خاک به عنوان اصلی ترین بستر تولید محصولات غذایی مطرح است. این بستر مهم به علل مختلف و به اشکال گوناگون و در مقادیر متفاوت در سراسر جهان رو به فرسایش و نابودی است. متأسفانه در کشور ما و به خصوص در استان گلستان به علت شرایط اقلیمی، پستی و بلندی، خاک و نوع کاربری اراضی زوال این جزء مهم اکوسیستم بیشتر می باشد. در این راستا یکی از مهمترین اقداماتی که باید صورت پذیرد، مطالعه کمی و کیفی این پدیده مخرب است. روشهای گوناگونی جهت ارزیابی پدیده فرسایش وجود دارد که اغلب بدلیل پیچیدگی طبیعی و ذاتی خاک دچار نواقص و کاستی هائی می باشند. یکی از روشهایی که در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از رادیونوکلئیدها است. این مطالعه تلاش بر آن داشت تا میزان قابلیت روشهای سزیم-137 و سرب-210 را در اندازه گیری میزان فرسایش و رسوب اراضی زراعی و جنگلی مورد بررسی قرار دهد. مهمترین مشکلی که در استفاده از تکنیک و روش رادیونوکلئیدها با آن مواجه هستیم، یافتن نقاطی دست نخورده است که پراکنش رادیونوکلئیدها در آنها از سطح به عمق دارای روند نمایی کاهشی باشد. یافتن این نقاط در استان گلستان به راحتی امکانپذیر نیست. این مطالعه نشان می دهد در صورتی که نقطه مرجع از لحاظ توزیع سزیم-137 و میزان پوشش و نوع کاربری در حالت دست نخورده باشد، اما خصوصیات خاکی فیزیکی شیمیایی و پدوژنتیک نیز بر روی مقدار جذب رادیونوکلئیدها موثر بوده و لذا ارزیابی میزان فرسایش را درگیر ابهاماتی می نماید. در این مطالعه سه سازند زمین شناسی،لس، لس آبرفتی و آهک های ژوراسیک با پوشش جنگلی یکسان و یک مرجع در اراضی مرتعی و توسط آنها بررسی و میزان فرسایش در اراضی زراعی مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان فرسایش در اراضی زراعی حوضه از7/8 تا تن 9/27 بر هکتار در سال با مرجع لس و8/0 تا 4/13تن بر هکتار در سال با مرجع آهک ژوراسیک 6/28تن بر هکتار در سال تا6/50 تن بر هکتار در سال می باشد. میزان رسوبگذاری 68 تن بر هکتار در سال با مرجع لس،42 تا 171 تن بر هکتار در سال با مرجع ژوراسیک در حوضه ارزیابی گردید. مهمترین عوامل موثر بر جذب سزیم-137 و تفاوت در خاکهای مختلف برآورد گردید. بر اساس نتایج می توان نتیجه گیری نمود که نوع سازند زمین شناسی با استفاده از تأثیری که بر خاکسازی دارد باعث تفاوت در برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک گردیده که این تفاوتها باعث تغییر در میزان انتقال رادیونوکلئیدها در خاک گردیده است. با توجه به نتایج میتوان دریافت تنوع سازند، خاک، پوشش گیاهی، توپوگرافی در استان، استفاده از این روش را حتی در صورت وجود رادیونوکلئیدها در داخل افقهای سطحی دچار محدودیتهایی می سازد که باید حتماٌ در مطالعات بعدی مورد توجه قرار گیرد.

