀ نور)، بهویژه در بهبود کیفیت باریکه، برداشته شده است. این شتابگرها به طور دورهای بازطراحی شده و ارتقا مییابند تا نیازهای علمی در حال تکامل را برآورده کنند. یک جنبۀ حیاتی طراحی آنها کنترل دقیق مدار الکترون و تصحیح هرگونه خطا برای دستیابی به یک باریکۀ الکترون پایدار و در نتیجه باریکۀ فوتون پایدار با درخشندگی زیاد است. یکی از روشهای مورد توجه در این زمینه، استفاده از شبکههای عصبی برای تصحیح موقعیت باریکۀ الکترونی در حلقۀ انبارش است؛ فرایندی که معمولاً بهعنوان کنترل مداری شناخته میشود. در این مطالعه، برای اولین بار یک مدل مبتنی بر معماری شبکۀ عصبی پیچشی برای مدیریت حلقۀ انبارش ELETTRA2.0 (شتابگر چشمۀ نور در ایتالیا) آموزش داده شده است. عملکرد این مدل که مبتنی بر استفاده از فنون یادگیری ماشینی است، حدود ۶درصد بهتر از روش ISVD است، درحالیکه صحت عملکرد آن نسبت به دادههای دنیای واقعی به سختی کاهش مییابد.
بهینهسازی پمپ مولکولار با استفاده از الگوریتمهای فراابتکاری: روش سیکافوس ارتقا یافته
صفحه 148-159
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1604.2038
مسعود خواجه نوری؛ صادق یوسفی نسب؛ سیدجابر صفدری؛ صبا باصیری
چکیده حفظ خلأ در فضای بین روتور و بدنه یک ماشین سانتریفیوژ گازی در حین فرایند گازدهی و غنیسازی حائز اهمیت است. به همین دلیل پمپ مولکولار روی قسمت بالایی بدنه متصل میشود که دارای شیارهایی است که وقتی ذرات در حال حرکت با آن برخورد میکنند با توجه به جهت شیارها، به صورتی منحرف میشوند که مجدداً به درون روتور بازگردند. یکی از روشهای تحلیل جریان گاز درون پمپ مولکولار، حل معادلات جریان با روش سیکافوس و همکاران میباشد که با توجه به کاهش زمان محاسبات، بسیار مفید میباشد. در این مقاله جهت دستیابی به پارامترهای هندسی و عملیاتی بهینه پمپ مولکولار از چهار الگوریتم فراابتکاری استفاده شده است. نتایج نشان میدهد در بین الگوریتمهای فراابتکاری، بهینهسازی با الگوریتم نهنگ گوژ پشت (WOA) بیشترین نسبت تراکم برای پمپ مولکولار ایجاد میگردد. مقدار انحراف متوسط مطلق لگاریتم نسبت تراکم فشار با مقادیر پیشبینی شده توسط روش سیکافوس ارتقا یافته با پارامترهای بهینه، نشاندهنده تطابق بسیار خوب روش تجربی و روش مذکور با الگوریتم فراابتکاری WOA میباشد.
تولید و کنترل کیفی زوج ترانوستیک 132/135La به منظور استفاده در رادیوتراپی هدفمند
صفحه 160-169
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1646.2045
علی شیرپور؛ اصغر حدادی؛ سمانه ذوالقدری؛ سارا وثوقی؛ سعید رجبی فر
چکیده در میان رادیولانتانیدهای نویدبخش، لانتانم-135/132 بهعنوان یک جفت ترانوستیک، دارای مزیتهای خاصی جهت تهیه طیف گستردهای از رادیوداروها است. در این مطالعه، به منظور تولید زوج ترانوستیک 132/135La از طریق برهمکنش natBa(p,x)13xLa، ابتدا محاسبات نظری با استفاده از کدهای هستهای
ALICE-91، TALYS-1.8 و SRIM-2013 انجام شد. سپس هدف باریم طبیعی در سیکلوترون MeV 30 با پرتونهای با انرژی MeV 22/5 و شدت جریان μAh 100 پرتودهی شد. پس از جداسازی لانتانم از هدف پرتودهی شده، خلوص شیمیایی، خلوص رادیوشیمیایی و خلوص رادیونوکلیدی محلول به ترتیب با استفاده از روشهای طیفسنجی جرمی پلاسمای جفتشدۀ القایی، رادیوکروماتوگرافی لایه نازک و اسپکترومتری گاما بررسی شد. نهایتاً اثر افزایش غلظت شلاتور DOTA (1-100 نانومول) در نشاندارسازی شلاتور با لانتانم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار کل یونهای فلزی در محلول نهایی ppm 0/3≥ و خلوص رادیوشیمیایی و رادیونوکلیدی به ترتیب بالاتر از 99% و 99/5% است. نشاندارسازی شلاتور DOTA با لانتانم نشان داد حتی با اضافه نمودن 1 نانومولار از این شلاتور، خلوص رادیوشیمیایی بالاتر از 93% بهدست آمد. این مطالعه نشان داد که امکان تولید و جداسازی رادیوایزوتوپهای لانتانم با کیفیت مورد نیاز برای توسعه رادیوداروهای تشخیصی و درمانی بر پایه لانتانم وجود دارد.
