البرادعی: عدم وجود یافته جدیدی درباره مواد هسته‌ای در ایران

البرادعی: عدم وجود یافته جدیدی درباره مواد هسته‌ای در ایران

محمد البرداعی در نشست امروز شورای حكام گفت: هیچ یافته جدید دیگری درباره مواد هسته‌ای اعلام شده در ایران وجود ندارد.

محمد البرادعی، مدیركل این آژانس در خصوص اجرای پادمان‌ها در جمهوری اسلامی ایران گفت كه در تاریخ 31 ژوئیه 2006 شورای امنیت قطعنامه 1696 را تصویب كرد كه در آن از ایران خواسته شد گام‌های مورد درخواست شورای حكام در قطعنامه 4 فوریه 2006 را بردارد.

وی افزود: این گام‌ها ضرورت تداوم كار آژانس برای روشن ساختن تمامی مسایل باقی مانده مربوط به برنامه هسته‌ای ایران و برقراری دوباره تعلیق كامل و پایدار همه فعالیت‌های مربوط به غنی‌سازی و بازفرآوری را شامل می‌شد.

البرادعی ادامه داد: همان طور كه در قطعنامه 1696 درخواست شد، شما در برابرتان گزارشی را دارید كه من در 31 ماه اوت به طور موازی به شورای حكام و شورای امنیت درباره‌ اجرای كامل مطالبات آن قطعنامه در ایران ارسال كردم.

وی اضافه كرد: همان طور كه در گزارش می‌بینید ایران فعالیت‌های مربوط به غنی‌سازی را تعلیق نكرده است؛ باید خاطر نشان كنم كه اگرچه یافته‌های بازرسان نشان داد ساخت و ساز كمی و كیفی اندكی در قابلیت غنی‌سازی ایران در نطنز انجام گرفته است، به علت عدم اجرای پروتكل الحاقی آژانس قادر نیست فعالیت‌های تحقیق و توسعه مربوط به غنی‌سازی ایران از جمله تولید احتمالی سانتریفوژها و تجهیزات مربوطه را به طور كامل ارزیابی كند.

البرادعی هم‌چنین گفت: همان طور كه در گذشته خاطرنشان كردم همه مواد هسته‌ای اعلام شده از سوی ایران به آژانس مورد بررسی قرار گرفته است و به غیر از مقادیر اندكی كه پیشتر به شورا گزارش داد هیچ یافته جدید دیگری درباره مواد هسته‌ای اعلام شده در ایران وجود ندارد.

وی افزود: اما همان طور كه پیشتر نیز گفتم، هم چنان در آگاهی آژانس در رابطه با دامنه و ماهیت برنامه غنی‌سازی از طریق سانتریفیوژ كنونی و گذشته ایران شكاف‌هایی وجود دارد. به همین دلیل و به دلیل عدم آمادگی ایران برای حل این مسایل،‌آژانس قادر نیست پیشرفت بیشتری در تلاش‌هایش برای ارایه تضمین‌های نسبت به نبود مواد و فعالیت‌های هسته‌ای اعلام نشده در ایران ارایه دهد. این هم چنان موضوعی برای نگرانی جدی است.

وی ادعا كرد: باید بار دیگر تكرار كنم كه برای ایران ربط دادن همكاریش با آژانس به گفت‌وگوی جاری با شركای اروپایی و دیگر شركا اقدامی غیر سازنده است. همكاری و شفافیت فزاینده برای رفع این شكاف‌ها در آگاهی نسبت به برنامه هسته‌ای گذشته ایران امری اجتناب‌ناپذیر است و در فایق آمدن بر نگرانی‌ها در رابطه با برنامه هسته‌ای ایران كمك بزرگی را خواهد كرد.

البرادعی همچنین اعلام كرد: مسایل مربوط به فن‌آوری هسته‌ای، ایمنی هسته‌ای و امنیت راستی آزمایی منع اشاعه هسته‌ای، همكاری‌های فنی و مسایل مدیریتی از موضوعات دستور كار نشست جاری شورای حكام است.
مساله هسته‌ای ایران در بخش راستی‌آزمایی منع اشاعه هسته‌ای بررسی می‌شود.

وی همچنین نتیجه‌گیری كرد كه ‌آژانس همچنان به پذیرش مسئولیت‌های فزاینده در تمامی حوزه‌های كاریش ادامه خواهد داد و به حمایت اعضای شورای حكام برای موفقیت در این كارها امیدوار است.

