ما و شتاب دهنده‌های اتمی (1)

[Easy Bug]

---

به منظور کشف مشخصات ساختمان پیچیده ی اتم و دسترسی به هسته ی آن، لازم است که اتم به وسیله ی دستگاه های شتاب دهنده در معرض تابش ذراتی با انرژی بالا قرار گیرد. ذرات حاصل در پژوهش ها و مطالعات مسائل فیزیک اتمی و هسته ای و نیز تولید رادیوایزوتوپ های خاص به کار می روند. این مقاله دو قسمتی به بررسی مختصری پیرامون شتاب دهنده های ذرات مورد استفاده در کشور عزیزمان و گوشه ای از کاربردهای صلح آمیزی که این فناوری به دست متخصصان این مرز و بوم برای کشور به ارمغان آورده می پردازد.

---

شتاب دهنده سیکلوترون

دستگاه شتاب دهنده سیلکوترون به منظور تولید انواع رادیوایزوتوپ ها و انجام تحقیقات بنیادی و کاربردی هسته ای سال 1370 در مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای کرج و در ساختمانی به مساحت 5600 متر مربع نصب و راه اندازی شده است. این شتاب دهنده توانایی تولید ذرات پروتون و دوترون به ترتیب با انرژی های تا 30 میلیون الکترون ولت و 15 میلیون الکترون ولت را دارد، که توسط آنها برخی رادیوایزوتوپ های مورد نیاز تولید می گردد. قابلیت دیگر این شتاب دهنده استخراج جریان بالا از پروتون ها تا 350 میکروآمپر و دوترون ها تا 100 میکروآمپر است. علاوه بر آن انواع هدف ها( جامد، مایع، گاز) و در عین حال دو هدف مختلف را می تواند همزمان مورد پرتودهی قرار دهد.
تعدادی از رادیوایزوتوپ های تولیدی در این شتاب دهنده نظیر گالیم-67، تالیم-201، کریپتون-81m ، ایندیم-111 و فلوئور-18 به عنوان رادیو دارو در کشور استفاده می شوند.علاوه بر آن امکانات تحقیقاتی مناسبی نیز در زمینه های گوناگون هسته ای در پیراموت فراهم شده است که زمینه انجام پروژه های تحقیقاتی را فراهم می نماید.

امکانات و تجهیزاتی که در اختیار این دستگاه شتاب دهنده قرار دارد عبارتند از:

آزمایشگاه های تولید رادیودارو مجهز به هات سل، دستگاه کروماتوگرافی مایع، کوریمتر، الکتروفورز، اسپکترومتر مادون قرمز، کالریمترUV و آشکار سازHPGe.
فعالیت های برنامه ریزی شده عبارتند از:
** فعالیت گروه های مهندسی و کارگردانی سیکلوترون در زمینه پرتودهی و تولید رادیوایزوتوپ های گوناگون با پروتون و دوترون
** فعالیت های گروه تولید رادیوایزوتوپ که به کمک دستگاه سیکلوترون انواع رادیوداروها را به تولید می کند.
** گروه تحقیق و توسعه که در زمینه های تحقیقات بنیادی و کاربردی شتاب دهنده، فیزیک هسته ای، فیزیک نوترون و سایر پژوهش های مرتبط فعالیت می کند.

شتاب دهنده ی الکترون

این شتاب دهنده از نوع رودوترون است که از سال 1378 در مرکز تحقیقات پرتوفرآیند، واقع در استان یزد جهت ارائه خدمات پرتودهی به صنایع و انجام پروژه های تحقیقاتی و کاربردی مورد بهره برداری قرار گرفته است. شتاب دهنده رودوترون دارای چهار کانال پرتودهی عمودی و افقی با انرژی های 5 و 10 میلیون الکترون ولت است. قدرت نهایی این دستگاه 100 کیلووات است که تا دو برابر قابل افزایش بوده و می تواند پرتوهای الکترون و ایکس تولید نماید.
همانند تمام شتاب دهنده ها، رودوترون نیز بر همان اصل بنیانی عبور الکترون ها از یک میدان الکتریکی قوی به منظور افزایش انرژی کار می کند. چون در رودوترون، میدان الکتریکی در یک محفظه شتاب قرار دارد و الکترون ها توسط میدان مغناطیسی، مجددا جهت شتاب بیشتر به این محفظه بر می گردند، در نتیجه این شتاب دهنده به صورت پیوسته عمل می نماید. رودوترون نسل جدیدی از شتاب دهنده هاست، که قادر است پرتوهای الکترون و یا ایکس پرقدرت و پر انرژی را برای مصارف صنعتی از قبیل پرتودهی لوازم پزشکی، مواد پلیمری، کابل، سیم برق و مواد غذایی را به وجود آورد.
فعالیت های برنامه ریزی شده در این سیستم عبارتند از:
استریلیزاسیون: لوازم پزشکی یکبار مصرف مانند دستکش های جراحی، نخ جراحی، سوزن، سرنگ ، باند ، و گاز ، کیت انتقال خون ، کیت های دیالیز و موارد دیگری از این قبیل بوسیله شتاب دهنده الکترون.
مزایای استفاده از پرتودهی الکترون برای استریلیزاسیون را نیز می توان به شرح ذیل خلاصه کرد:

