دوره و شماره: دوره 34، شماره 4 - شماره پیاپی 66، اسفند 1392، صفحه 1-108 

یک روش جدید برای اندازه‌گیری طیف انرژی باریکه‌ی الکترونی

صفحه 1-8

فرهود ضیایی؛ مریم امینی؛ سید مهدی هاشمی

چکیده به منظور محاسبه­‌ی طیف انرژی باریکه­‌ی الکترونی با استفاده از منحنی دز- عمق از یک روش ابتکاری استفاده شد. توزیع دز- عمق باریکه­‌ی الکترونی با انرژی­‌های اولیه‌­ی متفاوت حاصل از یک شتاب­دهنده­‌ی الکترون پس از عبور از یک صفحه‌­ی سربی پراکننده، با استفاده از دزیمتر اتاقک یونش با صفحه‌­های موازی کنترل شونده با کامپیوتر در داخل فانتوم آب اندازه­‌گیری شد. منحنی­‌های دز- عمق حاصل از الکترون­‌ها به عنوان داده­‌های اولیه، برای محاسبه‌­ی طیف انرژی آن­‌ها مورد استفاده قرار گرفت. این طیف، با توجه به این­که منحنی دز- عمق تجربی به دست آمده ترکیبی از منحنی­‌های مشابه الکترون­‌های تک انرژی است، با بهره­‌گیری از روش­‌های ریاضی مبتنی بر اصل برهم نهی محاسبه شد. از طرفی منحنی­‌های دز- عمق برای الکترون­‌های کاملاً تک انرژی به وسیله‌­ی کد محاسباتی 4 EGS محاسبه شد. نتایج برای باریکه­‌های الکترونی با انرژی اولیه‌­ی 8، 12 و 18 مگا الکترون ولت به دست آمد.

بررسی توزیع انرژی و توزیع زاویه‌ای یون‌های نیتروژن دستگاه پلاسمای کانونی 1SBUMTPF به وسیله‌ی آشکارساز ردپای هسته‌ای پلی‌کربنات و با استفاده از ضخامت‌های مختلف صافی آلومینیمی

صفحه 9-14

حامد روحی؛ بهجت قاسمی؛ فریدون عباسی دوانی؛ زهرا شهبازی راد

چکیده توزیع انرژی و توزیع زاویه​ای یون‌های نیتروژن دستگاه پلاسمای کانونی SBUMTPF1 (3.2kJ، 25kV،10.4 µF) با استفاده از آشکارساز ردپای هسته‌ای حالت جامد از نوع پلی‌کربنات مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی ولتاژ کاری دستگاه 23kV بود و از گاز نیتروژن در فشار mbar 0.5به عنوان گاز عملیاتی استفاده شد. هم­چنین از روزنه­‌ی سوزنی 200 و 500 میکرون برای آشکارسازی بهتر یون​ها استفاده شد. با استفاده از روش لایه نشانی، ضخامت‌های مختلفی از صافی آلومینیمی بر روی آشکارسازها نشانده شد. برای تعیین توزیع انرژی یون­‌های نیتروژن، آشکارسازها در فاصله­‌ی cm21.5 و تحت زاویه­ی صفر درجه نسبت به سر آند قرار داده شدند و برای تعیین توزیع زاویه​ای یون​ها از آشکارساز
پلی­کربنات​ با صافی آلومینیمی 1200 نانومتر، در فاصله­‌ی cm10 نسبت به سر آند و تحت زاویه​های ° ، 15، 30، 45 و 60 درجه نسبت به سر آند استفاده شد. فیلم​های آشکارساز توسط یون​های نیتروژن پرتودهی شدند. با استفاده از نرم­افزار SRIM برد یون​های نیتروژن در آلومینیم تعیین شد. هم­چنین ضخامت مناسب صافی آلومینیمی برای ثبت داده​ها با استفاده از آشکارساز پلی­کربنات، در گستره​ی بین 1200 تا 2630 نانومتر به دست آمد.

