علوم، مهندسی و فناوری هسته ای
سال:1401 | دوره:43 | شماره:1 (پیاپی 99) |تعداد مقالات:20

شرایط محیطی فضا اثرات نامطلوبی بر عملکرد مدارات الکترونیکی دارد. عدم وجود سازوکار همرفت در انتقال حرارت، تأثیرات پلاسما، پرتوهای فضایی و اجرام فضایی از جمله عوامل خرابی یا کاهش عمر تجهیزات به کار گرفته شده در ماهواره ها هستند. در این میان پرتوهای فضایی منشأ بروز آسیب های متنوعی بر مواد و قطعات استفاده شده در ماهواره ها به شمار می روند. یکی از این آسیب ها "دز یون ساز تجمعی" است که یک اثر تدریجی بوده و به مرور زمان منجر به خرابی و کاهش کیفیت و عمر قطعات الکترونیکی می شود. داشتن اطلاعات دقیق از محیط پیرامونی ماهواره این امکان را فراهم می سازد تا با طراحی مناسب و بهینه بر عمر و قابلیت اطمینان آن افزود. دزیمترها ابزار مناسبی برای سنجش پرتوها هستند که متناسب با نوع پرتوی یون ساز و میزان تابش انتخاب می شود. در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با توجه به محیط عملیاتی یک ماهواره، جزییات طراحی، ساخت و تست یک دزیمتر برای سنجش دز یون ساز تجمعی ارایه شود. اساس کار این دزیمتر بر پایه اندازه گیری تغییرات افت ولتاژ ناشی از پرتوهای جذب شده بر روی یک نیمه هادی از نوع RadFET است. صحت عملکرد طرح فوق با ارایه نتایج شبیه سازی و آزمون های عملکردی تأیید می شود. پاسخ سریع، توان مصرفی کم و پایداری حرارتی مناسب، از جمله ویژگی های این دزیمتر است.

افروزش مرکزی یکی از ایده های اصلی گداخت محصورشدگی لختی است و در آن هدف تحت تابش متقارن و یکنواخت باریکه های لیزری قرار می گیرد. مطالعه طراحی لایه های هدف، با استفاده از کدهای هیدرودینامیکی، در بهبود عملکرد هدف و بهره سوخت از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو در پژوهش حاضر، بهینه سازی یک هدف کروی دلخواه با لایه کَندگی پلی استیرن با استفاده از کد هیدرودینامیکی MULTI-IFE مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به خواص فیزیکی قابل توجه الماس، از آن برای بهینه سازی لایه کَندگی استفاده شده است. این هدف تحت تابش باریکه های متقارن لیزر با انرژی کل MJ 7/1 و بیشینه توان حدودی TW 600 قرار گرفت. محاسبات نشان داد که ضخامت بهینه الماس حدود mm 18 است. استفاده از لایه کَندگی الماس سبب می شود که انرژی لیزر جذب شده در سطح هدف حدود 16 % افزایش یابد. افزایش انرژی جذب شده منجر به افزایش حدود 4 % بیشینه دمای یون ها شده و در نتیجه کسر مصرف سوخت حدود 1 % افزایش می یابد. در نهایت بهره سوخت افزایش حدود 9 % را نشان داد.