1.از تکنیک های دیگر، سریعتر و قابل انعطاف تر است.
2. از به کاربردن گازهای سمی و سرطان زا که برای سلامتی و محیط زیست خطرناک هستند، جلوگیری می شود.
3.این روش می تواند وسایل حساس به حرارت را در بسته بندی نهایی خود به صورت پیوسته استریل نماید.
پلیمریزاسیون: پرتودهی با الکترون به طور قابل ملاحظه ای خواص حرارتی، فیزیکی و شیمیایی مواد پلیمری ارزان قیمت را با اصلاح ساختمان مولکولی آنها از طریق ایجاد پیوند عرضی بهبود می بخشد. کاربردهای متداول و ثابت شده ای همچون ایجاد پیوند های عرضی در لوله های آب و روکش کابل و سیم که امروزه در بیشتر کشورهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر با استفاده از شتاب دهنده رودوترون و آزمایشگاه های موجود در این مرکز، امکان تولید لوله های قابل انقباض حرارتی در راستای اهداف پلیمریزاسیون وجود دارد. در این راستا لوله های قابل انقباض حرارتی با قطر 2 تا 25 میلیمتر تولید می گردد که عمدتا در صنایع برق، الکترونیک و مخابرات است.
پرتودهی مواد غذایی: امروزه این روش را پاستوریزاسیون سرد هم می نامند که شیوه ای جدید جهت نگهداری مواد غذایی است و همزمان باعث کاهش آلوگی های میکروبی و از بین رفتن آفات انباری مواد غذایی نیز می شود.
به همراه فعالیت های فوق با استفاده از امکانات دزیمتری و میکروبیولوژی موجود، کنترل کیفی فرآیند پرتودهی و اندازه گیری دز جذبی نیز صورت می گیرد.

در چشم انداز فعالیت های آینده با توجه به امکان افزایش قدرت دستگاه رودوترن تا 200 کیلووات، تلاش می شود که در آینده ای نزدیک با تأمین تجهیزات مورد نیاز پرتودهی مواد پلیمری، غذایی و نظایر آنها صورت گیرد. در این حالت توانایی ارایه خدمات پرتودهی مواد پلیمری، مواد غذایی و محصولات یکبار مصرف پزشکی به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته و امکان انجام پروژه های تحقیقاتی بسیاری در زمینه های مختلف پرتوفرآوری فراهم خواهد شد.


منبع : تبیان

[Easy Bug]

ما و شتابدهنده های اتمی(2)

---

دراین مقاله در ادامه ی قسمت قبل به بررسی پاره ای دیگر از شتاب دهنده های ذرات مورد استفاده در کشورمان می پردازیم.

---

شتاب دهنده الکتریسیته ساکن( واندوگراف)

شتاب دهنده واندوگراف موجود در مرکز تحقیقات هسته ای از نوع الکتریسیته ساکن است که از سال 1356 نصب و مورد استفاده قرار گرفته است. این شتاب دهنده قادر است ذرات پروتون ، دوترون و آلفا را تا انرژی 3 میلیون الکترون ولت شتاب دهد. علاوه بر آن ، می تواند نوترون های با انرژی 14 مگاالکترون ولت را نیز به کمک واکنش های هسته ای ایجاد نماید. از این شتاب دهنده جهت آنالیز نمونه های بیولوژیکی، صنعتی، زیست محیطی، باستان شناسی، اندازه گیری پارامتر های هسته ای و انجام تحقیقات بنیادی فیزیک هسته ای استفاده می شود.

