بعد از یک حادثه هسته ای و یا پرتوای در تاسیسات هسته ای پراکنده شدن هسته های پرتوزا در محیط، اندازه گیری پرتوگیری داخلی یک نیاز اساسی محسوب می شود. به دلیل محدودیت دستگاه های اندازه گیری پرتوگیری داخلی در مواقع لزوم و اورژانسی، نیاز آشنایی با منابع و ابزار آلات اضافی ضروری است. تجهیزات موجود در بیمارستان ها و مراکز پزشکی هسته ای مانند دوربین گاما یکی از این ابزارآلات می باشد. در این مطالعه، از 4 نوع دوربین گامای prism، picker، adac و siemens موجود در مراکز پزشکی هسته ای که بیشترین کاربرد را در ایران دارند، برای اندازه گیری پرتوزایی داخل بدن کالیبره شده است و با یک داده های شمارنده تیروئید کالیبره مقایسه شده است. با توجه به اینکه فاکتور کالیبراسیون و کمترین پرتوزایی قابل آشکارسازی به عواملی از قبیل فاصله (سر دتکتور تا سطح بافت)، اندازه بافت، محل دقیق بافت آلوده شده و نوع عنصر رادیواکتیو آلوده کننده بستگی دارد، در این مطالعه تاثیر فاصله در فاکتور کالیبراسیون در فواصل 5 و10 و 15 و 25 سانتی متری محاسبه گردید و با استفاده از کد کامپیوتری mcnp ، مدلی جهت بررسی پارامترهای مختلف طراحی شد. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل ارائه شده با نتایج تجربی نشان می دهد که از این مدل می توان با تطابق بیشتر از 95 درصد استفاده کرد.

رادُن گازی رادیواکتیو است که عامل اصلی پرتوگیری بشر از منابع طبیعی می باشد .این گاز محصول فروپاشی ایزوتوپ های رادیوم موجود در پوسته ی زمین است.منبع اصلی رادُن در اتمسفر برون دمش آن از سطح خاک می باشد. این مطالعه با هدف بررسی تراز رادُن در خاک و از خاک در رامسر ، شهری ساحلی در شمال ایران که به عنوان یکی ازمناطق با سطوح بالای تابش طبیعی شناخته شده ، انجام گردید. غلظت بالای رادُن در این منطقه به دلیل وجود رادیونوکلاید رادیوم 226 که توسط چشمه های آبگرم به سطح زمین آورده می شود، می باشد.اندازه گیری فعال غلظت رادُن در گاز موجود در خاک و آهنگ برون دمش آن از سطح خاک با استفاده از سیستم مانیتورینگ آلفاگارد انجام شده است . علاوه بر این آهنگ دز گاما در ارتفاع 1 متری با استفاده از یک سیستم مانیتورینگ سنتیلاسیون قابل حمل اندازه گیری شده است.گستره ی مقادیر به دست آمده از کمتر از پایین ترین حد آشکارسازی سیستم آلفاگارد (bq.m-3 2 ) تا kbq.m-3 1598 برای غلظت رادُن در خاک ، mbq.m-2s-1 6281-3 برای آهنگ برون دمش رادُن و-1 nsv.h 4983-62 برای آهنگ دز گاما در ارتفاع 1 متری می باشد.

نوترون، دارای طیف انرژی پیوسته و معمولاً به صورت مختلط با فوتون ها وسایر پرتوهای موجود می باشد، بنابراین طراحی و ساخت آشکارسازی که بتواند به طیف وسیع انرژی نوترون پاسخ مناسبی داشته باشد، بسیار دشوار و مسئله اساسی در بحث دزیمتری وآشکارسازی نوترون است. در این پایان نامه از دو آشکارساز نوترونی، فیلم پلیمری cr-39 و کارتهایtldچهار قرص نوترون-گاما به منظور دزیمتری نوترون استفاده می شود. در آشکارساز پلیمریcr-39، نوترون ها به وسیله رد پای پروتون ها، اکسیژن ها و کربن های پس زده شده در آشکارساز در اثر برخورد نوترون ها آشکار می گردند که از طریق خورش شیمیایی ظاهر می شوند. در آشکارساز ترمولومینسانس، الکترون ها و حفره های حاصل از برخورد پرتو نوترون به کارت، تحت تأثیر انرژی گرمایی قرار می گیرند و جفت شدن آن ها منجر به آزاد شدن فوتون می شود. شدت فوتون ها، که توسط دستگاه قرائتگر خوانده می شود نشانگر شدت پرتو نوترون است. با در کنار هم قرار دادن این دو آشکار ساز، دز نوترون در میدان های مختلط نوترون – گاما بهینه شده است و مشاهده شد که دزیمتر طراحی شده تمامی تست های عملکردی مربوط را با موفقیت گذرانده است.