یکی از روش های مؤثر در درمان سرطان تیرویید، یددرمانی است که در آن بعد از عمل جراحی تیروییدکتومی و یا برداشت بافت تیرویید و به منظور کنترل رشد تومور و جلوگیری از علایم ثانویه بعد از جراحی ید 131 به صورت خوراکی، برای بیماران تجویز می شود. هم چنین با توجه به دزی که ید پرتوزای جذب شده در سلول های سرطانی ایجاد شده در ناحیه تیرویید به فضای اطراف می دهد، ممکن است منجر به عوارض زیادی برای اطرافیان بیمار شوند. در این پژوهش در مرکز ید درمانی درمانگاه افشار یزد، با استفاده از دزیمترهای گرمالیانی 100TLD-مقدار میانگین دز جذبی ناحیه تیرویید روی سطح پوست بعد از 24 ساعت برای دریافت 100 تا mCi 150 ید 131 و دز جذبی عمقی تیرویید در فاصله 7 سانتی متری از پوست که شامل تیرویید و بافت نرم اطراف آن می شود به ترتیب 993/388 و cGy 155/379 و بعد از 48 ساعت به ترتیب 643/350 و cGy 124/343 محاسبه شد. دز اندازه گیری شده در اطراف بیمار و در فاصله های 1 تا 3 متری از آن ها در طول مدت 24 الی 48 ساعت بستری در این مرکز بعد از دریافت ید پرتوزا به طور میانگین cGy 93/30 است که در مقایسه با استانداردهای تعیین شده، احتمال خطر برای اطرافیان بیمار زیاد است. طبق نتایج پژوهش هایی که تاکنون انجام شده است، سن و جنسیت در بروز این بیماری خیلی مؤثر بوده و هم چنین شیوع آن در زنان بیش تر از مردان است. لذا پیشنهاد می شود که پژوهش هایی در زمینه عوامل ژنتیکی و بیماری های زمینه ای شایع در هر منطقه انجام گیرد.

پروتون درمانی به عنوان یک روش پرتودرمانی نوین و با پوشش بهتر هدف در مقایسه با روش های معمول شناخته می شود. در مطالعه حاضر، یک مدل کامل مونت کارلوی GATE توسعه داده شده و سپس برای یک نازل پروتون با پراکندگی دوگانه اعتبارسنجی خواهد شد. به همین منظور، یک نازل درمانی با پراکندگی دوگانه در بسته شبیه ساز GATE مدل سازی شد. همواری و تقارن باریکه پروتونی، دز مؤثر نوترون های ثانویه و عملکرد دزیمتری ارزیابی و مشخص شدند. همواری باریکه پروتونی 6/98 % در لبه دریچه برای اندازه میدان 2cm 7×7 مشاهده شد. نتایج نشان داد اگرچه همواری باریکه در لبه میدان درمانی برای مدل بدون پراکنده ساز دوم اندکی تضعیف می شود، در حالی که برای مدل با پراکنده ساز دوم تقریباً ثابت می ماند. در مقایسه با مدل بدون پراکنده ساز دوم، مدل پراکندگی دوگانه منجر به 3/1 برابر افزایش دز نوترون برای نیکل به عنوان ماده بهینه برای کولیماتور/ دریچه خواهد شد. به علاوه، با استفاده از کدهای GATEو MCNPX، پهنای تعدیل شده باریکه cm 50/3 با لبه انتهایی در عمقی برابر با cm 86/7 در آب شکل گرفت. مدل GATE در توافق قابل قبولی با نتایج MCNPX بوده است. یافته ها نشان می دهند که مدل GATE توسعه داده شده منجر به شبیه سازی سریع و دقیق سامانه پروتون درمانی با پراکندگی غیرفعال می شود.