جذب زیستی اورانیم از محلول‌های آبی با استفاده از سویه‌ی مرجع و بومی قارچ آسپرژیلوس نیجر زنده

صفحه 15-22

صولت ثنا؛ رضا روستا آزاد؛ سهیلا یغمایی

چکیده از دو سویه­‌ی بومی و مرجع قارچ آسپرژیلوس نیجر زنده برای حذف زیستی فلز سنگین اورانیم از محلول‌­های رقیق آبی استفاده شد. تأثیر pH (3-7)، غلظت اولیه­‌ی فلز (10-500 میلی­گرم بر لیتر)، زمان (30 -1440 دقیقه) و زیست توده‌­ی خشک (0.5-5 گرم بر لیتر) بررسی شد. جذب زیستی بیشینه در 5=pH و برابر 82.30 و 74.19 درصد برای سویه‌­ی، به ترتیب، مرجع و بومی به دست آمد. جذب بیشینه در غلظت اولیه­‌ی 500 میلی­گرم بر لیتر اورانیم و برای دو سویه­‌ی مرجع و بومی قارچ به ترتیب، 105 و 143.5 میلی­گرم اورانیم بر گرم زیست توده­‌ی خشک بود. واکنش زیستی، در مدت 60 و 120 دقیقه برای سویه­‌ی به ترتیب، مرجع و بومی به تعادل رسید. ظرفیت جذب بیشینه در مقدار 2 گرم بر لیتر زیست توده­‌ی خشک برای هر دو سویه­‌ی قارچ به دست آمد. مدل لانگمویر داده­‌های به دست آمده برای هر دو سویه‌­ی مرجع و بومی را با R2، به ترتیب، برابر با 0.9972 و 9979/0 به خوبی برازش نمود. با توجه به نتایج به دست آمده می‌­توان نتیجه گرفت که سویه­‌ی مرجع زیست توده­‌ی
زنده­‌ی آسپرژیلوس نیجر نسبت به سویه­‌ی بومی آن توانایی بیش­تری در حذف فلز اورانیم از محلول‌­های آبی دارد.

بررسی پارامترهای سینتیکی فرایندهای استخراج و عریان‌سازی اورانیم (VI) از محیط فسفریک اسید با غشای مایع حاوی دی-2-اتیل هگزیل فسفریک اسید

صفحه 23-32

رضا داورخواه؛ مهدی عسگری؛ بهرام سلیمی؛ پرویز اشتری

چکیده سینتیک انتقال تسهیل شده­‌ی اورانیم (VI) از محیط فسفریک اسیدی به محیط فسفریک اسیدی دیگر در نقش گیرنده به وسیله­‌ی یک غشای مایع کلروفرم حاوی دی-2- اتیل هگزیل فسفریک اسید (HDEPA) به عنوان حامل بررسی شد. اثر غلظت فسفریک اسید در فازهای دهنده و گیرنده، غلظت حامل، نوع حلال، سرعت هم­زدن و دما مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای سینتیکی (ke,ks, tmax, Jmax) واکنش­‌ها در سطح مشترک با فرض دو واکنش درجه­‌ی اول متوالی برگشت‌­ناپذیر، محاسبه شدند. انرژی فعال­‌سازی برای فرایندهای استخراج و عریان­‌سازی به ترتیب، 29.40   و 19.51 kJmol-1  به دست آمد. این مقدارها، بیان­گر آن هستند که سرعت فرایند استخراج یون اورانیل از طریق روند مختلط (سینتیکی و نفوذ) و سرعت فرایند عریان‌­سازی از طریق صرفاً نفوذ کنترل می‌­شود. در شرایط بهینه شده با HDEPA، هر چند با افزایش تری اکتیل فسفین اکسید (TOPO) به فاز غشا به عنوان عامل هم­‌افزا سرعت فرایند استخراج تقریباً ثابت ماند، اما سرعت فرایند عریان­‌سازی به طور چشم­‌گیری کاهش یافت.