فرایند غنی سازی اورانیوم

فرایند غنی سازی اورانیوم

کاربرد و شیوه های مختلف جداسازی یا غنی سازی اورانیوم 235

در طبیعت اورانیوم شامل کمتر از یک درصد ایزوتوپ اورانیوم 235 است. مواد انفجاری هسته ای به اورانیومی که حداقل دارای 20 درصد اورانیوم 235 غنی شده است نیاز دارند. بطور ایده آل اورانیوم 235 نود درصدی بکار می رود. برای افزایش درصد اورانیوم 235 به اورانیوم 238، اورانیوم باید "غنی سازی" شود.
چرخه سوخت اورانیوم با استخراج و آسیاب کانسنگ اورانیوم جهت تولید "کیک زرد" شروع شده و سپس به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل می شود. ماده اخیر پس از آن غنی سازی می شود تا به سوخت هسته ای مبدل گردد.
فرایندهای جداسازی و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم:
این روشها عبارتند از:

1) جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی

2) دیفوزیون گرمایی

3) پخش دیفوزیون گازی

4) سانتریفوژ گازی

5) فرایندهای آئرودینامیکی

6) جداسازی ایزوتوپی لیزری – که شامل دو روش زیر است

الف) جداسازی ایزوتوپی لیزری با بخار گازی (AVLIS) (atomic vapor laser isotope separation)

ب) جداسازی ایزوتوپی لیزری مولکولی (MLIS) (molecular laser isotope separation)

7) تبادل یونی و شیمیایی

8) فرایند جداسازی پلاسمایی (PSP)

در تمام صنعت هسته ای دنیا، اورانیوم بوسیله یکی از دو روش: پخش گازی و سانتریفوژ گازی غنی می شود.

 

ظرفیت تولید در سال 2002 x 1000 kg SWU/yr	روش غنی سازی
10,800	پخش گازی	فرانسه
5,850	سانتریفوژ گازی	آلمان – هلند – بریتانیا
900	سانتریفوژ گازی	ژاپن
8,000	پخش گازی	آمریکا
20,000	سانتریفوژ گازی	روسیه
1,000-1,300	بیشتر سانتریفوژ گازی	چین
5	سانتریفوژ گازی	پاکستان
47,000 تقریباً		مجموع

 

از آنجایی که فرایند کاربردی در ایران، روش سانتریفوژ گازی است در باره روند پخش گازی تنها به ذکر این توصیف اکتفا می شود که در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یک سری دیافراگم ها یا غشاهای متخلخل گذر کرده از آنجایی که مولکولهای اورانیوم 235 سبکتر از مولکولهای اورانیوم 238 است آنها سریعتر حرکت کرده و امکان کمی بیشتری برای عبور از سوراخهای موجود در غشا را دارند. گاز UF6 که از طریق غشا پخش می شود اندکی غنی بوده ضمن اینکه آنچه که نمی تواند گذر کند تهی از اورانیوم 235 است.

 

سانتریفوژ گازی

سانتریفوژ گازی نوعی هیپرسانتریفوژ است که برای تولید اورانیوم غنی شده استفاده می شود. این روش در آلمان در طی جنگ جهانی دوم توسعه یافت اما موارد کاربرد واقعی آن تنها در دهه پنجاه و شصت میلادی بود.

در این روش از اثر سانتریفوژ که دوران سریع ماده سبب می شود تا ایزوتوپهای سنگین تر به طرف دیواره خارجی حرکت کنند استفاده شده و غالبا با استفاده از سانتریفوژ نوع زیپ (Zippe-type centrifuge) در شکل گازی انجام می شود. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپهایی که باید جداسازی شوند بستگی دارد.

نمونه نیروگاه های غنی سازی اورانیوم که از این روش استفاده می کنند در Gronau/Wesphalia (آلمان) و بوسیله URENCO (اورنکو یک گروه صنعتی است که متشکل از شرکتهای انگلیسی، آلمانی و هلندی می باشد) در Capenhurst (بریتانیا) هستند.

علاوه بر نیروگاههای اورنکو در بریتانیا، هلند و آلمان، چهار نیروگاه روسیه که چهل درصد ظرفیت جهان را بالغ می شوند از این شیوه استفاده می کنند. ژاپن، چین و برزیل نیز نیروگاههای سانتریفوژ را می گردانند. پاکستان تکنولوژی غنی سازی سانتریفوژ را توسعه داده و بنظر می رسد که آن را به کره شمالی فروخته است ایران نیز دارای تکنولوژی سانتریفوژ پیچیده ای است.

در ایالات متحده آمریکا هیچ نیروگاه سانتریفوژ گازی فعالیت ندارد اما بتازگی آمریکا و فرانسه نیز درحال جایگزینی تکنولوژی سانتریفوژ بجای نیروگاههای پخش گازی قدیمی هستند. این روش نسبت به روش پخش گازی به انرژی کمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز داشته و از این جهت غالبا این شیوه که با استفاده از هگزافلوراید اورانیوم انجام می شود جایگزین شیوه پخش گازی شده و بجای آن استفاده می گردد.

در غنی سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و سری کنارهم قرار داده شده اند استفاده می شود. ماشینهای سانتریفوژ جهت تشکیل "ترین ها" (trains) یا "مجموعه آبشارها یا کاسکادها" (سیستمهای غنی سازی دنباله ای) بهم مرتبط هستند.