در این مقاله به بررسی فرایند پشت نگاری لیزری روی زیرلایه های شفاف شیشه و کوارتز پرداخته شده است. برای این منظور لیزر سوئیچ کیو Nd: YAG بر نمونه استیل تابیده شده است. تابش لیزر روی استیل باعث کندگی ماده از سطح آن شده و پلاسمای ایجاد شده در زیرلایه های شیشه و کوارتز نفوذ می کند. اثر این فرایند در هر دو زیرلایه مقایسه شده است. علاوه براین، اثر تعداد پالس و شاریدگی لیزر بر مورفولوژی سطح و میزان و نوع مواد نفوذ یافته در زیرلایه ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با این فرایند می توان میکروکانال هایی با قابلیت کنترل ابعاد (پهنا و عمق) با تغییر شرایط تابش دهی در زیرلایه ایجاد کرد. حضور نانوذرات فلزی روی زیرلایه ها (یون های Fe و Cr کوارتز و یون Fe در زیرلایه شیشه) نتیجه مهم این پدیده است که می تواند روی کاربرد میکروکانال ها تأثیرگذار باشد. شرایط تابش دهی از جمله تعداد پالس، شاریدگی و نرخ تکرار و نیز نوع زیرلایه از عوامل مؤثر بر کیفیت کانال ها و میزان و نوع مواد نفوذ یافته به زیرلایه هستند. پهنای کانال های ایجاد شده در کوارتز بیش تر از پهنای کانال های شیشه بوده و هم چنین میزان و نوع ذرات موجود روی زیرلایه کوارتز از نمونه شیشه بیش تر است. میزان و نوع یون های نفوذیافته در زیرلایه ها توسط طیفی سنجی پراش پرتو ایکس (EDX) و مرئی-فرابنفش (UV-Visible) تعیین شده است. برای بررسی نمایه و پهنای کانال ها از نمایه سنج سطح و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و برای بررسی نوع ترکیبات موجود در فلز استیل از طیف سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF) استفاده شده است.

امروزه مشکلاتی چون تغییرات آب و هوایی کره زمین و پیامدهای آن از جمله وقوع سیلاب ها، خشکسالی ها، ذوب یخچال ها و بالا رفتن سطح آب اقیانوس ها به صورت یک چالش جهانی مطرح هستند و باید به سرعت در جهت مهار این مشکلات اقدام شود. در بسیاری از منابع به جنبه های مثبت کاربرد مواد آلی مثل بیوچار به عنوان نگه-دارنده رطوبت خاک و عناصر غذایی گیاه، کاهنده آب شویی نیترات و انتشار گازهای گلخانه ای اشاره شده است. بیوچار، ترکیب غنی از کربنی است که در اثر پیرولیز مواد آلی طبیعی تولید می شود. در تحقیق حاضر مقادیر صفر درصد بیوچار (1B)، 5/2 درصد بیوچار (2B)، 5 درصد بیوچار (3B) و 5/7 درصد بیوچار (4B)، هم چنین 5/2 درصد کاه گندم (1W) و 5 درصد کاه (2W) به خاک با بافت لوم رسی (1S) و نیز خاک لوم شنی (2S) افزوده شدند. این آزمایش گلدانی بر پایه طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در گلخانه و به روش ردیابی ایزوتوپ N15 انجام شد. در اثر کاربرد بیوچار، زیست توده گیاه و در نتیجه، میزان بازیافت کود نیتروژن افزایش یافت. این افزایش به خصوص در تیمار 4B1S بسیار معنی دار بود (01/0P < ) و تا 35 درصد رسید. کاه باعث شد بهره وری کود نیتروژن در تیمارهای 2W1S و 2W2S به ترتیب 94 درصد و 87 درصد کاهش یابد.

در این کار، معادله زاخاروف-کوزنتسف بورگر برای امواج ضربه غبار-یون-صوتی در پلاسمای غبار چهار مؤلفه ای در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش اختلال کاهشی استاندارد و مدل هیدرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. محیط پلاسمای مورد بررسی، بدون برخورد و شامل الکترون ها و پوزیترون های بدون اینرسی با تابع توزیع فرمی-دیراک، یون های سرد کلاسیکی و ذرات غبار با بار منفی متغیر می باشد. با در نظرگیری یک میدان مغناطیسی خارجی در جهت دلخواه، رفتار امواج ضربه غبار-یون-صوتی با تغییر عبارت مربوط به پتانسیل بوهم (H)، عبارت مربوط به شدت میدان مغناطیسی (Ω, c)، چگالی ذرات غبار (d)، کسینوس جهت گیری میدان مغناطیسی (l) و ویسکوزیته یون ها (η, ˳, )، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی های انجام شده می تواند برای مطالعه مکانیزم فیزیکی انتشار امواج غیرخطی ضربه غبار-یون-صوتی در آزمایشگاه و پلاسمای فضایی یا هرکجا که الکترون ها و پوزیترون های کوانتومی و ذرات غبار وجود داشته باشند، مفید واقع شوند.

