به عنوان نخستین مطالعه فراگیر پرتوزایی محیطی تراز فعالیت و توزیع عمقی و فضایی هسته های پرتوزا ی طبیعی و مصنوعی مطرح بر اساس موجودی سنجش شده آنها در بیش از 50 نقطه در سراسر استان گیلان واقع در حاشیه جنوبی دریای خزر مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه، دُز موثر سالیانه معادل برای هسته های پرتوزای طبیعی و همچنین cs137 به کمک سنجش های انجام شده برآورد شد. در مورد cs137 مقادیر دُز بر اساس توزیع عمقی سنجش شده و برازش مناسب تابعیت توزیع آن، ابتدا شار فوتون های اصلی (پراکنده نشده) در ارتفاع m1 از سطح زمین برای سزیوم موجود در خاک محاسبه و سپس به آهنگ دُز تبدیل گردید. در ادامه پس از تعیین تراز دُز هر یک از مولفه های طبیعی و مصنوعی، نقشه آهنگ دُز استان به کمک محاسبات زمین آماری شامل آزمون همبستگی خودکار فضایی، مدل سازی نمودار نیم تغییرنِگار تجربی و درونیابی داده ها به روش کریگینگ تهیه شد. مقدار متناظر این عدد برای cs137 با میانگین?sv y-1 0/2±1/4 و بازه تغییرات ?sv y-1 1/8 – 0/1 بدست آمد. همچنین، مقدار دُز موثر سالیانه کل ناشی از اثر هر دو مولفه طبیعی و مصنوعی در بازه ?sv y-1 9/91-1/33 با میانگین ?sv y-12/15±7/64 بدست آمد. در کنار تعیین پارامتر پرتوگیری خارجی، شناسایی شکل تغییرات فضایی موجودی و نِهشت cs137 نیز حائز اهمیت است. مقدار تخمینی نِهشت سطحی برای سزیوم در بازه bq m-2 2848-383 با میانگین bq m-2 1685 قرار دارد. علاوه بر این، الگوی فضایی cs137 مقادیر تراکم سطحی و نِهشت به کمک روش درونیابی کریگینگ بدست آمد. در ضمن، مشاهده لکه های داغ نهشتی با نواحی بارشی بالا در استان در انطباق است. در مرحله دیگر مطالعات، به دلیل اهمیت درک تغییرات توزیع عمقی و تراکم موثر cs137 در خاک منطقه اقدام به نمونه برداری خاک با هدف تعیین و شناسایی نحوه تغییرات آن نمودیم. عمق موثر سزیوم انباشته شده در تعیین سرنوشت بعدی آن در چرخه خاک ـ گیاه حائز توجه است. بر پایه نتایج تحقیقات قبلی در گیلان دو منطقه با نِهشت فراتر برای این مطالعه تعیین گردید و در آنجا چندین نقطه نمونه برداری خاک تا عمق cm30 به عمل آمد. در ضمن در دو نقطه به طور همزمان نمونه برداری خاک و طیف سنجی گاما با آشکارساز hpge قابل حمل صورت گرفت. داده های مربوط به نمونه های خاک به خوبی با مدل پخش انتشار یک بعدی در عمق های کم و زیاد در توافق است. مقدار تخمینی پارامتر های ترابُردی پخش موثر deff و سرعت انتشار موثر veff به ترتیب cm2 y-1 75/0-32/0 و cm y-1 25/0-01/0 بدست آمدند. بر پایه مقادیر بدست آمده نِهشت اولیه سهم چرنوبیل مقدار حدود kbqm-2 3-2 حاصل شده که با برآورد های اولیه در نزدیکی خوبی است. علاوه بر این به نظر می رسد که هنوز سهم بالایی از سزیوم نهشتی در لایه های فوقانی خاک و در عمق cm 10-0 تجمع یافته که در بخش دسترس پذیر ناحیه ریشه ای گیاهان واقع است. بر پایه پاسخ دقیق حاصل، مقدار نِهشت تخمینی در عملیات طیف سنجی میدانی تصحیح شد. انجام چنین روندی از اهمیت ویژه ای در ارزیابی و مراقبت پرتوگیری جامعه در مواقع اضطراری برخوردار بوده که قادر است به عنوان مبنایی جهت انجام مطالعات بعدی ناشی از تغییرات احتمالی تغییر تراز پرتوزایی در خاک در اثر فعالیت های انسانی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این کار در مطالعات مربوط به فرایند نِهشت تر و آئروسلی در مکان هایی که امکان مطالعه به روش های مرسوم انجام پذیر نیستند، بکار گمارده شود.