این دوران باعث ایجاد یک نیرو مرکزگریز می شود بطوری که مولکولهای گازی سنگین تر (که شامل اورانیوم 238 هستند) بطرف خارج سیلندر حرکت کرده و مولکولهای گازی سبکتر (که شامل اورانیوم 235 است) در قسمت مرکزی (محور گردنده) جمع می شوند.

گاز به داخل یک سری لوله های خلا تغذیه شده که هر یک شامل یک گردنده با بیش از دو متر طول و 20-15 سانتیمتر قطر هستند. وقتی که گردنده ها با سرعت بالا می چرخند (rmpا 70000-50000) مولکولهای سنگین تر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمرکز می شوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در نزدیک مرکز وجود دارد. برای رسیدن به جداسازی موثر، به سانتریفوژهای با سرعتهای بالا نیاز است. مراحل سانتریفوژ معمولاٌ شامل تعداد زیادی سانتریفوژ به صورت موازی است.

این جریان گازی که کمی از اورانیوم 235 غنی شده است بازگیری شده و به داخل مرحله بالاتر بعدی تغذیه می شود ضمن اینکه جریان گازی کم تهی شده به مرحله پایین تر قبلی مجددا بازیابی می شود. میزان غنی سازی اورانیوم 235 حاصل از یک مرحله تک واحدی سانتریفوژ گازی، بسیار بیشتر از میزان آن در یک مرحله تک واحدی غنی سازی پخش گازی است اما به تکنولوژی توسعه یافته ای برای تولید ماشینهای سانتریفوژ نیاز می باشد. این ماشینها بدلیل سرعتهای دوران مورد نیاز در آنها، به مهندسی متالورژی پیچیده با دقت بالا و نیاز دارند.

بخاطر ماهیت خورندگی UF6، تمام اجزایی که در تماس با این ماده هستند باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند. ظرفیت جداسازی یک سانتریفوژ تک واحدی، با طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش می یابد. درنتیجه سانتریفوژهایی که دارای گردنده های یا روتورهای پرسرعت و بلند باشند اهداف برنامه های توسعه سانتریفوژ هستند.

مواد مناسب برای گردنده ها شامل آلیاژهای آلومینیم، تیتانیم، فولاد ماراژین (maraging steel) یا ترکیباتی که با برخی شیشه های خاصی تقویت می شوند، فیبرهای کربنی هستند. درحال حاضر فولاد ماراژین متداول ترین ماده گردنه است.

برای مصارف غیرنظامی، اورانیوم طبیعی که شامل 0.7 درصد اورانیوم 235 است به حدود 5-3 درصد اورانیوم 235 غنی شده و اورانیوم تهی شده شامل 0.3-0.2 درصد اورانیوم 235 می باشد. اما برای کاربردهای نظامی، اورانیوم بسیار غنی شده (HEU) که شامل بیش از 20 درصد اورانیوم 235 است معمولاٌ تولید می شود.

از زمان راه اندازی، یک سانتریفوژ مدرن بمدت بیش از 10 سال بدون نگهداری به کار خود ادامه می دهد.

مجموعه آبشارها یا کاسکادهای بزرگ سانتریفوژ گازی که در کشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا، و چین مورد استفاده قرار می گیرند برای تولید اورانیومی است که برای مصارف داخلی و نیز صادرات است. اما در مورد ژاپن این موارد صرفا جهت مصرف داخلی است. یک نیروگاه سانتریفوژ گازی مهم، در پیکتون اوهایوی آمریکا واقع است.

این روش علاوه بر انرژی کمتر، به نیروگاه های با مقیاس بمراتب کوچکتری نیاز داشته و از این جهت برای کشورهای کوچکی که مبادرت به تولید سلاحهای هسته ای می نمایند دارای امکان پذیری اقتصادی است.

روسیه صنعت عظیم سانتریفوژ را از اتحاد جماهیر سابق به میراث برده است. گفته می شد که عراق نیز این روش را برای دستیابی به سلاحهای هسته ای بکار گرفته بود. تصور می شود که پاکستان بااستفاده از این روش درحال ساخت یک کاسکاد کوچکتر جهت اهداف نظامی و توسعه سلاحهای هسته ای خود است.

باید توجه کرد که برای تولید تنها یک سلاح هسته ای در سال، به چندین هزار سانتریفوژ نیاز می باشد.

 

شکافت هسته ای القا شده در اورانیوم

شکافت هسته ای القا شده در اورانیوم

سه نکته در شکافت القا شده اورانیوم 235 وجود دارد که آن را جالب توجه می‌کند:

الف: فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن هسته بسیار سریع است. زمان این واکنش از مرتبه پیکو ثانیه است، یعنی 10-12 ثانیه یا یک میلیون میلیونیم ثانیه!