تنها منبع مطمئن و دائمی تأمین آب در مناطق خشک و نیمه خشک و کویری به خصوص در صورت وقوع خشکسالی ها، منابع آب زیرزمینی می باشد. آبخوان آبرفتی استان گلستان با دارا بودن از گستره وسیع، ستبرای نسبتاً زیاد و نهشته های ناپیوسته، حجم عظیمی از آب را در خود ذخیره نموده است. آبنمود سفره تحت فشار در این آبخوان نشان دهنده اضافه برداشت می باشد. این برداشت بی رویه می تواند مشکلاتی از قبیل ماسه دهی چاه ها، پیشروی آب شور در نواحی شمالی دشت و نشست زمین در سطح دشت را ایجاد نماید. در این شرایط لزوم مدیریت بهینه مصرف از این آبخوان آشکار است. دست یابی به این هدف جز با شناخت دقیق وضعیت آبخوان امکان پذیر نخواهد بود. یکی از روش های نوین در مطالعه آب های زیرزمینی استفاده از رادیوایزوتوپ ها می باشد. در این مطالعه هدف تعیین سن آب زیرزمینی در سطح سفره تحت فشار استان گلستان با استفاده از رادیوایزوتوپ تریتیوم می باشد. این کمیت به نوبه خود به عنوان ابزاری برای مطالعه مسیرهای جریان و سرعت های افقی و عمودی جریان، تخمین نرخ تغذیه آب زیرزمینی، مطالعه روند آلودگی آب زیرزمینی و پیشروی آب دریا و بسیاری دیگر محسوب می شود. این تحقیق ضمن ارائه دستورالعمل کاربردی جهت سنجش غلظت تریتیوم در مقیاس بسیار کم، در غنی سازی الکترولیزی به ضریب تغلیظ 6/6 دست یافت. به عبارت دیگر غنی سازی الکترولیزی به روش انجام شده در این تحقیق قادر خواهد بود مقادیر تریتیوم زیر tu 1 را قابل اندازه گیری نماید که این خود به معنی قابلیت استفاده از تریتیوم در مطالعات هیدرولوژیکی در بازه زمانی حدود 50 سال می باشد. همچنین نتایج نشان داد که تعدادی از نمونه های جمع آوری شده از سطح آبخوان دارای تغذیه جدید (سنی بین 5 تا 10 سال) و بقیه مخلوطی از تغذیه جدید و تغذیه قبل از سال 1952 (سن بالای 60 سال) می باشند.

رهیافت پتانسیلی، بطور گسترده برای توصیف پراکندگی کشسان و واکنش های هسته ای در برخوردهای هسته-هسته ای در بازه انرژی از چند تا 100 مگا الکترون ولت بر نوکلئون بکار رفته است. ماهیت رهیافت پتانسیلی عبارت است از اینکه دستگاهی با دو هسته بر هم کنش گر با انرژی معین در کانال کشسان، باتابع موج مدلی توصیف می شود که از حل معادله تک ذره ای شرودینگر با "پتانسیل موثر" بدست می آید. مسئله اصلی رهیافت پتانسیلی ساختن پتانسیل موثر بر اساس نمایش های مدلی و داده های تجربی مربوط به بر هم کنش هسته-هسته ای است. مهمترین ویژگی های پتانسیل موثر عبارتند از: غیر مکانی بودن، مختلط بودن و بستگی به انرژی. پتانسیل موثر را می توان به صورت حاصل جمع دو جمله در نظر گرفت. جمله اول، مولفه استاتیکی پتانسیل، واکنش هسته ها را در حالت پایه شان نشان می دهد و این مولفه را اغلب "پتانسیل میدان میانگین" می نامند. دومین جمله شامل اطلاعاتی درباره همه کانال های ناکشسان ممکن بر هم کنش هسته های بر هم کنش گر، به علاوه کانال هایی با باز توزیع ذرات، تلاشی و آمیزش این هسته ها می باشند. این جمله معمولا "پتانسیل قطبیده دینامیکی" نامیده می شود. یکی از دلایل اساسی عدم وابستگی به مکان پتانسیل موثر، مربوط به اثر اصل پائولی است که منجر به پیدایش مولفه های تبادلی در پتانسیل موثر می شود. در نتیجه گذار معمولی به نمایش مکانی، بستگی اضافی پتانسیل موثر به انرژی بدست می آید. از سوی دیگر طبیعت پتانسیل قطبیده دینامیکی ارتباط و پیوند تنگاتنگی با ساختار هسته های بر هم کنش گر و کانال های بر هم کنش آن ها دارد، که این ارتباط بستگی انرژی "اصلی" آن را تعیین می کند. در بازه هایی از انرژی این طبیعت بسته به موقعیت آستانه ها و ساختار