بررسی پارامترهای مؤثر بر بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاهگز با استفاده از فرایند فروشویی اسیدی
صفحه 170-178
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1655.2048
محمد رضایی
چکیده در این پژوهش، بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاهگز به وسیله فرایند فروشویی اسیدی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف بر روی انحلال عناصر نادر خاکی بررسی گردید. نتایج نشان داد که غلظت اسید، درجه حرارت، اندازه ذرات کانسنگ، نسبت مایع به جامد و زمان فروشویی به ترتیب از عوامل مهم در بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ میباشند. درصد بازیابی عناصر نادر خاکی در اسید سولفوریک نسبت به اسیدهای دیگر بالاتر بود. افزایش دما تا 85 درجه سانتیگراد سبب تسریع در انجام واکنش لیچینگ و افزایش بازیابی عناصر نادر خاکی میشود. با افزایش نسبت مایع به جامد تا 2 تماس مؤثر جامد با مایع به دلیل وجود اسید اضافی در محیط واکنش افزایش پیدا میکند، در نتیجه میزان شویش عناصر نادر خاکی بیشتر میشود. درجه حرارت 85 درجه سانتیگراد، زمان 6 ساعت، غلظت اسید سولفوریک 5/1 مولار، نسبت مایع به جامد 2 و اندازه ذرات 150 میکرون در فرایند بهینه فروشویی به دست آمد. در این شرایط، درصد بازیابی عناصر نادر خاکی از کانسنگ چاهگز 95درصد بود.
مقایسه فیلترینگ نوترون سریع کریستال سفایر صفحه 112 تأمین خارج کشور و کریستال سفایر صفحه 111 ساخت ایران
صفحه 179-189
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1665.2051
زهره غلام زاده؛ رضا ابراهیم زاده؛ سجاد شاه ملکی؛ علی بیگانه؛ حمید ضائبی
چکیده کریستالهای فیلتر نوترون به صورت گسترده در صنعت هستهای در رآکتورهای تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرند. از مهمترین این کریستالها میتوان به کریستال سفایر اشاره نمود که توسط چندین کشور با کیفیت مطلوب رشد داده میشود. در این پژوهش، مقایسه عملکرد نوترونی کریستال سفایر ساخت ایران و کریستال تأمین خارج کشور هدف قرار گرفته است. به منظور بررسی قدرت حذف نوترونهای سریع توسط این کریستالهای سفایر از یک چشمه Am-Be در این کار استفاده شده است. همچنین از باریکه نوترون مونوکروماتیک به منظور بررسی تأثیر این کریستالها بر کاهش شدت شار نوترون مونوکروماتیک استفاده شده است. به منظور بررسی دقت کدهای محاسباتی برای شبیهسازی رفتار نوترونی چنین کریستالهای فیلتر نوترونی از کد McStas استفاده شد و نتیجه حاصل از این شبیهسازی با مقدار تجربی موجود مقایسه گردید. مقایسه نتایج تجربی و نتایج منتشر شده در دنیا نشان داد کریستال رشد داده شده داخل کشور با نمونه خارجی بهخوبی رقابت میکند. نتایج تجربی حاصل از این کار نشان داد استفاده از cm 5/2 کریستال سفایر، باریکه نوترون تکفام با انرژی eV 06/0 تنها حدود 5/5% همچنین نوترون سریع با انرژی بیش از keV 200 را در حدود 33% تضعیف میکند. افزایش ضخامت کریستال تا حدود cm 6 نیز موجب تضعیف شدت نوترون سریع تا حدود 60% و نوترون تکفام تا حدود 5/16% میگردد. نتایج این کار نشان داد که اختلاف مقادیر شبیهسازی و تجربی میتواند به فقدان اطلاعات دقیق مورد نیاز مدلسازی کریستال توسط کد محاسباتی مرتبط باشد.