ب: زمانی که یک اتم شکسته می‌شود، مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌شود که باور نکردنی است. این انرژی به صورت گرما و تابش امواج الکترومغناطیسی آزاد می‌شود که بخش اعظم انرژی به صورت پرتوهای گاما و X است؛ البته دو اتمی که در نتیجه شکافت به وجود آمده اند ( کریپتون وباریم ) نیز تابش بتا و گاما ساطع می‌کنند. انرژی فراوان شکسته شدن هسته، از تفاوت جرم محصولات شکافت هسته ای و جرم هسته اولیه به دست می‌آید. مجموع جرم محصولات فرآیند شکافت جرم محصولات فرآیند شکافت از جرم هسته اولیه کمتر است و طبق معادله مشهور E=mc2، این مقدار انرژی به دست می‌آید.
در اثر شکافت هسته اتم u-235، انرژی زیادی از مرتبه 200meV ( بخوانید دویست مگا الکترون ولت ) آزاد می‌شود. هر الکترون ولت معادل 19-10 *602/1 ژول انرژی است، پس انرژی شکافت از مرتبه سی پیکوژول است ( 11-10 *3 ژول )؛ ولی اگر توان فرآیند شکافت را محاسبه کنیم، می‌بینیم که:
P=3*10-11J/10-12s=30vv
شاید توان 30 وات برای یک اتم خیلی چشمگیر نباشد ( که بسیار زیاد است )، ولی توجه داشته باشید که نیم کیلو گرم اورانیوم 235 شامل 1024 اتم است! این نیم کیلوگرم از یک توپ بیسبال هم کوچکتر است! اگر اورانیوم به مقدار کافی غنی شده باشد، انرژی حاصل از شکافت آن معادل انرژی حاصل از سوختن کامل 3780 متر مکعب گازوئیل است که فضایی معادل یک خانه شش طبقه را اشغال می‌کند. احتمالا اکنون می‌توانید تصوری از انرژی نهفته در مقدار اندکی اورانیوم داشته باشید. البته ذکر این نکته ضروری است که برای استفاده از این خصوصیات u-235، باید آن را غنی سازی کرد و درصد این ایزوتوپ را در سوخت افزایش داد. یک نمونه غنی شده اورانیوم باید حداقل 2 تا 3 درصد u-235 داشته باشد. غنی سازی 3 درصد برای استفاده در یک رآکتور هسته ای غیر نظامی کافی است، در حالی که اورانیوم مورد استفاده در تسلیحات هسته ای دارای غنی سازی بیش از 90 درصد است.

ج: احتمال آنکه u-235، نوترونی را که از کنارش عبور می‌کند جذب کند بسیار بالا است. همان طور که اشاره شد، در فرآیند شکافت هسته ای بسته به چگونگی شکسته شدن اتم بین 2 تا 3 نوترون آزاد می‌شود. اگر در محیط هیچ اورانیوم 235 دیگری وجود نداشته باشد، نوترونهای آزاد شده به صورت تابش های نوترونی در فضا پراکنده می‌شوند. ولی اگر این اتم بخصوص شکافته شده بخشی از یک جرم اورانیوم 235 باشد، یعنی اتمهای u-235 دیگری هم در اطراف وجود داشته باشند، آنگاه سه حالت ممکن است روی دهد.
1- اگر به طور متوسط، از هر شکافت دقیقا یک نوترون آزاد به هسته u-235 دیگری برخورد کند و موجب شکافت آن شود، گفته می‌شود که جرم اورانیوم، جرم بحرانی است. دریک دمای پایدار، جرم بحرانی احتمالی حتماً وجود خواهد داشت.
2- اگر به طور متوسط، کمتر از یک نوترون آزاد به هسته u-235 دیگری برخورد کند و موجب شکافت آن شود، گفته می‌شود که جرم اورانیوم، زیر بحرانی است. در چنین جرمی، شکافت القایی نهایتا متوقف می‌شود.
3- اگر به طور متوسط، بیش از یک نوترون آزاد به هسته u-235 دیگری برخورد کند و موجب شکافت آن شود، گفته می‌شود که جرم اورانیوم فوق بحرانی است. در این حالت واکنش شکافت از کنترل خارج می‌شود و دما به سرعت بالا می‌رود.
میزان غنی بودن اورانیوم ( مقدار u-235 موجود در سوخت ) و هم چنین شکل توده، بحرانی بودن اورانیوم را کنترل می‌کند. وفرض کنید اورانیوم به صورت ورق های بسیار نازک باشد، در این صورت اغلب نوترونهای آزاد به جای آنکه به اتمهای u-235 برخورد کنند، در فضا پخش می‌شوند. کره، بهترین شکل ممکن برای بحرانی شدن است. مقدار اورانیوم 235 که باید به صورت یک کره جمع شود تا واکنش به صورت بحرانی پیش رود 900 گرم است. این مقدار به جرم بحرانی معروف است. در مورد پلوتونیوم 239، جرم بحرانی 283 گرم است!