مطالعات شتاب دهنده خطی گرادیان بالا از جمله زمینه های جدید حوزه شتاب دهنده ها می باشد. مهم ترین عامل محدودکننده گرادیان میدان الکتریکی در شتاب دهنده های خطی، پدیده شکست رادیو فرکانسی است. مطالعات گسترده ای که در خصوص تأثیر جنس و روش ساخت کاواک ها بر گرادیان قابل دست یابی انجام شده، نشان می-دهند که کاواک های ساخته شده از مس سخت، که عملیات حرارتی بر روی آن صورت نگرفته است، رفتار بهتری در میدان های بالا از خود نشان می دهند. استفاده از روش بریزینگ، به عنوان متداول ترین روش در ساخت کاواک، مستلزم استفاده از کوره های دمای بالا است که موجب نرم شدن ساختار مس می شود. از این رو به کارگیری روش های non-brazing در ساخت کاواک های گرادیان بالا مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس تجربه موفق استفاده از روش انقباضی در ساخت کاواک های پروژه شتاب دهنده خطی در پژوهشگاه دانش های بنیادی، در پژوهش حاضر استفاده از این روش در طراحی و ساخت کاواک های باند S گرادیان بالا پیشنهاد شده است که با جلب همکاری بین المللی دنبال خواهد شد. طراحی رادیوفرکانسی کاواک، بررسی جزیی محدودیت شکست رادیوفرکانسی در آن و طراحی کوپلر در این کار انجام شده است. از جمله نتایج به دست آمده می توان به طراحی شکل و ابعاد مناسب کاواک و کوپلر با هدف افزایش حداکثری گرادیان میدان و دست یابی به میدان MV/m138 و نرخ شکست رادیوفرکانسی کم تر از bpp/m 6-10 در توان ورودی MW 8 و پارامتر 11S برابر dB 60-برای کوپلر اشاره نمود.

با توجه به سهم قابل توجه Grid Related-LOOP (GR-LOOP) در فرکانس ذوب قلب نیروگاه های هسته ای، این تحقیق یک روش ترکیبی جهت شناسایی سناریوهای پساخطای منجر به آن در شبکه ارایه می نماید. در این روش، دنباله های مدل ارزیابی احتمالاتی ریسک با توجه به نتایج شبیه سازی پایداری گذرای سناریوهای پس از خطای اتصال کوتاه-سه فاز در شبکه انتقال متصل به نیروگاه هسته ای، شناسایی و فرکانس وقوع شان تخمین زده می شود. در این مقاله، با توسعه بیش از 2482 دنباله احتمالاتی و شبیه سازی 408 سناریوی پساخطا برای هر نیروگاه هسته ای، فرکانس GR-LOOP در سه نیروگاه موجود، با فرض وضعیت پیش خطای شبکه، مقادیر 4-10×87/5، 4-10×25/6 و 4-10×60/8 در سال کاری محاسبه شده است. بر اساس نتایج، وقوع GR-LOOP برای نیروگاه هسته ای نمی تواند مستقل از پارامترهای شبکه انتقال نظیر طراحی اجزا، پخش بار و پیکربندی پیش خطای آن بررسی شود. عدم قطعیت ناشی از به کارگیری فرکانس متوسط عام GR-LOOP در ارزیابی ریسک، با توجه به عامل فوق و تفاوت احتمالات و دنباله های GR-LOOP برای نیروگاه های هسته ای در نقاط مختلف شبکه، قابل تأمل می باشد. با توجه به ناکارآمدی سایر روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه از یک سو و مزایای روش PSA از سویی دیگر، روش ترکیبی حاضر علاوه بر محاسبه فرکانس GR-LOOP، می تواند برای شناسایی ساختاریافته نقاط ضعف طراحی و اولویت بندی وضعیّت های اضطراری، استفاده شود. ب، اگرچه، توسعه دقیق تر جزییات مدل سازی و ابزارهای محاسباتی برای بهبود آن ضروری است.