کانال های بر هم کنش، و بسته به طبیعت و قرارگیری مقابل ترازها و پهنای حالت های برانگیخته هسته های بررسی شده. شامل حالت هسته مرکب، ممکن است رفتار غیر عادی با حتی تشدیدی داشته باشد. ویژگی های تحلیلی پتانسیل موثر، مانند وابستگی مختلط انرژی، که بوسیله اصل علیت محدود می شوند، نقش مهمی را ایفا می کنند. این ویژگی ها منجر به رابطه پاشندگی بین بخش های حقیقی و موهومی پتانسیل قطبیده دینامیکی می شوند. یکی از رهیافت های اصلی حل مسئله ساختن پتانسیل موثر هسته-هسته ای، روش پدیده شناختی است. در این رهیافت، کل پتانسیل موثر به وسیله توابع مختلط مکانی مسافت میان مراکز جرم هسته ها به کمک پارامتر کردن های مختلف مدل سازی می شود. مزیت مهم رهیافت پدیده شناختی، سادگی و راحتی در کاربردهای عملی است. اشکال اصلی این رهیافت، عدم یقین در تعیین پارامترهای مورد جستجوست، مشاهده پدیده رنگین کمان هسته ای برای پراکندگی کشسان هسته های متوسط در انرژی های تا 100 مگا الکترون ولت بر نوکلئون کمک شایانی به رفع این عدم یقین ها کرد. رهیافت دیگری که برای ساخت پتانسیل موثر بکار میرود، رهیافت میکروسکوپیکی است؛ که عبارت است از "کوشش برای فهمیدن بر هم کنش دو هسته بوسیله حرکت و بر هم کنش نوکلئون های منفرد تشکیل دهنده آن ها". در رهیافت میکروسکوپیکی دو جنبه اصلی وجود دارد: 1- اطلاعات ساختاری که شامل تابع های موج هسته ای است. مسئله عبارتست از وجود مدل ساختاری یکسان که در کاربرد عملی محاسبه مولفه های عناصر ماتریسی مناسب باشد. 2- بر هم کنش بین نوکلئون های هسته های پر تابه و هسته هدف. این بر هم کنش، بر هم کنش نوکلئون های آزاد نیست، در محیط هسته ای رخ می دهد و بنابر این بر هم کنش موثر می باشد. محاسبه میکروسکوپیکی مولفه دینامیکی پتانسیل موثر مسئله بسیار سختی است. رهیافت دیگری که بطور گسترده برای ساختن پتانسیل موثر بکار می رود رهیافت نیم میکروسکوپیکی است که در آن محاسبه میکروسکوپیکی میدان میانگین و ساخت پدیده شناختی پتانسیل قطبیده دینامیکی با هم ترکیب می شوند. ویرایش" استاندارد " این رهیافت که در آن سهم بخش حقیقی پتانسیل قطبیده دینامیکی با باز بهنجارش ساده میدان میانگین محاسبه شده عوض می شود، بطور گسترده ای بکار رفته است. ثابت نابهنجارش پارامتر آزاد است. اما در این حالت بخش های حقیقی و موهومی پتانسیل قطبیده دینامیکی متقابلا بهم مربوط نمی باشند. در نتیجه آن ها رابطه پاشندگی را برآورده نمی کنند. بعلاوه همگون سازی بخش های حقیقی و موهومی پتانسیل قطبیده دینامیکی با شکل میدان میانگین کاملا درست به چشم نمی آید. در این پایان نامه، تحلیل نیم میکروسکوپیکی پراکندگی کشسان دستگاه a+12c انجام شد. با ثابت نگه داشتن پارامترهای هندسی پتانسیل وود-ساکسونی، به وسیله تحلیل توزیع های زاویه ای تجربی پراکندگی کشسان به کمک روش x2 برای هر انرژی، پارامترهای قدرت پتانسیل به دست آمد. برای دوری از عدم یقین در گزینش پتانسیل، سیستماتیک مکان های کمینه های ایری، بستگی انرژی انتگرال های حجمی به دست آمده و بستگی به جرم کاهیده مکان های کمینه های ایری تشکیل شد. برازش های داده های تجربی نتایج قبولی را نشان داد. مختصات پتانسیل های به دست آمده با آزمون های بالا محک زده شده و مناسب ترین پتانسیل برای هر انرژی انتخاب شد. بستگی شعاعی مولفه های حقیقی و موهومی پتانسیل های به دست آمده رسم شد. مولفه های موهومی به دست آمده انحراف معنی داری از شکل پتانسیل وود- ساکسونی را در فاصله 1fm از پتانسیل های به دست آمده با رهیافت پدیده شناختی نشان می دهد، که در انرژی های کمتر بیشتر به چشم می خورد.