روش احتراق سریع به عنوان یکی از ترفند های نوین با آینده روشن پیش رو در عرصه تحقیقات گداخت هسته ای به روش محصورشدگی لختی محسوب می گردد. در احتراق سریع با کمک هدایتگر مخروطی ابتدا باریکه اولیه جهت ایجاد پیش فشردگی به ساچمه سوخت کروی حاوی دوتریوم-تریتیوم تابیده شده و در مرحله آخر باریکه پرتوان اصلی تابیده می گردد. در اثر این تابش در مرکز سوخت لکه داغ شکل گرفته و ذرات آلفای تولیدی در گستره پلاسمای سرد ترابُرد می کنند. در این مسیر با یون های پلاسما اندرکنش کولنی داشته و به تدریج انرژی خود را از دست می دهند. ترابُرد و نِهشت انرژی ذرات آلفا به روش چند-گروهی با 5 ،10 و 100 بازه انرژی میان انرژی تولد ذرات آلفا تا دمای پلاسمای زمینه با حل معادله فاکر – پلانک برای پلاسمای سرد با دمای kev 10و چگالی g/cm3 300 شبیه-سازی گردید.

شبیه سازی مونت کارلو به عنوان روشی کارامد برای بررسی و مطالعه ترابرد ذرات باردار و نهشت انرژی آنها در محیط پلاسمای همجوشی محسوب می گردد. در این پایان نامه، سوخت حاوی مخلوط هم مولار ایزوتوپ های دوتریوم و تریتیوم با هندسه استوانه ای در روش احتراق سریع مورد مطالعه قرار گرفته است. در این حالت فرض شده که باریکه اولیه به موازات محور استوانه تابیده شده و در اثر موج ضربه حاصل شرایط دمایی و چگالی مورد نیاز سوخت پیش فشرده مهیا شده است و در ادامه باریکه تپ اصلی احتراقی به محور استوانه تابیده می شود. در اثر این تابش لکه داغ تشکیل شده و ذرات آلفای به وجود آمده با ترابرد در سوخت سرد اطراف انرژی خود را در محیط بجا می گذارند. نشان داده می شود که سهم الکترون و یون های محیط در ترابرد انرژی محسوس است به ویژه در دماهای پایین تر که اثرات نسبیتی ترابرد الکترونی موجب گسترش فضایی بیشتر و گرمایش عمومی سوخت سرد می گردد.

استفاده از باریکه های یونی سبک و سنگین در همجوشی هسته ای به عنوان یکی از گزینه های مطرح در دستیابی به انرژی های حاصل از گداخت قلمداد می شود که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه دانشمندان عرصه فیزیک همجوشی قرار گرفته است. در این تحقیق با استفاده از کد یک بعدی سه دمایی هیدرودینامیکی deira-4 که توسط m.m.basko محقق موسسه آی تپ تهیه شده به بررسی شرایط اشتعال هدف های پوسته ای همجوشی با استفاده از تابش متقارن باریکه یونی سبک بریلیوم-9 و باریکه های سنگین بیسموث-209، سرب-207 و کربن-12 بر سطح هدف پوسته ای چند لایه حاوی ترکیب هم مولار سوخت دوتریوم-تریتیوم، شرایط بهینه بهره انرژی هدف مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور یک هدف شامل 5 لایه که به 200 سلول تقسیم شده را درنظر گرفته و باریکه های یونی را به آن تابانده ایم سپس تشکیل یا عدم تشکیل نقطه داغ در هدف را با استفاده از قله های بررسی کردیم که برای مواردی که نقطه داغ تشکیل می شود این فاکتور از مرتبه چند mg.mm-2 است. بهره انرژی، بهره هیدرودینامیکی، کسر مصرف سوخت و نحوه تغییر دماهای یونی، الکترونی و تابشی و همچنین تغییرات چگالی و فشار را برای لایه های مختلف سوخت مورد نظر بررسی می کنیم و پس از آن تغییرات ضخامت لایه هل دهنده را بر روی بهره انرژی، بهره هیدرودینامیکی و دماهای یونی و الکترونی بررسی می کنیم. در نهایت بهره های هیدرودینامیکی از مرتبه 2/0 و انرژی های کل از مرتبه erg 1015 خواهند بود.