استفاده از پرتونگاره های ایکس و نوترونی از کارآمدترین روش ها برای شناسایی عیوب داخلی و ساختار پیچیده اشیا است. با توجه به تفاوت برهم کنش نوترون ها و پرتوهای ایکس با مواد، از روی پرتونگاره ها می توان اطلاعات مختلفی به دست آورد. به علت پراکندگی های نوترون ها و فوتون های ایکس، ابعاد نقطه ی کانونی، نویزهای الکترونیکی و سایر موارد در پرتونگاره های حاصل از این دو روش، کیفیت کاهش یافته و تصاویر مات شدگی دارند. در این تحقیق ضمن بررسی پرتونگاره های ایکس و نوترون، به چگونگی شناسایی آسیب ها و ساختار درونی اشیا و اجسام با آن ها پرداخته شده و روشی برای بهبود کیفیت پرتونگاره ها ارایه شده است. بررسی نشان می دهد که پرتونگاری نوترونی در شناسایی ساختار داخلی مواد با عدد اتمی کم، بسیار خوب عمل می کند و پرتونگاری ایکس برای شناسایی مواد با اتمی بالا مانند اجسام فلزی کارایی خوبی دارند. در این تحقیق برای ارتقای تصاویر و از بین بردن مات شدگی از روش کانولوشن گوسی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با روش حذف زمینه می توان مات شدگی تصاویر را کم کرده و نواحی آسیب و ساختار درونی اشیا را بهتر بررسی کرد. برای ارزیابی از نظر متخصصین استفاده شده که نتایج ارزیابی نشان می دهد که بهبود تصاویر مورد تأیید متخصصین است.

برای بالا بردن عملکرد یک سانتریفیوژ گازی، به تثبیت یک جریان محوری درون روتور نیاز است. شبیه سازی کامپیوتری در دست یابی به جریان محوری مطلوب، اهمیت قابل توجهی دارد. در این پژوهش یک حلگر خاص (ICDB) موجود در نرم افزار اپن فوم برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور سانتریفیوژ توسعه داده شده است. توسعه حلگر ها در نرم افزار اپن فوم با توجه به قابلیت هایی همانند هزینه پایین و متن باز بودن آن بسیار حایز اهمیت است. برای بررسی صحت و دقت این حلگر، مطابق با مطالعه انجام شده توسط گروهی از پژوهشگران، جریان هوا با سرعت بالا روی یک صفحه تخت در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج حاصل از حلگر ICDB، نرم افزار فلوئنت نتایج به دست آمده در مطالعه آن ها حاکی از اعتبار و صحت حلگر ICDB می باشد. سپس با استفاده از حلگر ICDB و نرم افزار فلوئنت شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور در حالت متقارن محوری با در نظر گرفتن عوامل محرک متعدد از قبیل گرادیان دمای دیواره، اختلاف دمای کپ ها، ورود و خروج گاز و محرک مکانیکی اسکوپ انجام شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد برای شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور می توان از حلگر ICDB در اپن فوم استفاده نمود.