با بکارگیری محلول خورش شامل پتاس، اتیلن دیامین، متانول، اتانول و آب(pemew) ، به همراه بهبود شرایط خورش الکتروشیمیایی ، می توان توسط آشکار ساز ردپای هسته ای از نوع پلی کربنات لگزان ، طیف نگاری آلفا در بازه انرژی 8/0 تا mev 2/5 انجام داد. این طیف نگاری بر اساس توزیع قطر ردپاها در انرژی های مختلف و دارای پاسخی تخت در بازه مذکور می باشد. بر اساس این نوع طیف نگاری، یک سیستم اسپکترومتر آلفا طراحی گردید که از طریق آن بتوان غلظت دختران آلفا زای رادون و تورون را در یک محیط بطور همزمان تفکیک و اندازه گیری نمود. این اسپکترومتر شامل کلیماتور، کاهش دهنده های انرژی ، فیلتر جمع آوری دختران و فیلم پلی کربنات می باشد که بصورت مجموعه ای واحد به یک پمپ مکنده متصل می گردد. ابعاد هندسی این اسپکترومتر بر اساس بهینه سازی بین قدرت تفکیک و بازدهی از طریق روش شبیه سازی مونته کارلو با کد فلوکا تعیین گردید . عملکرد اسپکترومتر طراحی شده در میدان مختلط رادون وتورون از نظر تفکیک دختران آلفا زا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که دختران آلفا زای رادون/تورون شامل 218po و 214po از زنجیره رادون و216po ، 212bi و 212po از زنجیره تورون بوسیله این اسپکترومتر با fwhm کمتر از mev 2/0 از یکدیگر تفکیک می گردند. میزان حساسیت این اسپکترومتر به ترتیب برای رادون و تورون به میزان 5/8 و 018/0 برحسب track.cm-2.kbq-1.m3.h-1 محاسبه گردید. همچنین با توجه به اینکه با یک شیوه نصب ویژه، این اسپکترومتر علاوه بر دختران آلفا زا ،قادر به اندازه گیری خود رادون و تورون نیز می باشد، بنابراین این امکان بوجود می آید که بوسیله آن فاکتور تعادل رادون در طی دوره های کوتاه مدت اندازه گیری، تعیین گردد. همچنین این اسپکترومتر مناسب برای اندازه گیری غلظت های بالای تورون محیط می باشد.

اندازه گیری گازهای رادن و تورون به دلیل افزایش احتمال ایجاد سرطان برای افراد استنشاق کننده این گازها، از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین محققان سراسر دنیا، به دنبال تهیه ی نقشه ی پراکندگی و تعیین محل های با میزان رادن بالا می باشند. از آن جا که منشا این گازها از خاک می باشد لذا اندازه گیری میزان رادن در خاک یکی از مهمترین روش های تعیین میزان رادن محیط است. در نتیجه در این تحقیق به طراحی و ساخت سیستم اندازه گیری رادن با قابلیت جداسازی تورون پرداخته شده است. اتاقک نفوذی طراحی شده، به روش غیرفعال به وسیله آشکار ساز لگزان، بسیار ارزان قیمت، از دو فیلم و دو فیلتر تشکیل شده است و در نتیجه قابلیت جداسازی تورون را دارا می باشد و مقدار دقیق رادن را به ما خواهد داد. در این تحقیق، فاصله قرار گرفتن بهینه ی فیلم از فیلتر محاسبه شده است و ضریب حساسیت دستگاه برای فیلم پایین و بالا در اندازه گیری رادن track.cm-2(kbq.m-3d)-1 16/85 و 39/0±25/17 و برای تورون صفر و05/0± 76/1 به دست آمده که نشان می-دهد اتاقک نفوذی طراحی شده قابلیت جدا سازی تورون را دارد. اعداد مربوط به حساسیت نشان می دهد که فیلم بالایی اتاقک همزمان نسبت به تورون و رادن حساس می باشد، در حالی که فیلم پایینی تنها نسبت به رادن حساس می باشد. به این ترتیب با استفاده از اتاقک نفوذی با دو فیلم امکان اندازه گیری همزمان و مجزای رادن و تورون وجود دارد. این دستگاه، طراحی و ساخته شده و در خاک رامسر مورد آزمایش قرار گرفته است و با روش فعال (آلفا گارد) در همان نقاط مقایسه شده است و نتایج به دست آمده در روش غیر فعال (اتاقک نفوذی طراحی شده با دو فیلم) در مقایسه با روش اندازه گیری رادن در خاک به روش فعال (آلفاگارد) قابل قبول می باشد و مقدار کمی اختلاف دیده می شود که ناشی از اختلاف دو روش است. آشکارسازهای فعال معمولا گران قیمتند و چون از پمپ استفاده می شوند لذا مکش پمپ، می تواند شرایط اندازه گیری را تغییر دهد. در نتیجه اتاقک نفوذی طراحی شده با دو فیلم با استفاده از آشکارساز لگزان، قابلیت اندازه گیری رادن در خاک را دارا می باشد. همچنین دستگاهی ارزان قیمت و دارای کیفیتی قابل قبول با قابلیت جداسازی تورون به روش غیرفعال می باشد.