ایده ی احتراق سریع یکی از روش های امید بخش جهت تجاری سازی راکتورهای همجوشی محصور شدگی لختی به شمار می آید. مطالعات و شبیه سازی های بسیاری به چرخه ی سوخت دوتریوم-تریتیوم (dt) اختصاص یافته است. از این رو در این رساله، احتراق سریع سوخت پیش فشرده ی dt با باریکه ی دوترونی، مد نظر قرار گرفته است. با فرض توزیع انرژی ماکسولی دوترون ها با میانگین انرژی mev3، اتلاف انرژی این ذرات در پلاسمای سوخت پیش فشرده با چگالی 3-gcm300 محاسبه شده است. محاسبات نشان می دهد، با در نظر گرفتن نهشت انرژی ذرات آلفای ناشی از همجوشی غیر حرارتی دوترون های فرودی با تریتون های سوخت، توان نهشتی در مقایسه با باریکه ی یون های مشابه، %6 افزایش می یابد. در حال حاضر یکی از عمده نگرانی های نیروگاه های هسته ای قدرت، مشکلات ناشی از پسمان های هسته ای است. امید است این امر در نیروگاه های همجوشی هسته ای، تا حدود زیادی مرتفع گردد. با این وجود، همچنان مشکلات حفاظت پرتوی ناشی از انباشت تریتیوم در پوشش بارور زاینده و فعالسازی مواد ساختمان راکتور ناشی از نوترون های واکنش همجوشی dt، قابل توجه است. از این رو سوخت عمدتا حاوی دوتریوم همراه با مقدار اندکی تریتیوم (dtx) مورد بررسی قرار گرفته است. با مطالعه ی مکانیزم های تولید و اتلاف انرژی، محدوده های مجاز سوخت پیش فشرده و باریکه ی پروتونی فرودی، به منظور احتراق و اشتعال سوختن سوخت همجوشی در حالت کاتالیزوری ترتیومی بررسی شده است. چگالی جرمی 2-gcm5?r? و کسر تریتیوم اولیه ی 0.025=x، مقادیر پیشنهادی سوخت پیش فشرده و میانگین انرژی باریکه 3<ep<10mev،، زمان تپش پالس ps15tp??5 و توان 1-ps3kevcm1022×(15wp??5)، مقادیر پیشنهادی باریکه ی پروتونی فرودی است. در انتها، ترکیب سوخت dtx3hey با تاکید بر حفظ نقش کاتالیزوری تریتیوم مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر کسر تریتیوم و هلیوم-3 اولیه ی سوخت 0.022=x و 0.38=y پیشنهاد شده است. با مقادیر فوق، ضمن حفظ حالت کاتالیزوری تریتومی، شار نوترونی تولیدی در سوخت به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.

امروزه دو روش شناخته شده همجوشی محصور شده لختی و مغناطیسی با ویژگی های منحصر به فرد خودشان وجود دارد. با این وجود، اخیراً اقبال عمومی به سمت رهیافت هدف های مغناطیسی متمایل گشته است که در آن فرایند گداخت هسته ای بر پایه روش همجوشی محصور شده لختی و در حضور میدان مغناطیسی خارجی دنبال می گردد. این روش اولین بار در اواخر دهه 80 میلادی ارائه شد. به زبان ساده، نقش اصلی میدان مغناطیسی، کاهش کسر فرار ذرات باردار به ویژه ذرات آلفای تولیدی از گداخت سوخت اصلی دوتریوم-تریتیوم و گرمایش بیشتر پلاسما است. اخیراً در حالت هدف های استوانه ای اعمال میدان مغناطیسی محوری ثابت به دلیل کاربرد در روش احتراق سریع بیشتر مورد توجه است. به نظر می رسد که با پیشرفت در تکنولوژی شتاب دهنده های ذرات و روش های اخیر در همجوشی محصورشده لختی مانند افروزش سریع، مفهوم هدف مغناطیسی استوانه ای آینده ی روشنی در تکنولوژی همجوشی هسته ای داشته باشد. در اینجا، از یک کد عددی یک بعدی در همجوشی محصورشده لختی به نام دیرا استفاده کرده ایم، این کد توسط محقق روسی میخائیل باسکو توسعه یافته و توانایی بالایی در هدف های مغناطیسی دارد. بر اساس سند hiball، در این پژوهش، شرایط افروزش و سوختن برای هدف استوانه ای در دو حالت مغناطیسی و غیرمغناطیسی با راه انداز یونی سنگین bi209 با توان tw720 با انرژی ذرات gev10 تحقیق گردیده است. ساختار هدف استوانه ای مستدیر به شعاع مقطع mm3 متشکل از دو لایه شامل غلاف فلزی بیرونی سربی و گاز هم مولار دوتریوم-تریتیوم به عنوان سوخت تشکیل شده است. شرایط بهینه افروزش و اشتعال هدف با زمان تابش دهی یونی برای حالت غیرمغناطیسیns 5/7 و برای حالت مغناطیسی با اعمال میدان مغناطیسی محوری 25 تسلا، ns 4/4 مورد مطالعه قرار گرفته است. انرژی کل باریکه فرودی در دو حالت غیر مغناطیسی و مغناطیسی به ترتیب بالغ بر mj49/5 و mj 2/3 گردید. در اینجا، نشان داده شد در شرایط مشابه فوق، اعمال میدان مغناطیسی، موجب کاهش انرژی مصرفی تا سقف 60% و افزایش بهره انرژی به میزان 50% می گردد.