جداسازی متوالی اورانیم و توریم از محلول فروشویی کانسار آنومالی 5 ساغند به وسیله‌ی استخراج با حلال

صفحه 33-46

سعید علمدار میلانی؛ بهزاد مراغه میانجی؛ احمد امرا ... ابهری

چکیده استخراج حلالی اورانیم و توریم به منظور تعیین شرایط بهینه­‌ی جداسازی آن­ها در محلول فروشویی سولفوریک اسیدی کانسار آنومالی 5 ساغند با استفاده از استخراج­‌کننده‌­ها­ی تری-n- اکتیل آمین (TOA) و دی-2- اتیل هگزیل فسفریک اسید (D2EHPA) به روش ناپیوسته مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. از روش آرایه‌­های متعامد تاگوچی برای تعیین شرایط بهینه‌­ی جداسازی اورانیم استفاده شد. متغیرهای pH،  غلظت استخراج­‌کننده، زمان و نسبت فاز آبی به آلی (A/O) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استخراج­‌کننده­ی TOA 5%در کروزین با نسبت 1=A/O در pH=1.6 شرایط بهینه برای جداسازی اورانیم در محلول فروشویی کانسار آنومالی 5 ساغند با یک مرحله استخراج را فراهم
می­‌کند. تحت این شرایط میزان بازیابی اورانیم با یک مرحله استخراج 98.7% بود. برای بررسی بیش­تر نتایج حاصل از طرح تاگوچی، اثر عامل‌های مختلف مانند زمان تماس دو فاز، دما، غلظت استخراج­‌کننده و pH به روش متعارف یک متغیر در هر زمان نیز مورد بررسی قرار گرفتند. جداسازی توریم با استخراج­‌کننده­ی D2EHPA 4% حجمی در کروزین در pH=1.5-2 با سه مرحله استخراج به انجام رسید. آزمایش­‌های تعیین سینتیک استخراج توریم و انتقال آن از محلول فروشویی به فاز آلی تحت شرایط تعیین شده نشان داد که این واکنش از مرتبه­‌ی 2 است. شرایط بهینه‌­ی استخراج برگشتی انتخابی اورانیم و توریم از فاز­های آلی باردار، به ترتیب، با نیتریک اسید 0.5 مول بر لیتر و سولفوریک اسید 1 مول برلیتر فراهم شد.

جذب اورانیم (VI) از محلول‌های آبی بر روی نانو زئولیت بتای ساخته شده

صفحه 47-52

عبدالرضا نیلچی؛ سمیه رسولی گرمارودی؛ فاطمه صیدی

چکیده نانو زئولیت بتا با هدف جداسازی اورانیم از محلول‌­های رقیق آبی، در حضور تمپلیت تترااتیل آمونیم هیدروکسید ساخته شده، و با استفاده از تکنیک­‌های XRD, IR, XRF  و SEM مورد شناسایی قرار گرفت. خواص تبادل یونی نانو زئولیت ساخته شده، با محاسبه­‌ی درصد جذب برای اورانیم (VI) به روش ناپیوسته بررسی شد. تأثیر متغیرهای غلظت اولیه، pH محلول و زمان تماس فاز مایع و تبادل­‌گر بر میزان جذب، مطالعه و شرایط بهینه برای عملکرد مطلوب تبادل­گر برای جداسازی اورانیم (VI) تعیین شد. براساس نتایج به دست آمده مطلوب‌ترین شرایط جذب، غلظت اولیه­‌ی 80 ppm، pH=4 و زمان تماس 120 تعیین شد؛ تحت این شرایط، بیشینه­‌ی جذب اورانیم 94% بود.

