فیزیک جهان هستی و نجوم در قرآن

يكي از مسائل مهم در زمينه بكارگيري تكنولوژي هسته اي و استفاده از انرژي هسته‌اي توليد شده و همچنين بازيابي سوخت‌هاي مصرفي در نيروگاههاي اتمي برر سي، كنترل، جمع آوري، نگهداري، آمايش، تثبيت و بالاخره دفن پسمانهاي مواد راديواكتيو (كه به صورت مايع، جامد و گاز توليد مي شوند) مي باشد.

اين پسمان‌ها با مقادير مشخصي، در نتيجه فعاليت مراكز تحقيقاتي، پزشكي، صنعتي و عمدتاً چرخة سوخت‌هاي هسته‌اي توليد مي گردد كه بايستي  با روش هاي صحيح و منطبق با استاندارهاي آژانس بين المللي  انرژي (IAEA) ،  كنترل و جمع آوري شده و پس از‌ آمايش، دفن و دورريزي  شوند.

آمايش پسمانهاي مايع در تأسيسات پسمانداري به روش هاي گرماتوگرافي، تبادل يوني، هم رسوبي، رسوب گيري و تبخير انجام مي گيرد.  از اين روشها مي‌توان بطور مستقل براي رفع آلودگي و كاهش حجم پسمانها با توجه به نوع راديونوكلوئيدها، ميزان اكتيويته، در تركيب شيميايي آن استفاده كرد. راديونوكلوئيدها را پس از جداسازي  از پسمان مايع كه با كاهش حجم بالايي همراه است، جهت عدم ورود آنها به محيط زيست و آبهاي  زيرزميني در سيمان، قير و شيشه تثبيت مي كنند. اين پسمانها محتوي راديونوكلوئيدها با نميه عمر بالا و متوسط بوده كه بيشترين مقدارر آن در بازفرابري سوخت‌هاي مصرف شده ايجاد مي شود.

بعلت سميت شديد راديوبيولوژيكي راديونوكلوئيدهاي موجود در اينگونه پسمانها آمايش و جامد سازي جهت جلوگيري از پخش آنها به محيط زيست ضرروي بنظر مي‌رسد. مهمترين راديونوكلوئيد موجود در پسمانهاي مايع حاصل از بازفرابري سوخت‌هاي مصرف شده در راكتور سزيم – 137 مي‌باشد. اين راديونوكلوئيد ضمن شكافت هستة اورانيم – 235 با راندمان 26/6 درصد در سوخت هسته‌اي توليد مي‌شود. حلاليت آن در  آب بي اندازه بالاست و درصد آلودگي آبهاي جاري زيرزميني نسبت به اين راديونوكلوئيد از طريق چرخة مواد غذايي مي تواند داخل بدن انسان شده، عوارض ناگواري را بوجود آورد.
ما در اين پژوهش ضمن اشاره مختصر به روشهاي آمايش و تثبيت پسمانهاي هسته‌اي به روشهاي مناسب از جمله روش كروماتوگرافي جداسازي سزيم – 137 از پسمان مايع بمنظور تثبيت اين راديو نوكلوئيد و جلوگيري  از مهاجرت  آن  به محيط زيست خواهيم پرداخت.
 

گردآورندگان:

1-ايرج بيات، دكتراي راديوشيمي

2-  سيدحسين اميدياني، دكتراي فيزيك هسته‌اي

اورانيوم به عنوان يك فلز قيمتي و استراتژيك نقش مهمي را در توليد انرژي در نيروگاههاي اتمي دارا مي‌باشد. براي كانه‌‌آرايي و تعيين غلظت اورانيوم در سنگ معدن از روشهاي مختلفي استفاده مي‌شود كه مهم‌ترين آنها روش اسپكتروفتومتري، فلوريمتري، ايكس‌ري فلورسانس، تجزيه به طريق فعال‌سازي نوتروني و طيف‌سنجي آلفا مي‌باشد. در بين اين روشها روش طيف‌سنجي آلفا از دقت و حساسيت بي‌اندازه بالايي برخوردار است. با اين روش ميتوان غلظت اورانيوم را در سنگ معدن و نمونه‌هاي زيست محيطي در گسترة 10-10-10-18 گرم‌به‌گرم به خوبي تعيين مقدار كرد. ناخالصي‌هاي فلزي در اين روش ايجاد مزاحمت مي‌كند كه بايد از اورانيوم توسط روش استخراج مايع‌از‌مايع يا روش تبادل يوني جداسازي شود. سپس عنصر جداسازي شده بر روي پلانشت فولاد ضدزنگ الكترود پوزيت (رسوب‌گيري الكتريكي) مي‌شود.