تخمین دز تابشی توکامک ارتقا یافته دماوند و طراحی حفاظ پرتوی ایمن
صفحه 190-197
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1672.2055
سمانه یارمحمودی؛ بنفشه پورشهاب؛ چاپار رسولی
چکیده توکامکها به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین دستگاهها برای دستیابی به همجوشی هستهای، محیطهای پیچیدهای با سطوح بالای تابش هستند. ارتقای این دستگاهها به منظور افزایش بازدهی و مدت زمان حضور پلاسما، لزوماً به افزایش سطوح تابش منجر میشود. از اینرو، تخمین دقیق دز تابشی و طراحی سیستمهای حفاظتی ایمن، از اهمیت ویژهای برخوردار است. توکامک دماوند با پلاسمای هیدروژن خالص، مولد پرتوهای ایکس نرم و سخت میباشد. با داشتن اطلاعات کافی درباره این پرتوهای یونساز غیرمستقیم، میتوان تا حد ممکن از اثرات مخرب آنها جلوگیری کرد. با توجه به برنامه ارتقا و بهروزرسانی توکامک دماوند، زمان پالسهای پلاسما از ms 22 به حدود ms 200 افزایش خواهد یافت؛ این امر باعث افزایش چشمگیر میزان تابشها تا حدود ده برابر در مناطق کاری پرسنل و ناایمن شدن این مناطق از نقطهنظر پرتوگیری کاربران خواهد شد. در این پژوهش دز تابشی مناطق مختلف آزمایشگاه توکامک دماوند ارتقا یافته با توجه به دادههای تجربی موجود تخمین زده شد و مشخصات حفاظهای پرتویی جدید برای ایمنسازی محیط آزمایشگاه توسط کد MCNPX محاسبه گردید. ابعاد حفاظهای مورد نیاز برای دو ماده سرب و بتن محاسبه شد که براساس برآورد هزینه و بررسی محدودیتهای ممکن، هر یک از آنها میتواند جهت پیادهسازی انتخاب شود.
تأثیر پیشیونش بر بهبود عملکرد دستگاه پلاسمای کانونی مدر MTPF2.4kj
صفحه 198-206
https://doi.org/10.24200/nst.2024.1579.2022
سمانه فاضل پور؛ امیر چخماچی دوم؛ علی نصیری
چکیده در این مقاله تأثیر پیشیونش با استفاده از مقاومت شنت 330 مگا اهم بر روی مشخصات عملکردی پلاسمای کانونی نوع مدر با انرژی
4/2 کیلوژول که توسط بانک خازنی 12 میکروفاراد تا حداکثر ولتاژ 20 کیلوولت شارژ میشود، برای گاز هیدروژن ارائه شده است. در این کار مشخصات نشانکهای جریان و مشتق جریان دستگاه در هر دو حالت بدون پیشیونش و با پیشیونش در فشار کاری بهینه 85/0 تور اندازهگیری و مقایسه شد. همچنین پرتوی ایکس سخت گسیلی در هر تخلیه و پرتو یون گسیلی دستگاه در هر تخلیه به ترتیب بهوسیله آشکارساز سوسوزن پلاستیک 102Ne اشعه ایکس و فنجان فارادی در هر دو حالت بدون پیشیونش و با پیشیونش، در فشار بهینه اندازهگیری و بررسی شد. نتایج بهدست آمده از بررسی نشانکهای جریان و مشتق جریان دستگاه نشان میدهد که با وجود پیشیونش از طریق مدار مقاومت شنت، شکستگی در نشانکهای جریان و مشتق جریان، در زمان تشکیل تنگش، با شیب و عمقی به مراتب بیشتر نسبت به شکستگی در نشانکهای جریان و مشتق جریان در زمانی که مدار پیشیونش فعال نیست، دیده میشود. این نتایج به معنی تشکیل تنگش قویتر در حضور پیشیونش از طریق مدار مقاومت شنت بوده و نیز تنگش در نشانکها با وضوح بهتر قابل مشاهده است. از سوی دیگر بررسی و مقایسه دامنه نشانکهای در یافتی از سیستم تشخیصی فنجان فارادی در دو حالت نشان میدهد که در حضور پیشیونش، شدت پرتو ایکس سخت گسیلی دستگاه به مراتب بیشتر از زمانی است که مدار پیشیونش فعال نیست. بنابراین پیشیونش به شکل معناداری موجب افزایش بازده دستگاه پلاسمای کانونی، بهبود شدت پرتو ایکس سخت گسیل شده و افزایش جریان پرتو یونی تولید شده، میشود.