مدل محاسباتی رفتار گذرای تنظیم‌گر فشار در رآکتورهای آب سبک تحت فشار

صفحه 53-63

مهربان موبد؛ احمد حسینی غفار

چکیده در رآکتورهای آب سبک تحت فشار، تنظیم‌­گر وظیفه­‌ی تنظیم فشار مدار اولیه را به عهده دارد. این تجهیز از نقش بسیار مهمی در ایمنی رآکتور برخوردار است. در این مقاله رفتار پویای تنظیم­‌گر فشار در شرایط گذرا مدل‌سازی شد. در این مدل محاسباتی، تنظیم­‌گر فشار به سه ناحیه­‌ی مختلف تقسیم شد. این نواحی شامل ناحیه‌­ی بخار، ناحیه­‌ی آب اشباع در تماس با بخار و ناحیه‌ای که در آن آب ورودی با آب داخل تنظیم­‌گر فشار مخلوط می‌شود، است. در این مدل‌سازی پدیده‌های انتقال مانند چگالش بخار روی دیواره، چگالش بخار بر اثر اسپری آب سرد، تبخیر و جوشش حجمی سیال و هم­چنین جذب انرژی از طریق گرم‌کن‌ها و تبادل انرژی از طریق دیواره با محیط خارج در نظر گرفته شده و با استفاده از معادله­‌های پایستگی جرم و انرژی و معادله‌­ی حالت، فشار، سطح آب و دمای هر یک از نواحی محاسبه شد. مدل محاسباتی به صورت یک بسته نرم‌افزاری تهیه شد که توانست شبیه‌­سازی تمامی فرایندهایی که در یک تنظیم­‌گر فشار می‌تواند رخ دهد را به سهولت انجام دهد. با استفاده از این نرم‌­افزار می‌توان فرایندهایی شامل روشن و خاموش کردن گرم‌کن‌ها، اسپری نمودن آب، تزریق و تخلیه‌­ی آب و هم­چنین باز کردن شیر اضطراری تخلیه‌­ی بخار برای کاهش فشار را به صورت دستی و یا از طریق سناریوهای از پیش تعیین شده انجام داد. از نتایج آزمایش­‌های انجام شده در دانشگاه MIT بر روی یک تنظیم­‌گر فشار در فرایندهای تزریق آب، تخلیه‌­ی آب، تخلیه پس از تزریق آب، برای اعتبارسنجی مدل محاسباتی استفاده شد.

تولید آمونیم اورانیل کربنات از آمونیم دی‌اورانات تولید شده از محلول اورانیل فلورید

صفحه 64-76

کاظم فاطمی؛ محمدرضا رضوانیان‌زاده؛ حیدر پاشائی؛ مهدی ترکش اصفهانی

چکیده روشی ساده برای تولید آمونیم اورانیل کربنات (AUC) از محلول اورانیل فلورید، اما مؤثر برای بازیابی اورانیم از پس­آب آمونیم اورانیل کربنات ارایه شد. در این روش، ابتدا اورانیم محلول به شکل آمونیم دی­اورانات (ADU) با بازده %99.99  با آمونیاک رسوب داده شد. سپس بخش اعظم یون‌­های فلوئور با سرریز کردن محلول از روی رسوب از اورانیم جدا شد. آن­گاه با افزودن محلول آمونیم کربنات به دوغاب این رسوب، ترکیب آمونیم اورانیل کربنات با بازده بالا تهیه شد. در ادامه اورانیم موجود در پس­آب آمونیم اورانیل کربنات نیز به شکل آمونیم دی­اورانات با بازده بالا بازیابی شد، به طوری­که غلظت اورانیم در پس­آب به زیر 1 میلی­گرم بر لیتر کاهش یافت. دوغاب آمونیم
دی­اورانات حاصل در این مرحله به ظرف واکنش برگشت داده شد و چرخه­‌ی بعد برای تولید آمونیم اورانیل کربنات آغاز شد. در این بررسی اثر غلظت NH4+ ، نسبت مولی CO32-/UO22+ ، دما و غلظت اورانیم در دوغاب آمونیم دی­اورانات بر بازده رسوب­گیری و خواص پودر آمونیم اورانیل کربنات مطالعه شد. نتایج نشان­گر آن است که یون­‌های NH4+تنها بر میزان جداسازی یون­‌های فلوئور و بر بازده تأثیرگذار بود. در مقابل، اثر افزایش غلظت اورانیم در دوغاب آمونیم دی­اورانات بر بازده رسوب آمونیم اورانیل کربنات، و نیز اثر افزایش غلظت اورانیم در پس­آب آمونیم اورانیل کربنات بر بازیابی اورانیم از این پس­آب از مهم­ترین عامل­‌های تأثیرگذار تشخیص داده شدند. در نسبت مولی برابر 8 برای
 CO32-/UO22+، افزایش اندازه­‌ی ذرات بلورهای آمونیم اورانیل کربنات با میانگین 121 میکرون بیشینه بود. الگوی پراش پرتو ایکس و ریزنگار الکترونی پودر آمونیم اورانیل کربنات تولید شده مشخصه‌­ی تشکیل ترکیب استوکیومتری آمونیم اورانیل کربنات و پدیده­‌ی بلورینگی بود.