اندازه گیری ضرایب توزیع یکی از ضروری ترین تمهیدات در تحلیل ایمنی پسماندگاه ها و مدیریت ایمن پسماند های پرتوزا است. نظر به اهمیت و ویژگی های هسته پرتوزای توریم، در این مطالعه ضریب توزیع توریم در خاک آبرفت پسماندگاه انارک به روش ناپیوسته تعیین شد و دو پارامتر غلظت توریم و دانه بندی خاک مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین رفتار جذبی توریم نیز به روش پیوسته با بررسی اثر غلظت توریم و ارتفاع خاک مطالعه شد. مقدار میانگین ضریب توزیع توریم در خاک مذکور با استفاده از روش ناپیوسته برابر با L/kg 110960 محاسبه گردید. بررسی رفتار جذبی به روش پیوسته حاکی از جذب سطحی بالای توریم در خاک در نتیجه پیوند قوی ایجاد شده بین یون و جاذب بود. نتایج نشان داد که با کاهش اندازه ذرات خاک، ضریب توزیع افزایش می یابد. در خصوص بررسی اثر غلظت در ضریب توزیع توریم، در محدوده آزمایش شده، ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی مشاهده گردید. نتایج به دست آمده در این پژوهش با نتایج سایر مطالعات انجام شده بر روی هسته پرتوزای توریم مقایسه شد که تطابق خوبی را با سایر مطالعات نشان داد.

مدیریت حوادث شدید در نیروگاه های هسته ای از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای مدیریت حوادث شدید نیاز است تا شرایط ترموهیدرولیکی رآکتور هسته ای مورد ارزیابی قرار گیرد. در این مقاله حوادث شدید قطع برق، قطع برق به همراه شکست بزرگ و قطع برق به همراه شکست کوچک در رآکتور WWER1000/V446با کد MELCOR1. 8. 6 ارزیابی می شود. از کد RELAP3. 2SCDAP برای ارزیابی پارامترهای محفظه تحت فشار بهره گرفته شد. هدف از این مطالعه بررسی ترموهیدرولیکی رآکتور در حوادث مذکور به ویژه میزان تولید هیدروژن است. با ارزیابی نتایج مشاهده گردید، حادثه قطع برق بیش ترین مقدار تولید هیدروژن (2150 کیلوگرم) را طی فاز داخلی و خارجی حادثه شدید دارد و بیشینه دمای سوخت زودتر از بقیه حوادث (11800 ثانیه) رخ می دهد. نتایج شبیه-سازی با کدها و نتایج تحلیل گزارش نهایی ایمنی رآکتور WWER1000/V446 تطابق خوبی دارند. با استفاده از نتایج ارایه شده، تحلیل روندحادثه شدید امکا ن پذیر می باشد.

در این مقاله دینامیک پالس لیزری گاوسی پرشدت منتشر شونده در یک پلاسما با گونه های مختلف یونی و با درنظر گرفتن اثرات غیرخطی نیروی پاندرومتیو و نسبیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا تغییرات تابع دی الکتریک پلاسما به دلیل نیروی پاندرومتیو پالس لیزر به دست آمده و سپس با درنظر گرفتن تقریب پیرامحوری، معادلات دیفرانسیل کوپل شده حاکم بر تحول زمانی-فضایی پالس لیزر استخراج شده و به صورت عددی حل شدند. اثرات شدت اولیه لیزر و گونه های یونی یک بار و دوبار یونیده و ترکیب بارهای آن ها بر روی خودفشردگی و خودکانونی پالس لیزر بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش پیوسته شدت اولیه لیزر همواره باعث تقویت خودفشردگی پالس نمی شود بلکه یک بازه برای شدت لیزر وجود دارد که در آن بازه خودفشردگی پالس رخ می دهد و این محدوده شامل یک نقطه بازگشتی شدت است که در آن، پالس بیش ترین فشرده سازی را تجربه می کند. هم چنین بسته به شدت اولیه لیزر، گونه های یونی اثرات غیرخطی که منجر به تحول پالس در پلاسما می شود را تقویت یا تضعیف می کنند.