نمونه و نمونه شاهد پس از تعيين راندمان دستگاه بوسيله آشكارساز Silcon Gold Surface Barrier Detectors اندازه‌گيري و غلظت آن با استفاده از اورانيوم 232 به عنوان استاندارد محاسبه مي‌گردد.

گردآورندگان:

1-ايرج بيات، دكتراي راديوشيمي

2-  سيدحسين اميدياني، دكتراي فيزيك هسته‌اي

by Dr.Seyed Hossain Omidiani & Dr.Iraj Bayat

Introduction:

Development in nuclear technology has made the issue of treatment the liquid wastes derived from unclear energies cycle one of the most fundamental problem under consideration in waste producing centers.

Radioactive wastes constitutes a major part of inevitable product in producing electric energy derived from nuclei fission in research radioactive and unclear PowerStation. Radioactive wastes in this installation are produced in liquid, solid and gaseous forms.

These wastes are impurity and polluted with radioactive substances and matters and the most amount of which is gained in nuclear energies cycle in terms of radioactivity content in the process of consumed energies recovery while segregating operation of uranium and plutonium. If these radio isotopes are released into environment or eco systems, they will create irretrievable damages for human and all other organisms.

The aim to accomplish this research plan is to segregate radio-nuclide from the cycle of nuclear energies to keep environment and eco system healthy.

چكيده :
پسمانهاي مواد راديواكتيو ساطح كننده پرتوهاي يونساز مي باشد و در صورت داخل شدن به محيط زيست مي توانند آنرا شديداً آلوده نمايند. هدف از انجام اين طرح پژوهشي آمايش پسمانهاي مايع، جامد و گاز شكل به روشهاي رسوب گيري تبخير، تبادل يوني و جذب بر روي جاذب هاي مناسب مي باشد.
در بين راديو از نوكلوئيدهاي كه درجريان پسمان ضمن شكافت هسته اورانيوم 235  يا پلوتونيوم 239  حاصل مي شود استرانسيوم 90  و سزيم 137  نيز وجود دارند. استرانسيوم با شباهت زيادي كه به كلسيم دارد چنانچه از نظر آلودگي داخل بدن انسان شود جاي كلسيم نشسته و با ساطح كردن پرتو بتا كليه آب بدن انسان را راديوليز كرده و تبديل به هيدروژن و آب اكسيژنه مي كند كه اين دو تركيب را سمي كشنده براي بدن انسان شناخته شده اند سزيم 137  يكي ديگر از راديونوكلوئيدها مسئله زا است كه با نيمه  عمر 1/30  سال و راندماني در 02/6  ضمن شكافت هسته بصورت كنترل در راكتوراتمي و بصورت غيرقابل كنترل در انفجارات هسته اي و حوادث ناگوار هسته اي مانند حادثه چرنوبيل روسيه و هاريسبورگ امريكا، سزيم از طريق ذرات معلق در هوا به محيط زيست مهاجرت مي‌كند. با توجه به نيمه عمر اين راديونوكلوئيد آلودگي محيط زيست را در طول مدتي به بيش از چهارصد سال بوجود مي آورد.

گردآورندگان:

1-ايرج بيات، دكتراي راديوشيمي

2-  سيدحسين اميدياني، دكتراي فيزيك هسته‌اي

پسمان هاي راديواكتيو بر اثر آلودگي مواد جامد يا مايعات با راديونوكلوييدها يا توسط اكتيو شدن آنها به وسيله نوترون در رآكتور توليد مي‌شود. بسته به مقدار اكتيويته اندازه‌گيري شده (كه بر حسب كوري در واحد حجم يا متر مكعب بيان مي‌شود) پسمان هاي راديواكتيو را طبق اكتيويته ويژه آنها به صورت زير طبقه بندي مي نمايد.

1ـ پسمان هاي با اكتيويته ضعيف Low Active waste با اكتيويته اي كمتر از .0.1Ci/m3

2ـ پسمان هاي بسيار اكتيو متوسط Medium Active با اكتيويته اي بين .0.1-104Ci/m3

3ـ پسمان هاي بسيار اكتيو High Active Waste (HAW) با اكتيويته اي بيشتر از  .104Ci/m3 علاوه بر طبقه بندي فوق كه براساس ميزان اكتيويته در نظر گرفته شده است، دسته بندي ديگري نيز مطابق شكل فيزيكي پسمان به صورت زير وجود دارد.