اندازه گیری چگالی در صنایع مختلف کاربرد های زیادی دارد. در برخی موارد راه مناسب اندازه گیری چگالی، بکارگیری روش هسته ای بر پایه جذب پرتو گاما در ماده مبتنی بر دو تکنیک عبوری و پراکندگی می باشد. از مزیت های این روش، سریع، معتبر و آسان بودن برای استفاده می باشد. در روش عبوری، چشمه و آشکارساز در دو طرف ماده و در روش پراکندگی هر دو در یک طرف ماده قرار دارند. در این تحقیق، جهت بهینه نمودن سیستم، شبیه سازی تکنیک های مذکور برای هفت موقعیت عبوری و پراکندگی در اندازه گیری چگالی محلول های nacl.h2o و nh4cl.h2o انجام شد. در نهایت با مشخص شدن برتری روش عبوری نسبت به روش پراکندگی و همچنین برتری موقعیتی که آشکارساز دقیقاً روبروی چشمه قرار می گیرد، یک لوله pvc به قطر cm16 و ضخامت دیواره cm3ر0 محتوی دو نوع محلول nacl.h2o و nh4cl.h2o در مقابل یک آشکارساز 4 اینچ nai(tl) و یک لوله دیگر به قطر cm6 و ضخامت دیواره cm1ر0 در مقابل یک آشکارساز 1 اینچ csi(tl)، در نظر گرفته شدند. در هر دو سامانه یک چشمه 22na با قدرت µci20 در طرف دیگر لوله حاوی سیال قرار داشت. این در حالی است که جهت جلوگیری از پراکندگی، یک حفاظ سربی به ضخامت cm5 در اطراف چشمه گاما و همچنین یک حفاظ سربی به ضخامت cm3ر4 حول آشکارساز تعبیه شده بود و بر اساس شبیه سازی حضور این حفاظ تأثیر بسیار ناچیزی در بیناب ثبت-شده توسط آشکارساز داشت. برای محلول nacl.h2o در غلظت هایی با درصدهای وزنی 3، 8، 12، 16، 20 و 26، همچنین برای محلول nh4cl.h2o در غلظت هایی با درصدهای وزنی 5، 8، 12، 16، 20 و 24 اندازه گیری تجربی چگالی انجام شد. با توجه به تغییرات آهنگ شمارش بر حسب چگالی،که تقریباً به صورت خطی می باشد، نتایج با یک تابع خطی برازش داده شدند و تابع کالیبراسیون هر سامانه تعیین گردید. بنابراین با توجه به توابع خطی کالیبراسیون برازش شده برای دو محلول، می توان چگالی غلظت های مجهول دیگری از این محلول ها را بدست آورد. در پایان نیز مشاهده شد که نتایج تجربی و شبیه سازی در توافق خوبی هستند و بیشینه اختلاف نسبی برای محلول nacl.h2o در چگالی g/cm31478ر1?nacl.h2o= (با غلظت 20 %) حدود 4ر0% می باشد.

در این پایان نامه به مطالعه برهم کنش یون های سنگین با استفاده از مدل تابع چگالی انرژی اسکریم پرداخته ایم. ابتدا مدل های ساختار هسته ای را توصیف کرده ایم. یکی از روش ها، مدل میکروسکوپی نظریه ی میدان میانگین خودسازگار است که یکی از رهیافت های آن برهم کنش موثر نوع اسکریم می باشد. در این نوع برهم کنش، انرژی هسته ای به صورت انتگرال فضایی چگالی انرژی نوشته می شود. نیروی اسکریم به دلیل سادگی تحلیل و توانایی آن در بازتولید ویژگی های هسته ای در تقریب خودسازگار هارتری- فوک توسعه ی بیشتری یافته است. پارامترهای این برهم کنش با برازش نتایج میدان میانگین هارتری- فوک به داده های تجربی به دست می آیند. مدل تابع چگالی انرژی اسکریم قابلیت اعمال اثرات نیروهای سه جسمی، اسپین، ایزواسپین نوکلئون ها و تراکم ناپذیری ماده هسته ای را در محاسبات ساختار هسته ای و برهم کنش بین هسته ها دارد. در ابتدا به منظور بررسی صحت محاسبات، پتانسیل کل، محل و ارتفاع سد هم جوشی را با استفاده از تابع چگالی انرژی اسکریم محاسبه کرده و با مدل های دیگر مقایسه نموده ایم که نتایج حاصل توافق خوبی با سایر مدل ها دارند. بعلاوه پتانسیل کل را برای چند واکنش با استفاده از نیرو های مختلف اسکریم به دست آورده ایم. می توان مشاهده کرد که با کاهش تراکم ناپذیری هسته ای، ارتفاع سد هم جوشی کاهش می یابد که نشان دهنده ی اهمیت ماده هسته ای در برهم کنش یون های سنگین می باشد. همچنین محل و ارتفاع سد برهم کنش هم جوشی را پارامتری کرده ایم که مقادیر حاصل از فرمول پیشنهادی به مقادیر تجربی نزدیک و خطای مطلق آن کمتر از سایر روابط تحلیلی مورد بررسی است. در پایان، سطح مقطع هم جوشی را برای چند واکنش با استفاده از نیروی اسکریم محاسبه کرده ایم که توافق نسبتاً خوبی با نتایج تجربی دارند. اختلافی در نواحی پایین سد با مقادیر تجربی وجود دارد که می تواند ناشی از چشم پوشی از اثرات مدهای برانگیخته مختلف دورانی و ارتعاشی و اثرات انتقال نوکلئون ها باشد.

این رساله در پنج فصل تدوین شده است : -1 نظریه واکنش های هسته ای -2 روش فونوترون -3 آشکارسازی d2o -4 وسایل و روش انجام آزمایشها -5 بررسی کارها و نتایج