امروزه منابع مولد نوترون به نحو چشمگیری در حال افزایش هستند و استفاده کارآمد از نوترون ها نیازمند ابزاری جهت اندازه گیری آن است لذا ضرورت توسعه آشکارساز ها و روش های طیف نگاری نوترون، مشهود است. در این تحقیق تغییراتی بر روی توابع پاسخ کـره های بونر و روش بازیابی طیف انـرژی نوترون قرار گرفت تا مناسب ترین طیف انرژی نوترون بدست آید. در ابتدا شبیه سازی آشکارساز lii(eu) و کره های کند کننده تا قطر 18 اینچ توسط کد 6.2mcnpx انجام شد. سپس توابع پاسخ آشکارساز برای کره های کند کننده از جنس پلی اتیلن (pe) و پلی اتیلن حاوی بور (2%، 5% و 10%) bpe مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم این تحقیق با هدف بهبود توابع پاسخ آشکارساز در انرژی های پایین برای نوترون ها (mev20e<)، بررسی و محاسبه توابع پاسخ آشکارساز برای ترکیب pe و مواد جاذب بور (کادمیوم، بور و گادولینیوم) به عنوان کره های کند کننده انجام شد. در بخش سوم به منظور ایجاد تابع پاسخ مناسب برای آشکار ساز فوق در انرژی های بالا (mev 20e>)، از ترکیب pe و مواد با عدد اتمی بالا (اورانیوم، تنگستن، سرب، آهن و مس) برای طراحی کره های کند کننده استفاده شد. در بخش چهارم، یک کره کند کننده با قطر 12 اینچ از جنس پلی اتیلن به همراه 24 جفت آشکارساز ترمولومینسانس (600tld- و700tld-) در هر یک از قطرهای اصلی آن، برای طیف نگاری غیر فعال نوترون توسط نرم افزار pro engineering طراحی شد و توابع پاسخ مربوط به هریک از tldها بر اساس موقعیت قرار گیری شان محاسبه گردید و در ادامه توسط ماشین های تراشکاری ساخته شد. در بخش پنجم با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی (شبکه fitting)، نرم افزار بازیابی طیف های انرژی نوترون (insu-ann) طراحی گردید. در ادامه اعتبار سنجی توابع پاسخ بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت و ماتریس پاسخ کره های کند کننده با قطر 1 تا 18 اینچ محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با استفاده از کره کند کننده ی 5 اینچی از جنس 2%-bpe و کره کند کننده ی 3 اینچی از جنس 10%-bpe ، می توان توابع پاسخ مناسبی در انرژی های پایین بدست آورد. همچنین می توان تـوابع پاسخ مناسبی از کـره های کند کننده (mm cd1 + inch pe2) ، (mm b5 + inch pe4) ، ( cm b1 + inch pe5) و ( cm b1 + inch pe6) برای نوترون های با انرژی پایین بدست آورد. کـره های کند کننده (inch pe3 + pb cm2 + cd mm1 + pe inch2) ، (inch pe3 + fe cm1 + cd mm1 + pe inch2) و (inch pe5.75 + pb inch0.5 + pe inch5.75) مناسب ترین توابع پاسخ را برای نوترون های با انرژی بالا بدست می آورد. سپس در بازیابی طیف انرژی نوترون ها بهترین میانگین مربعات خطای نسبی 06- e 33/4 و مقدار رگرسیون حدود 99/0 بدست آمد.

یکی از روش های اندازه گیری توزیع انرژی نوترون استفاده از سامانه کره های بانر است که در زمینه طیف نگاری و دزیمتری نوترون مورد استفاده است. این سامانه شامل یک آشکارساز نوترون حرارتی است که در مرکز چند کره پلی اتیلنی قرار می گیرد که به دلیل همسانگرد بودن پاسخ سیستم ناشی از تقارن کروی کند کننده ها و نیز پهنای وسیع محدوده ی انرژی قابل اندازه گیری ، هنوز قابل استفاده و مفید می باشد. به منظور استفاده کاربردی از این طیف سنج، لازم است این سیستم توسط چشمه های نوترونی استاندارد، کالیبره شود. هدف این پژوهش، راه اندازی و تعیین فاکتور کالیبراسیون سامانه طیف نگاری کره های بانر مجهز به آشکارساز سوسوزن لیتیوم یدید متعلق به آزمایشگاه کالیبراسیون سازمان انرژی اتمی می باشد. کالیبراسیون و اندازه گیری داده های تجربی توسط دو چشمه استاندارد am-be و cf موجود در سازمان مذکور انجام شده است. بردار پاسخ مربوط به هر آشکارساز، از طریق کد شبیه سازی mcnpx بر اساس روش مونت کارلو بدست آمده است. بازیابی طیف مربوط به این سامانه، از طریق کد spunit توسط نرم افزارهای nsduaz6lii(eu)ver. 1.0. و نرم افزار آنلاین bums package، صورت گرفته است.

چکیده ندارد.