 

آرتیفکت های CT SCAN

آرتیفکت های CT SCAN

همگام با پیشرفت در سایر عرصه های فن آوری‏، CT نیز از زمان ابداع آن توسط آقای هانسفیلد پیشرفتهای چشمگیری  کرده است. با گذشت زمان محدودیتهای CT رفع شد و این وسیله به ابزاری توانمند جهت بررسی اندامهای درون بدن تبدیل شده است.
با وجود پیشرفتها آرتیفکت تصویر به صورت یک مفصل همچنان پابرجا هستند و کیفیت تصاویر CT را تحت تاثیر قرار می دهند که گاهی  این بهم ریختگی چنان وسیع است که نمی توان از تصویر بدست آمده برای مقاصد تشخیصی استفاده کرد و نیاز به تکرار آزمون است، که این امر مستلزم پرتوتابی غیر ضروری بیمار می باشد و این امر مغایر با اصول حفاظت بیمار می باشد.
این وظیفه تمام پرتوکاران است که با شناخت انواع آرتیفکت ها و یادگیری راه کارهای  موثر برای به حداقل رساندن این اثرات رسالت خود را به عنوان اولین خط دفاعی افراد جامعه در مقابل پرتوگیری غیر ضروری بیمار به انجام رسانند و تصاویری با حداکثر اطلاعات تشخیص تهیه کنند. آرتیفکت عبارت است از بهم ریختگی CT و یا ثبت اعداد اشتباه در تصویر CT. هنگامی که از این اعداد برای مشخص کردن نوع بافت مورد مطالعه استفاده می شود این مطلب از اهمیت بسزایی برخوردار است.
آرتیفکت ها  می توانند به صورت محو شدگی ، ثبت خطوط مستقیم در تصویر ( Streak Artifact ) و یا آرتیفکتهای ستاره ای شکل در تصاویر CT مشاهده شوند
علت بوجود آمدن آرتیفکت ها در CT به طور معمولی حرکات بیمار، وجود اشیاء فلزی به همراه یا در بدن بیمار و تعدد بافتها در یک voxel می باشد.
- انواع آرتیفکت
1- سخت شدن اشعه   ( Beamhardening )
این آرتیفکت در نتیجه افزایش میانگین انرژی دسته اشعه در حین عبور  از بافتها بوجود می آید.
همانند سایر دستگاههایی که از اشعه برای تولید تصویر استفاده می کنند در دستگاه های CT نیز دسته اشعه مورد استفاده تک انرژی نیست و شامل طیفی از انرژی ها است.
مثلاَ وقتی در CT از انرژی KVP 120 استفاده می کنیم دسته اشعه حاوی انرژی های kev120-25 است.
این آرتیفکت در زمانی که اشعه x مسیرهای متفاوتی را طی می کند نیز بوجود می آید، مثلا زمانی که ناحیه ناحیه بررسی کروی شکل باشد اشعه های مرکزی  بیشتر از پرتوهای کناری تضعیف می شوند. 
این آرتیفکت به صورت نوارهای تیره یا خطهای در تصاویر مشاهده می شود.
برای کاهش یا حذف این آرتیفکت می توان از فیلترهای اشعه x (bowitefilter)1 که یکنواختی دسته اشعه را افزایش می دهند استفاده کرد و یا از تکنیک های با kvp بالا استفاده کرد. امروزه نرم افزارهایی عرضه شده اند که می توانند اثرات این آرتیفکت را در تصاویر کاهش دهند ( تصویر 4)
2- آرتیفکت های ناشی از حرکت بیمار   ( patient motion Artifact )
این آرتیفکت در نتیجه حرکت بیمار در حین تصویربرداری به وجود می آید.
این آرتیفکت به صورت خط ها یا رگهای مستقیم در تصویر مشاهده می شوند اگر حرکات بیمار ارادی باشد می توان با توجیه بیمار و گوشزد کردن اهمیت بی حرکت ماندن در حین تصویربرداری همکاری بیمار را جلب کرد.
در مورد بیمارانی که قادر به همکاری نیستند و یا حرکات غیر ارادی مثل ضربان قلب باید از زمانهای اسکن کوتاه یا Gated CT2 استفاده کرد و یا با استفاده از وسایل ثابت کننده وضعیت بیمارانی را که قادر به همکاری نیستند را تثبیت کرد.
اگر حرکت زیاد باشد نمی توان با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری این خطاها را تصحیح کرد. چون با جابه جایی voxel ها در حین تصویربرداری اعداد CT بشدت دچار به هم ریختگی می شوند و باید آزمون تکرار شود ولی در مواردی که حرکت محدود است می توان با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری این خطاها را تصحیح کرد. به عنوان مثال شرکت shimatzu از نرم افزار MAC3 برای کاهش آرتیفکت ناشی از حرکت استفاده می کند