کاربردهای مهم شتاب دهنده واندوگراف عبارتند از:

** آنالیز مواد با استفاده از شتاب دهنده واندوگراف که ممکن است به روش های مختلف انجام شود.
1.روش پیکسی که طی آن پرتو X گسیلی در اثر برانگیختگی پروتون جهت آنالیز مواد مورد استفاده قرار می گیرد
2.روش آنالیز با استفاده از واکنش های هسته ای
3.استفاده از دستگاه میکروبیم مثل میکروسکوپ پروتونی
4.طیف سنجی گاما

**بررسی و اندازه گیری پارامترهای هسته ای نظیر استفاده از ذرات تولید شده توسط واندوگراف جهت اندازه گیری سطح مقطع مؤثر برای اهداف مختلف و انرژی های متفاوت. علاوه برآن اندازه گیری توزیع زاویه ای پاره های شکافت ناشی از شکافت القایی عناصری مانند 197Au و 209Bi که در انرژی های مختلف انجام می شود.
**استفاده از روش های هسته ای در ردیابی و کشف مواد منفجره شامل مین و گلوله های عمل نکرده بر اساس آشکار سازی مواد شیمیایی قابل انفجار. در این راستا یک پروژه تحقیقاتی نیز با شتاب دهنده واندوگراف در دست انجام و توسعه می باشد.
**شتاب دهنده واندوگراف در زمینه های مختلف صنعتی، پزشکی، باستان شناسی و محیط زیست ارایه خدمات می نماید، که در برگیرنده طیف وسیعی از آنالیز عناصر در نمونه های بیولوژی، ژئولوژی و مطالعات زیست محیطی است.


پرتوفرآوری گاما

کاربردهای پرتوفرآوری گاما به منظور سترون کردن محصولات پزشکی، پرتودهی مواد غذایی و اصلاح و تغییرات خواص مواد پلیمری، سبب گردید تا سازمان انرژی اتمی ایران نسبت به راه اندازی یک مجموعه پرتودهی با عنوان مرکز تابش گاما در سال 1362 هجری خورشیدی اقدام نماید. این امر با ارایه یک طرح به سازمان ملل متحد و تأمین بخشی از بودجه مورد نیاز تحقق یافته است. در این راستا آژانس بین المللی انرژی اتمی نیز به عنوان ناظر بر جوانب اجرایی آن نظارت داشته است. مرکز تابش گاما ضمن دارا بودن امکانات ارایه خدمات پرتودهی، قابلیت اعمال کنترل کیفی فرآیند و نیز توانمندی اجرای پروژه های تحقیق و توسعه را زمینه های مختلف پرتو فرآیند داراست.
سیستم پرتودهی این مرکز توسط شرکت کانادایی و بر اساس طرح فوق الذکر ساخته شده است. تأمین کننده چشمه های این سیستم توسط شرکت MDS Nordion Inc. تأمین شده است. سیستم پرتودهی مرکز تابش گاما یک سیستم پرتودهی نیمه صنعتی است که جهت سترون سازی و خدمات پرتودهی به شرکت های تولید کننده لوازم یکبار مصرف پزشکی، دارویی و مواد غذایی ( ادویه جات و داروهای گیاهی ) طراحی شده است. ظرفیت کل سیستم پرتودهی با توجه به طراحی حفاظ سیستم به میزان 7/4 مگابکرل می باشد.

مشخصات سیستم پرتودهی گاما سل، مدل GC-220

این سیستم ساخت شرکت صنعتی انرژی اتمی کانادا است. چشمه پرتوزای آن کبالت-60 است که میله های چشمه به صورت شعاعی در داخل حفاظ سربی به ضخامت 43 سانتیمتر قرار گرفته اند. پرتوزایی اولیه این سیستم در هنگام نصب ( آوریل 1987) معادل 23640 کوری بوده است. این سیستم می تواند در محیط بدون حفاظ هم مورد بهره برداری قرار گیرد. از این سیستم جهت پرتودهی و سترون سازی نمونه های کم حجم جهت فعالیت های تحقیقاتی و آزمایشگاهی استفاده می شود. نمونه ها در داخل اتاقک متحرکی به شکل استوانه ای به ارتفاع 20 سانتیمتر و قطر 15 سانتیمتر قرار گرفته و توسط یک مکانیزم متحرک عمودی در میان چشمه قرار گرفته و مورد پرتودهی قرار می گیرند.
خدمات پرتودهی، کنترل کیفی و تحقیقاتی در زمینه تابش گاما توسط بخش های زیر به اجراء در می آید.
بخش کارگردانی: انجام عمل پرتودهی پس از تعیین دز مورد نیاز توسط این گروه انجام می شود.
بخش میکروبیولوژی: تعیین دز سترونی و ضد عفونی و کنترل کیفی میکروبی محصولات یکبار مصرف پزشکی و بهداشتی، ادویه جات توسط این گروه در دست انجام است.
بخش دزیمتری: کنترل و اندازه گیری دز پرتوگیری رادیواکتیویته
بخش پلیمر: این گروه در زمینه مواد پلیمری و بررسی اثرات پرتو بر روی این نوع مواد فعالیت می نماید.


منبع : همان