در این مقاله، دو باریکه پر شدت نسبیتی تحت شرایط مختلف بر پلاسمای کم چگال اعمال شده و تأثیر فاصله دو باریکه از هم و نیز زاویه این دو باریکه نسبت به یک دیگر بر شتاب دهی الکترون ها بررسی شد. شبیه سازی ها نشان داد، زمانی که فاصله دو باریکه صفر است و زاویه نسبی بین آن ها وجود ندارد، گویی بعد از گذشت مدت زمان کافی یک باریکه پر شدت و قدرتمند، کل پلاسما را طی می کند و باعث افزایش طول شتاب دهی الکترون ها و افزایش انرژی جنبشی آن ها می شود. از آن جا که در حالت بهترین برهم نهی سازنده بین پالس ها ایجاد می شود، به صورت طبیعی، الکترون های داغ بیش ترین دما و بیش ترین انرژی قطع را خواهند داشت. از طرفی دیگر، با افزایش فاصله پالس ها، برهم نهی سازنده کاهش یافته (دامنه کل میدان های لیزر کاهش می یابد) و به تبع آن، دمای الکترون های داغ پایین می آید. نتایج نشان می دهد در شرایط و، آهنگ فرسایش پالس و افزایش انرژی جنبشی الکترون ها بیش تر از زوایای غیر صفر است که می تواند به دلیل برانگیزش امواج قوی تر پلاسمایی باشد.

هدف از این مقاله، بررسی امکان استفاده از سوختی با هندسه حلقوی به منظور بهینه سازی آن در رآکتور تحقیقاتی تهران از دیدگاه نوترونی است. در استفاده از سوخت های حلقوی، به دلیل تولید شار بالاتر و راکتیویته بیش تر، نیاز به بارگذاری سوخت کم تری است. بنابراین در این پژوهش، در رآکتور تحقیقاتی تهران از سوختی جدید با هندسه حلقوی جهت جایگزینی با سوخت فعلی که دارای هندسه صفحه ای است، استفاده شده است. این سوخت از لحاظ موادی مشابه با سوخت رآکتور تهران می باشد. برای این منظور، پارامترهای نوترونی قلب شامل ضریب تکثیر مؤثر، راکتیویته، توزیع شار نوترون سه گروهی، ضریب بیشینه توان، ضریب ایمنی راکتیویته، ارزش میله های کنترل، با استفاده از کدهای MCNPX2. 7 و WIMS-CITATION محاسبه شده است. سپس نتایج حاصله این کدها با نتایج گزارش آنالیز ایمنی (SAR) رآکتور تحقیقاتی تهران (TRR) مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که مقدار درصد اختلاف نسبی برای پارامترهای راکتیویته و ضریب بیشینه توان برای رآکتور تیوبلار حاصل از کد MCNPX در مقایسه با نتایج TRR-SAR به ترتیب در حدود 2/0 و 22-درصد می باشد. هم چنین نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که برای رسیدن به راکتیویته معادل قلب اول رآکتور تحقیقاتی تهران یعنی حدود pcm 6916، میزان جرم سوخت قلب تیوبلار تا حدود 17% کاهش می یابد. از سوی دیگر، با استفاده از سوخت حلقوی شار نوترونی در کانال های پرتودهی تا حدود 14% افزایش می یابد. هم چنین با توجه به نتایج این تحقیق، قلب پیشنهادی تیوبلار، قلبی با چیدمان 16 تایی و حداقل 7 بسته 6 تایی میله کنترل جهت رسیدن به معیارهای ایمنی لازم است.

در این پژوهش مقادیر انرژی جنبشی کل (TKE) پاره های شکافت نوترونی ایزوتوپ های پلوتونیوم با کمک مدل نقطه برشی محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده تا پارامترهای موردنیاز در مدل نقطه برشی به دست آیند. بدین منظور، انرژی جنبشی کل پاره های شکافت Pu39، Pu241 و Pu242 که دارای مقادیر تجربی هستند، بررسی شده اند. مقادیر انرژی جنبشی کل پاره های شکافت دیگر ایزوتوپ های پلوتونیوم با کمک مقادیر پارامترهای به دست آمده در مدل نقطه برشی حدس زده شده اند. با کمک نتایج پارامترهای تغییر شکل پاره های شکافت به دست آمده، متوسط انرژی جنبشی کل پاره های شکافت سایر بقیه ایزوتوپ های پلوتونیوم محاسبه شده است. بیش ترین مقدار متوسط انرژی جنبشی کل پاره های شکافت برای ایزوتوپ های پلوتونیوم در حدود MeV 185 است.