پسمان مايع

پسمان جامد

پسمان گازي شكل

زباله هاي اتمي آلاينده هايي هستند كه از منابعي مانند انفجار سلاحهاي هسته اي در جو زمين، مواد خروجي از تاسيسات هسته اي، مواد راديو اكتيو آزاد شده از كشتيها و زير درياييهاي هسته اي، دفع پسمانهاي پرتوزا در دريا، بروز حوادثي نظير چرنوبيل، مفقود شدن چشمه هاي پرتوزا و سوختن ماهواره هايي با سوخت عناصر راديو ايزوتوپ وارد محيط‌زيست مي شوند.

  Radioactive waste materials release ionized rays and if the rays penetrate in environment, they cause serious pollution. The goal of this research project  is to study processing  the liquid, solid and gas waste materials by using sedimentation, evaporation, ionic exchange and absorption on suitable absorbers methods. Sternidium 90 and Cesium 137 are also among  nucleotide which are obtained  in the process of fission of Uranium 235 or plutonium 239 nucleotide. Stransium is very much similar to calcium and if it enters into human body as a contamination, it takes the place of calcium and by  radiating Beta ray, dialysis   entire water in the human body and change it into hydrogen and oxygenated water, both known as a poisonous composition for human being. Cesium  137 is another  problematic radionuclide  with 30.1 years half-life and 6.02  output (sedimentation) in the course of nuclear fission  in  controlled form in a  nuclear reactor and in uncontrolled form in nuclear explosions- in   tragic nuclear incidences such as Chernobyl in Russia and Harrisburg in United States. Cesium migrates into environment as suspended particles. With respect to the half-life of this radionuclide, the environment stays contaminated for four hundred years.

Iraj Bayat, Ph.D. Faculty Member, Retired from Iran Atomic Energy Organization

Seyed Hossein Omidiani, Ph.D., Associate member of Physics Association and Solar Energy  Association of Iran

بررسي رفتار پلوتونيوم در محيط زيست و اندازه گيري آكتيويته آن در رسوبات دريا به يك روش سريع و حساس آناليز كه به وسيله آن بتوان در مورد اندازه گيري كليه نمونه هاي آكتيو در محيط زيست استفاده كرد ضروري است. روش هايي كه تا كنون از نظر كاربردي مورد استفاده قرار گرفته است، فقط برخي روش ها براي حد شناسايي پلوتونيم در نمونه هاي زيست محيطي قابل استفاده است. چه روش هاي ارائه شده به زمان زياد نياز داشته و براي كليه نمونه هاي زيست محيطي مناسب نمي باشد روش جوشان با تيزاب سلطاني براي پلوتونيم در نمونه هاي رسوبي sediment با خواص تبادل يوني روش مناسبي است. چه با اين روش مي توان آكتيويته پلوتونيم را به طور دقيق تعيين كرده، جهت انجام اين فرايند نمونه رسوب را كه در كوره الكتريكي كاملا سرخ شده است. به وسيله ‌اسيدنيتريك و HF حل مي كنيم پس از اضافه كردن H3BO3 500ميلي‌ليتر از محلول نمونه به وسيله تري‌اكتيل‌فسفين اكسيد در سيكلو هگزان پلوتونيم را از فاز آبي از نظر كمي استخراج و جداسازي مي كنيم.
از استخراج برگشت توسط اسيدآسكوربيك و HCl استفاده كرده و براي آماده سازي نمونه جهت طيف سنجي آلفا از فرايند ترسيب الكتريكي با استفاده از آمونيم اگزالات (NH4)2C2O4 كه راندمان خوبي را از نظر الكتروليز از خود نشان مي دهد استفاده مي شود. راندمان فرايند جداسازي از نظر شيميايي مابين 70 تا 80 درصد است. حد شناسايي با اين روش طبق آزمايش هاي انجام شده، براي نمونه هاي زيست محيطي 1/0فانتوكوري (fci 1/0) براي هرگرم مي‌باشد. در اين مقاله آزمايش‌هايي بر روي رسوبات ساحل درياي خزر (منطقه محمودآباد) انجام و نتايج آناليز با استفاده از استاندارد آژانس بين المللي انرژي اتمي ثابت شده است و نشان مي دهد كه اكتيويته پلوتونيم 238 و پلوتونيم 139-240 در حد مجاز مي باشد.

گردآورندگان:

1-ايرج بيات، دكتراي راديوشيمی

2-  سيدحسین امیدیانی، دكترای فيزيك هسته‌ای

By:Iraj Bayat, Ph.D. Faculty Member, Retired from Iran Atomic Energy Organization Seyed Hossein Omidiani, Ph.D., Associate member of Physics Association and Solar Energy  Association of Iran

Abstract:
To study the behavior in environment and to measure plutonium in the sediment of sea, a quick sensitive analytical method is required, can be applied to all sample materials found in the environment. Of the method, published only few reach the detection limits required for the application to all material and with those methods expenditure in time is either to high or applicability to all materials found in the environment is not ensured.
A boiling out method using HNo¬3¬ was found to be successful for a soil contaminated with fall out plutonium.