غنی‌سازی ایزوتوپ 54Fe به روش جداسازی الکترومغناطیسی ایزوتوپ‌ها

صفحه 77-81

ضرغام اسدالهی؛ محمدرضا قاسمی؛ علی هاشمی‌زاده عقدا؛ پروین سرآبادانی؛ هوشنگ بختیاری؛ سیدمحمود محاطی؛ هوشیار سیدی؛ حسین صدری؛ معصومه شربتداران

چکیده برای جمع‌آوری ایزوتوپ‌های آهن، پاکت‌های مسی و صفحه­‌ی جلویی گرافیتی جمع­‌کننده، طراحی و ساخته شد. پس از انتخاب و آماده­‌سازی ماده­‌ی اولیه، پارامترهای الکتریکی چشمه­‌ی یونی و آهن­ربای الکتریکی تعیین شدند. طیف جرمی ایزوتوپ‌های آهن توسط ثبات ثبت شد. ایزوتوپ 54Fe انباشته شده در پاکت‌ ابتدا استخراج و سپس با روش‏‌های الکترولیز، استخراج با حلال و رسوب‏‌گیری تخلیص شد. خلوص شیمیایی و ایزوتوپی 54Fe ، به ترتیب، با طیف­‌سنجی نشر اتمی- پلاسمای جفت شده­‌ی القایی (ICP-AES) و طیف­‌سنج جرمی یونش گرمایی (TIMS) تعیین شد. با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) تشکیل 54Fe2O3 تأیید شد.

طراحی و ساخت تحلیل‌گر بس‌کاناله با قابلیت ارتباط با رایانه از طریق درگاه همه‌گذر (USB)

صفحه 82-93

پروین حریت پژوه؛ یاشار وثوقی؛ سیدرضا هادیان امرئی

چکیده یک تحلیل‌­گر بس‌­کاناله برای جمع‌­آوری و نمایش ارتفاع تپ خروجی تقویت­‌کننده با امکان ارسال داده­‌ها از طریق درگاه همه‌­گذر به رایانه طراحی و ساخته شد. تراشه­‌ی مبدل قیاسی به رقمی از نوع خطی با حداکثر قدرت تبدیل 20 میلیون علامت بر ثانیه به همراه یک آرایه­‌ی درگاه برنامه­‌پذیر میدانی (FPGA) در بسامد MHz12 برای جداسازی تپ خروجی تقویت­‌کننده مورد استفاده قرار گرفت. آرایه‌­ی درگاه برنامه‌­پذیر میدانی علاوه بر کنترل تحلیل‌­گر، ارسال داده­‌های خروجی به درگاه همه‌­گذر را نیز انجام می‌­دهد. جمع‌­آوری و ارسال داده­‌ها به رایانه از طریق درگاه همه‌­گذر با سرعت انتقال 921600 بیت بر ثانیه انجام می‌­شود. کوچک‌­تر شدن اندازه­‌ی سیستم و کاهش هزینه­‌ی ساخت آن، به عنوان نتیجه‌­ای از تابع منطقی اجرا شده در آرایه­‌ی درگاه برنامه­‌پذیر میدانی با موفقیت انجام شد. برنامه‌­ای در محیط نرم‌­افزار Lab-View تهیه شد که ذخیره­‌سازی، تحلیل و نمایش داده­‌ها را به صورت طیف انرژی در 4096 کانال در رایانه نمایش می‌­دهد. عملکرد کل سیستم با آشکارساز یدور سدیم ("3×"3) جفت شده به لوله­‌ی تکثیر کننده­‌ی فوتونی (PMT)، با چشمه­‌های استاندارد Cs137 و Co60 مورد آزمایش قرار گرفت. قدرت تفکیک انرژی برای چشمه­‌ی Cs137 در انرژی keV662 کم­تر از %7.6 و انتگرال غیرخطی ±0.45%  محاسبه شد. در آزمایشی مشابه برای چشمه‌ی Co-60 قدرت تفکیک در انرژی 1.17MeV ، 6.64% و در 1.32MeV ، 6.16%  به دست آمد.