در این تحقیق با استفاده از یک آشکارساز ژرمانیم فوق خالص قابل حمل و یک آشکارساز یدورسدیم پیوستار کامپتون کاهش داده شد. در روش داده برداری استفاده شده، به جای استفاده از واحد های الکترونیکی زمان گیری و چیدمان های پیچیده هم فرودی، از روش لیست مد استفاده شد که در آن زمان هر رخداد نیز ثبت می شود. بیش ترین مقدار فاکتور فرونشانی در چشمه سزیوم-137 نقطه ای عدد 38/3 به دست آمد. برای برپایی چیدمان به کار رفته در این تحقیق از واحد های الکترونیک هسته ای آنالوگ استفاده شده و اثبات توانایی روش داده برداری لیست مد در کاهش پیوستار کامپتون در طیف گاما مورد نظر بوده است. در روش داده برداری لیست مد زمان هر رخداد نیز ثبت می شود و بنابراین پس از داده برداری می توان طیف را برای زمان های مختلف بازیابی کرد و نیازی به تکرار آزمایش نیست. با استفاده از این روش نمونه های رادیواکتیو با مقدار فعالیت کم را می توان آشکارسازی کرد.

یکی از روش های مفید برای اندازه گیری ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب رآکتور هسته ای، آزمایش چشمه نوترون پالسی است. نظر به آن که کد محاسباتی MCNPX بر پایه ی روش مونت کارلو بنا نهاده شده است، این کد قادر است رفتار تابع زمان ذرات را در سامانه های ایستا تعقیب نماید. از این قابلیت در این تحقیق استفاده شده و آزمایش چشمه نوترون پالسی در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران شبیه سازی شده است. برای این منظور، سامانه ی قلب رآکتور تحقیقاتی تهران در حالت های مختلف زیربحرانی با استفاده از روش فوق بررسی و در هر حالت ثابت واپاشی نوترون آنی تخمین زده شد. به این ترتیب، با استفاده از ثابت واپاشی نوترون آنی قلب رآکتور، پارامترهای سینتیک قلب رآکتور نیز محاسبه شده اند. مقادیر محاسبه شده دارای تطابق خوبی در مقایسه با نتایج گزارش شده در مراجع می باشند.

با توجه به اهمیت کنترل کیفی دستگاههای پرتودرمانی و امکان تعیین توزیع سه بعدی دز توسط دزیمتر ژل فریک آگاروز، این دزیمتر برپایه محلول سولفات فروس و ژل آگاروز تهیه شد. پاسخ دزیمترهای ژل فریک آگاروز آماده شده تحت تابش گاما تا دز جذبی Gy 20 بررسی شدند. دزیمترهای تهیه شده به روش طیف سنجی ارزیابی شدند. با توجه به اثر غلظت عوامل تشکیل دهنده بر پاسخ دزیمتر ژل فریک آگاروز، ترکیب های مختلف برای رسیدن به حساسیت بهتر و تکرارپذیری بررسی شدند. در این راستا، پاسخ نمونه های دزیمتر در غلظت های مختلف یون فروس، اسید سولفوریک و نشانگر ارزیابی شدند. نتایج نشان دادند دزیمتر ژل فریک آگاروز تهیه شده تا Gy 20 رفتار خطی دارد. هم چنین بهترین ترکیب دزیمتر ژل فریک آگاروز با حساسیت و پایداری بالای دزیمتر به صورت mM 2/0 فروس، mM 25 اسید سولفوریک و mM 15/0 زایلنول تعیین شد.