يكي از مسائل مهم در زمينه بكارگيري تكنولوژي هسته اي و استفاده از انرژي هسته‌اي توليد شده و همچنين بازيابي سوخت‌هاي مصرفي در نيروگاههاي اتمي بررسي، كنترل، جمع آوري، نگهداري، آمايش، تثبيت و بالاخره دفن پسمانهاي مواد راديواكتيو (كه به صورت مايع، جامد و گاز توليد مي شوند) مي باشد.
اين پسمان‌ها با مقادير مشخصي، در نتيجه فعاليت مراكز تحقيقاتي، پزشكي، صنعتي و عمدتاً چرخة سوخت‌هاي هسته‌اي توليد مي گردد كه بايستي  با روش هاي صحيح و منطبق با استاندارهاي آژانس بين المللي  انرژي (IAEA) ،  كنترل و جمع آوري شده و پس از‌ آمايش، دفن و دورريزي  شوند.
آمايش پسمانهاي مايع در تأسيسات پسمانداري به روش هاي گرماتوگرافي، تبادل يوني، هم رسوبي، رسوب گيري و تبخير انجام مي گيرد.  از اين روشها مي‌توان بطور مستقل براي رفع آلودگي و كاهش حجم پسمانها با توجه به نوع راديونوكلوئيدها، ميزان اكتيويته، در تركيب شيميايي آن استفاده كرد. راديونوكلوئيدها را پس از جداسازي  از پسمان مايع كه با كاهش حجم بالايي همراه است، جهت عدم ورود آنها به محيط زيست و آبهاي  زيرزميني در سيمان، قير و شيشه تثبيت مي كنند. اين پسمانها محتوي راديونوكلوئيدها با نميه عمر بالا و متوسط بوده كه بيشترين مقدارر آن در بازفرابري سوخت‌هاي مصرف شده ايجاد مي شود.
بعلت سميت شديد راديوبيولوژيكي راديونوكلوئيدهاي موجود در اينگونه پسمانها آمايش و جامد سازي جهت جلوگيري از پخش آنها به محيط زيست ضرروي بنظر مي‌رسد. مهمترين راديونوكلوئيد موجود در پسمانهاي مايع حاصل از بازفرابري سوخت‌هاي مصرف شده در راكتور سزيم – 137 مي‌باشد. اين راديونوكلوئيد ضمن شكافت هستة اورانيم – 235 با راندمان 26/6 درصد در سوخت هسته‌اي توليد مي‌شود. حلاليت آن در  آب بي اندازه بالاست و درصد آلودگي آبهاي جاري زيرزميني نسبت به اين راديونوكلوئيد از طريق چرخة مواد غذايي مي تواند داخل بدن انسان شده، عوارض ناگواري را بوجود آورد.
ما در اين پژوهش ضمن اشاره مختصر به روشهاي آمايش و تثبيت پسمانهاي هسته‌اي به روشهاي مناسب از جمله روش كروماتوگرافي جداسازي سزيم – 137 از پسمان مايع بمنظور تثبيت اين راديو نوكلوئيد و جلوگيري  از مهاجرت  آن  به محيط زيست خواهيم پرداخت.

گردآورندگان:

1-ایرج بيات، دكترای راديوشيمی

2-  سیدحسین امیدیانی، دكترای فیزیك هسته‌ای

در اين بررسي يك چشم‌اندازي درباره منشاء و فراواني گاز رادن بطور طبيعي گزارش مي شود.
خواص آن تشريح و آناليز و اندازه‌گيري آن توضيح داده مي‌شود ويرژگيهاي خاص آن مربوط به راه انتقال آن به اعضاي بدن انسان از طريق آب و هوا مي‌باشد. تاثير آن از نظر زمين‌شناسي مربوط به آكتيويته زمين در مواد ساختماني در ساختمانها و تاثير آن بر روي پرتوگيري شخصي بوسيله رادن در خانه‌ها بحث، و ارقام اندازه‌گيري شده با هم مقايسه خواهد شد. امكانات حفاظتي در مقابل كاهش پرتوگيري طبيعي سهم مهمي را نشان مي‌دهد.  انتقال رادن و محصولات جانبي آن بخصوص پلونيم- 210 با نيمه عمر بالا در زنجيره مواد غذايي نيز مي‌تواند بخش ديگري براي بحث و تبادل نظر باشد.

گردآورندگان:

*1- دكتر ايرج بيات 2- دكتر سيد حسين اميدياني 3- افتخار شيرواني 4- دکتر سميه سادات اميدياني