3- آرتیفکت ناشی از فلزات ( Metal Artifact )
این آرتییفکت در اثر وجود مواد فلزی به همراه بیمار یا درون بدن بیمار بوجود می آید . وجود موادی مثل پروتزهای  فلزی، مواد پرکننده دندان، گیره های جراحی و ضربان ساز قلب داخل بدن بیمار باعث به وجود آمدن این آرتیفکت میشود.
این نوع آرتیفکت به صورت خطهای سفید که گاهی به شکل ستاره ای در اطرااف جسم فلزی دیده میشود.
دلیل بوجود آمدن این نوع آرتیفکت این است که جسم فلزیی جلوی رسیدن اشعه به دتکتور را می گیرد و چون بالاترین تضعیف در بدن مربوط به استخوان است به تمام voxel های موجود در مسیر این پرتو عدد CT 1000 که مربوط به استخوان است اختصاص می یابد و با چرخش تیوب در مجموع این خطوط به شکل ستاره ای دیده می شود
برای برطرف کردن این نوع آرتیفکت باید مواد فلزی را که خارج از  بدن بیمار قرار دارند را برداشت . همچنین میتوان با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری و بازسازی مجدد تصویر این آرتیفکت را حذف کرد.
4- اثر میانگین گیری از بافتهای موجود در voxel                    (Partial vollume Artifact )
این آرتیفکت زمانی به وجود می آید که voxel شامل چند بافت با اعداد CT متفاوت باشد در این حالت عدد بدست آمده نتیجه میانگین گیری از اعداد CT بافتهای موجود در voxel است. به عنوان مثال اگر یک voxel شامل خون ( عدد CT = 40 ) ، قسمت خاکستری نخاع ( عدد CT = 43 ) و قسمت سفید نخاع ( عدد CT = 46 ) باشد،‌ عدد CT اختصاص یافته به این voxel 43 است در مشاهده تصویر این طور به نظر می رسد که voxel فقط شامل قسمت خاکستری نخاع است در مواردی که اختلاف عدد CT بافتهای موجود در voxel زیاد است عدد اختصاصص یافته به voxel مربوط به بافت متراکم است یکی از متداولترین جاهایی که این نوع آرتیفکت روی می دهد حفره خلفی جمجمه است و در ناحیه برجستگی داخلی استخوان پس سری و هرمهای پتروس مشاهده می شود
بهترین راه برای برطرف کردن این نوع آرتیفکت استفاده از مقاطع نازکتر است.
برای کاهش اثر میانگین گیری می توان از روش VAR4 استفاده کرد
همانطور که در این تصویر مشاهده می کنید یک مقطع mm 8 که شامل استخوان و بافت نرم است به چهار مقطع با ضخامت mm 2 تقسیم می شود.
5- آرتیفکت حلقه ای ( Ring Artifact )
این آرتیفکت مختص دستگاههای CT نسل سوم است و زمانی بوجود می آید که دتکتورها کالیبره نباشند، در ساخت مشکل داشته باشد و یا بهره تبدیل آنها متفاوت باشد.
با چرخش دتکتورها به همراه تیوب و جابجایی دتککتور معیوب یک حلقه در تصویر مشاهده می شود 
برای برطرف کردن این آرتیفکت دتکتورها باید کالیبره شوند و در صورت معیوب بودن باید تعویض شوند. همچنین می توان از الگوریتمهای خاص بازسازی تصویر که به این متظور تهیه شده اند برای کاهش اثر این نوع آرتیفکت استفاده کرد
6- آرتیفکت ناشی از قرار داشتن قسمتی از ناحیه مورد تصویربرداری در خارج از میدان تابش ( FOV )
این آرتیفکت زمانی رخ می دهد که ناحیه مورد تصویربرداری بزرگتر از FOV چهل سانتی متر و قفسه سینه بیمار cm50 باشد قسمتی که خارج از FOV قرار دارد مقابل دتکتور ها را سد می کند و دسته اشعه را تضعیف می کند ولی به تصویر درنمی آید و باعث بوجود آمدن خطهایی در تصویر می شود
برای حذف این آرتیفکت باید مطمئن شویم که FOV بزرگگتر از ناحیه مورد تصویربرداری است.