اندازه‌گیری پارامترهای کنترل کیفی آشکارساز تصویری Gd2O2S:Tb3+

صفحه 94-100

مریم نظری؛ حسین زمانی زینلی؛ نرجس آباقری مهابادی

چکیده این مقاله مرحله­‌های مختلف طراحی، ساخت و بهینه­‌سازی مدل آزمایشی سیستم فلورسکپی صنعتی که بر پایه‌­ی آشکارساز سوسوزن Gd2O2S:Tb3+و با استفاده از تصویربرداری با لامپ پرتو ایکس kV200 و با جریان بیشینه­‌ی mA18 کار می­کند، را گزارش می‌­کند. به منظور بررسی عملکرد درست سیستم ساخته شده، تصویربرداری­ از مواد گوناگون، در ولتاژها و  فاصله­‌های مختلف انجام و کیفیت تصویر به دست آمده،  با استفاده از پارامترهای کنترل کیفیت کنتراست و توان تفکیک (FWHM) نمودارهای شدت روشنایی عنصرهای تصویر تعیین شد. نتایج حاصل از تحلیل تصویر، نشان­‌دهنده­‌ی این است که با ولتاژ مولد پرتو ایکس بین 80 تا 120 کیلو ولت و فاصله‌­ی بین منبع پرتو و آشکارساز  1.5متر، تصویر با بهترین کیفیت حاصل می‌­شود. در این شرایط بهترین کنتراست تصویر % 93.04 و توان تفکیک  4.03 عنصر تصویر (0.57 میلی­متر) است. لازم به ذکر است که پارامترهای کنتراست و توان تفکیک در ولتاژهای مختلف بسیار نزدیک به یک­دیگر است. بنابراین، این سیستم قابلیت استفاده درولتاژهای مختلف را دارا است.

اثر گران‌روی و چگالی بر حباب‌زدایی از مذاب‌های شیشه‌های سربی و آهک سوددار

صفحه 101-108

رفیع‌علی رحیمی؛ امیر حمیدی

چکیده شیشه‌­ی سیلیکات سرب حاوی %70 وزنی سرب اکسید تحت عملیات حرارتی قرار گرفته در زمان و دماهای مختلف با مذاب شیشه­‌ی آهک سوددار معمولی، مورد مقایسه قرار گرفت. نمونه­‌هایی از پودر شیشه­‌ی سربی درون بوته­‌های آلومینایی به وزن 50 گرم در دماهای 900، 950، 1000، 1050 و C˚1100 و در زمان­‌های 15، 30 و 45 دقیقه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. یک نمونه‌­ی پودر شیشه‌­ی معمولی در دمای C˚1400 در مدت 5 ساعت ذوب و درون قالب فولادی ریخته­‌گری شد. تأثیر گران­روی و چگالی مذاب بر روی سرعت صعود حباب درون مذاب­‌های شیشه‌­ی سربی و آهک سوددار مورد بحث قرار گرفت. با استفاده از اندازه­‌گیری­‌های چگالی کلی شیشه (حباب با شیشه)، چگالی شیشه­‌ی بدون حباب و میانگین اندازه‌­ی حباب، حجم کلی حباب و نحوه­‌ی تغییرات حجم و تعداد حباب در دما و زمان‌­های مختلف برای شیشه­‌ی سربی تعیین شد. در مذاب شیشه­‌های سربی، سرعت
حباب‌­زدایی متأثر از کاهش ضخامت لایه­‌ی پرحباب در بالای مذاب است. لذا سرعت کاهش تعداد حباب این لایه در زمان و دماهای مختلف به عنوان معیاری برای بررسی سینتیک
حباب‌­زدایی مورد بررسی قرار گرفت.