شماره ركورد
24983
شماره راهنما
NUC2 230
عنوان
امكان سنجي انجام آناليز فعالسازي نوتروني چرخه اي در راكتور مينياتوري اصفهان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي هسته اي - كاربرد پرتوها
دانشكده
فيزيك
تاريخ دفاع
1404/04/25
صفحه شمار
91 ص.
استاد راهنما
دكتر بابك شيراني بيدآبادي , دكتر محمد حسين چوپان دستجردي
استاد مشاور
دكتر جواد مختاري
كليدواژه فارسي
آناليز فعالسازي نوتروني چرخه اي , ايزوتوپ كوتاه عمر , راكتور مينياتوري چشمه نوترون اصفهان , پاسخ تجمعي آشكارساز , طيف پرتوي گاما، , نسبت سيگنال به نويز , خطاي نسبي، , آرد برنج , سلنيوم.
چكيده فارسي
چكيده
آناليز فعالسازي نوتروني چرخهاي (Cyclic Neutron Activation Analysis – CNAA) بهعنوان يكي از پيشرفتهترين روشهاي غيرمخرب براي شناسايي ايزوتوپهاي كوتاهعمر، داراي پتانسيل بالايي در آناليز نمونههاي پيچيده با دقت بسيار بالا است. در اين تحقيق، امكانسنجي و كارايي اين تكنيك در راكتور تحقيقاتي مينياتوري اصفهان (MNSR) با هدف توسعه ظرفيتهاي تحليلي اين مركز مورد بررسي جامع قرار گرفت.
در ابتدا، مروري بر روشهاي كلاسيك و نوين اندازهگيري عناصر از جمله تكنيكهاي الكتروشيميايي، طيفسنجي اتمي (AAS)، طيفسنجي گسيل نوري با پلاسماي جفتشده القايي (ICP-OES)، فلورسانس پرتو ايكس (XRF) و روشهاي هستهاي نظير NAA و PGNAA صورت گرفت. سپس موقعيت ويژه CNAA در تحليل ايزوتوپهاي كوتاهعمر مورد تأكيد قرار گرفت و زمينه نظري براي توسعه آن در راكتور MNSR فراهم شد. در ادامه، شناسايي و معرفي اجزاي آزمايشگاهي، ويژگيهاي فني راكتور MNSR، طراحي چرخههاي پرتودهي، بررسي زماني مراحل واپاشي و انتقال، ويژگيهاي آشكارساز HPGe، و نيز تحليل كمي به روشهاي مطلق و نسبي انجام شد. با استفاده از معادلات نظري پاسخ تجمعي و مدل تحليلي SNR، تأثير عوامل مختلف از جمله زمان پرتودهي، زمان شمارش، زمان انتقال و تعداد چرخه بر نسبت سيگنال به نويز براي ايزوتوپ هدف(_ ^77m)Seبررسي شد. سه ماتريس استاندارد شامل آرد گندم، آرد برنج و گلوتن گندم بهعنوان نمونههاي مرجع انتخاب و بررسي شدند.
آزمايشهاي تجربي با استفاده از سيستم پنوماتيكي انتقال نمونه در راكتور مينياتوري اصفهان انجام شد. نمونهها در چندين چرخه پرتودهي و شمارش شده و طيفها با روشهاي مجزا و نيز به صورت تجميعي آناليز شدند. تحليل دادههاي طيفي نشان داد كه با افزايش تعداد چرخهها، نسبت سيگنال به نويز بهطور چشمگيري افزايش يافته و خطاي اندازهگيري كاهش مييابد. قله فوتوپيك keV 9/161 مربوط (_ ^77m)Seبه با دقت خوبي در اكثر نمونهها تشخيص داده شد. اندازهگيري غلظت سلنيوم در نمونههاي استانداردNIST-SRM 1567 ،"NIST-SRM 1568" و "NIST-SRM 1569" نمونههاي غذايي (برنج عنبربو، طارم، هندي) انجام و مقادير بهدستآمده با مقادير استاندارد مرجع مقايسه گرديد. همچنين تحليل طيفها نشان داد كه تكنيك CNAA قابليت شناسايي ايزوتوپهاي بسيار كوتاهعمر مانند (_ ^19)Oرا نيز دارد.