 

پروژه آب سنگین اراک

آب سنگین

مقدمه

پروژه تولید آب سنگین در شمال غربی اراك و در نزدیكی تاسیسات نیروگاه ۴۰ مگاواتی آب سنگین اراك قرار دارد و برای تامین آب سنگین این رآكتور ساخته شده است. به گفته غلامرضا آقازاده رئیس سازمان انرژی اتمی ایران ظرفیت تولید این مجتمع ابتدا هشت تن بود و امروز ظرفیت آن به ۱۶ تن آب سنگین با غنای ۸۹۹ درصد رسیده است. سعیدی معاون امور بین الملل سازمان انرژی اتمی در توصیف اهمیت این پروژه گفت: این پروژه نقش بسزایی در ارتقای علمی كشور و صنایع داخلی دارد و نشانگر رشد و بلوغ و ارتقای دانش فنی نیروهای متخصص ایرانی است. پروژه مجتمع تولید آب سنگین اراك به عنوان یكی از شاخصه های دانش هسته ای، در پزشكی و به خصوص كنترل سرطان و كنترل بیماری ایدز نقش تعیین كننده ای دارد و به عنوان خنك كننده و كندكننده رآكتورهای آب سنگین به كار می رود .با گشایش این واحد صنعتی، ایران به عنوان نهمین كشور دارای تجهیزات تولید آب سنگین مطرح می شود. كشورهای آرژانتین، كانادا، هند و نروژ نیز بزرگترین صادركنندگان آب سنگین جهان هستند.با توجه به اهمیت راه اندازی این واحد در صنایع هسته ای، در ادامه با آب سنگین و كاربردهای آن در شاخه های گوناگون آشنا می شویم.آب خالص ماده ای است بی رنگ، بی بو و بدون طعم. فرمول شیمیایی آب H2O است، یعنی هر مولكول آب از اتصال دو اتم هیدروژن به یك اتم اكسیژن ساخته شده است. نكته ای كه باید در نظر داشت آن است كه عنصر هیدروژن همانند بسیاری دیگر از عنصرهای طبیعت ایزوتوپ هایی دارد كه عبارتند از H ۲ كه با D دوتریم و H ۳كه با T تریتیم نمایش می دهند. برای آشنا شدن با تفاوت این ایزوتوپ ها بهتر است یك بار دیگر ساختار اتم را به یادآوریم.

ساختار اتم

۱۸۷۰ بار سنگین تر از الكترون است، بنابر این بخش عمده جرم یك اتم درون هسته آن قرار دارد. ایزوتوپ: ایزوتوپ به صورت های گوناگون یك عنصر گفته می شود كه جرم آنها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ایزوتوپ های مختلف یك عنصر از آنجا ناشی می شود كه تعداد نوترون های موجود در هسته آنها با هم تفاوت دارد. البته تعداد پروتون های تمام اتم های یك عنصر از جمله ایزوتوپ ها با هم برابر است. برای مثال عنصر هیدروژن دارای سه ایزوتوپ است: H هیدروژن كه در هسته خود فقط یك پروتون دارد، بدون نوترون. H ۲یا D دوتریم كه در هسته خود یك پروتون و یك نوترون دارد و H ۳ یا H تریتیم كه یك پروتون و دو نوترون دارد. از آنجایی كه خواص شیمیایی یك عنصر به تعداد پروتون های هسته مربوط است، ایزوتوپ های مختلف در خواص شیمیایی با هم تفاوت ندارند، بلكه خواص فیزیكی آنها با هم متفاوت است. عمده هیدروژن های طبیعت H یا هیدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰ درصد آن را دوتریم تشكیل می دهد، یعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هیدروژن، یكی دوتریم است. حال در نظر بگیرید كه به جای یك اتم هیدروژن معمولی در مولكول آب H2O اتم D بنشیند. آن وقت مولكول HDO به وجود می آید كه به آن آب نیمه سنگین می گویند. اگر جای هر دو اتم هیدروژن، دوتریم بنشیند، D2O به وجود می آید كه به آن آب سنگین می گویند. خواص فیزیكی آب سنگین تا حدودی با آب سبك یا آب معمولی تفاوت دارد.با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی پیوند های اكسیژن هیدروژن در آب تغییر می كند و در نتیجه خواص فیزیكی و به ویژه خواص زیست شناختی آب عوض می شود.

اتم كوچكترین بخش سازنده یك عنصر شیمیایی است كه هنوز هم خواص شیمیایی آن عنصر را دارد. خود اتم ها از سه جزء ساخته شده اند: الكترون، پروتون و نوترون. پروتون و نوترون در درون هسته اتم قرار دارد و الكترون به دور هسته اتم می گردد. الكترون بار منفی و جرم بسیار كمی دارد. پروتون بار مثبت و نوترون بدون بار است. جرم پروتون و نوترون برابر و حدود