نتايج اين پژوهش نشان داد كه استفاده از تكنيك CNAA در راكتور تحقيقاتي MNSR اصفهان نهتنها از نظر فني كاملاً امكانپذير است، بلكه ميتواند به عنوان روشي دقيق، سريع و مكمل در كنار NAA معمولي مورد استفاده قرار گيرد و برتري CNAA نسبت به روش سنتي NAA در براي ايزوتوپهاي كوتاهعمر اثبات شد.
نتايج حاصل از اين پژوهش در شناسايي عناصر كمياب با حساسيت بالا، گامي مهم در جهت ارتقاي قابليتهاي آناليز عنصري در اين مركز و پاسخگويي به نيازهاي صنعت، كشاورزي، بهداشت و پژوهشهاي علمي كشور خواهد بود.
كليد واژهها: آناليز فعالسازي نوتروني چرخه اي، ايزوتوپ كوتاه عمر، راكتور مينياتوري چشمه نوترون اصفهان، پاسخ تجمعي آشكارساز، طيف پرتوي گاما، نسبت سيگنال به نويز، خطاي نسبي، آرد برنج، آرد گندم. سلنيوم.
كليدواژه لاتين
Cyclic Neutron Activation Analysis , Short-lived isotopes , Miniature Neutron Source Reactor (MNSR), , Cumulative detector response , Gamma-ray spectrum , Signal-to-noise ratio (SNR) , Relative error , Rice flour , Wheat flour , Selenium
عنوان لاتين
Feasibility study of performing Cyclic Neutron Activation Analysis in Isfahan Miniature Reactor
گروه آموزشي
مهندسي هستهاي
چكيده لاتين
Abstract
Cyclic Neutron Activation Analysis (CNAA) is recognized as one of the most advanced non-destructive techniques for identifying short-lived isotopes, offering high potential for the precise analysis of complex samples. In this study, the feasibility and effectiveness of implementing CNAA in the Miniature Neutron Source Reactor (MNSR) of Isfahan were comprehensively investigated, aiming to expand the analytical capabilities of this research facility.
Initially, a structured review of classical and modern elemental analysis methods was presented, including electrochemical techniques, Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), X-ray Fluorescence (XRF), and nuclear techniques such as NAA and PGNAA. The unique role of CNAA in analyzing short-lived isotopes was highlighted, establishing the theoretical foundation for its implementation at MNSR.
Subsequently, the laboratory components, technical specifications of the MNSR reactor, irradiation cycle design, timing of decay and transfer processes, HPGe detector characteristics, and both absolute and relative quantitative analysis methods were introduced. Using theoretical equations for cumulative detector response and analytical models for the signal-to-noise ratio (SNR), the effects of various parameters—including irradiation time, counting time, transfer delay, and number of cycles—on the SNR for the target isotope (77mSe) were evaluated. Three standard reference matrices (wheat flour, rice flour, and wheat gluten) were selected and studied as representative samples.
Experimental tests were conducted using the pneumatic sample transfer system in the Isfahan MNSR. Samples were irradiated and counted over multiple cycles, and the resulting gamma spectra were analyzed both separately and cumulatively. Spectral data analysis demonstrated that increasing the number of cycles significantly enhanced the SNR and reduced measurement uncertainty. The 161.9 keV photopeak of (77mSe) was clearly detected in most samples. The selenium content in standard materials (b06, b07, and b08 SRMs) and food samples (Anbarbo rice, Tarom rice, and Indian rice) was measured and compared with reference values. Furthermore, spectral analysis revealed the capability of CNAA in detecting ultra-short-lived isotopes such as (19O).
The results confirmed that CNAA is not only technically feasible in the MNSR of Isfahan but also an accurate, fast, and complementary method alongside conventional NAA. The superior performance of CNAA for short-lived isotope analysis was conclusively demonstrated.
This research represents a significant step toward enhancing the elemental analysis capabilities of the Isfahan MNSR, supporting the analytical needs of various sectors including industry, agriculture, healthcare, and academic research.
Keywords:Cyclic Neutron Activation Analysis (CNAA), Short-lived isotopes, Miniature Neutron Source Reactor (MNSR), Cumulative detector response, Gamma-ray spectrum, Signal-to-noise ratio (SNR), Relative error, Rice flour, Wheat flour, Selenium.
تعداد فصل ها
5 فصل
فهرست مطالب pdf
145189
نويسنده