تاریخچه تولید آب سنگین

۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبی ?مارپیچ? وجود دو تریم را پیش بینی كرد. هارولد یوری یكی از شیمیدانان دانشگاه كلمبیا در سال ۱۹۳۱ توانست آن را كشف كند. گیلبرت نیوتن لوئیس هم در سال ۱۹۳۳ توانست اولین نمونه از آب سنگین خالص را با استفاده از روش الكترولیز تهیه كند. هوسی و هافر نیز در سال ۱۹۳۴ از آب سنگین استفاده كردند و با انجام اولین آزمون های ردیابی زیست شناختی به بررسی سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.
تولید آب سنگین: در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولكول آب یكی آب نیمه سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می توان با استفاده از روش هایی مانند تقطیر یا الكترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی تهیه كرد. هنگامی كه مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می شود زیرا مولكول های آب هیدروژن های خود را با یكدیگر عوض می كنند و احتمال دارد كه از دو مولكول HDO یك مولكول H2O آب معمولی و یك مولكول D2O آب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش های تقطیر یا الكترولیز به دستگاه های پیچیده تقطیر و الكترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می كنند.
كاربرد های آب سنگین
آب سنگین در پژوهش های علمی در حوزه های مختلف از جمله زیست شناسی، پزشكی، فیزیك و... كاربردهای فراوانی دارد كه در زیر به چند مورد آن اشاره می كنیم.
طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته: در طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته NMR هنگامی كه هسته مورد نظر ما هیدروژن و حلال هم آب باشد از آب سنگین استفاده می كنند. در این حالت چون سیگنال های اتم هیدروژن مورد نظر با سیگنال های اتم هیدروژن آب معمولی تداخل می كند، می توان از آب سنگین استفاده كرد، زیرا خواص مغناطیسی دوتریم و هیدروژن با هم تفاوت دارد و سیگنال دوتریم با سیگنال های هیدروژن تداخل نمی كند.

والتر راسل در سال

كند كننده نوترون

۹۸۹۹درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است. گفتنی است بدون استفاده از اورانیوم غنی شده و آب سنگین هم می توان رآكتور تولید پلوتونیوم ساخت. كافی است كه از كربن فوق العاده خالص به عنوان كند كننده استفاده شود از آنجایی كه نازی ها از كربن ناخالص استفاده می كردند، متوجه این نكته نشدند در حقیقت از اولین رآكتور اتمی آزمایشی آمریكا سال ۱۹۴۲ و پروژه منهتن كه پلوتونیوم آزمایش ترینیتی و بمب مشهور ?Fat man? را ساخت، از اورانیوم غنی شده یا آب سنگین استفاده نمی شد.

آب سنگین در بعضی از انواع رآكتورهای هسته ای نیز به عنوان كند كننده نوترون به كار می رود. نوترون های كند می توانند با اورانیوم واكنش بدهند.از آب سبك یا آب معمولی هم می توان به عنوان كند كننده استفاده كرد، اما از آنجایی كه آب سبك نوترون های حرارتی را هم جذب می كنند، رآكتورهای آب سبك باید اورانیوم غنی شده اورانیوم با خلوص زیاد استفاده كنند، اما رآكتور آب سنگین می تواند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده كند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح های هسته ای مربوط است. رآكتورهای تولید آب سنگین را می توان به گونه ای ساخت كه بدون نیاز به تجهیزات غنی سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل كند. البته برای استفاده از اورانیوم معمولی در بمب اتمی می توان از روش های دیگری هم استفاده كرد. كشورهای هند، اسرائیل، پاكستان، كره شمالی، روسیه و آمریكا از رآكتورهای تولید آب سنگین برای تولید بمب اتمی استفاده كردند.با توجه به امكان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته ای، در بسیاری از كشورها دولت تولید یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را كنترل می كند. اما در كشورهایی مثل آمریكا و كانادا می توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و كیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولید كنندگان یا عرضه كنندگان مواد شیمیایی تهیه كرد. هم اكنون قیمت هر كیلوگرم آب سنگین با خلوص

آشكار سازی نوترینو

۱۸O H2 آبی كه اكسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O برای انجام آزمایش اندازه گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و حیوانات استفاده می شود. این آزمون سوخت و ساز را معمولا آزمون آب دوبار نشان دار شده می نامند.

رصد خانه نوترینوی سادبری در انتاریوی كانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می كند. آشكار ساز نوترینو در اعماق زمین و در دل یك معدن قدیمی كار گذاشته شده تا مئون های پرتو های كیهانی به آن نرسد. هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است كه آیا نوترینوهای الكترون كه از همجوشی در خورشید تولید می شوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل می شوند یا خیر. وجود آب سنگین در این آزمایش ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشكارسازی انواع نوترینوها را فراهم می كند.
آزمون های سوخت و ساز در بدن
از مخلوط آب سنگین با

تولید تریتیم

۶ است. تریتیم در ساخت نیروگاه های گرما هسته ای كاربرد دارد

هنگامی كه دوتریم رآكتور آب سنگین یك نوترون به دست می آورد به تریتیم ایزوتوپ دیگر هیدروژن تبدیل می شود. تولید تریتیم به این روش به فناوری چندان پیچیده ای نیاز ندارد و آسان تر از تولید تریتیم به روش تبدیل نوترونی لیتیم