طراحی هسته‌ای سامانه پرتودهی گامای قابل حمل دو محفظه‌ای با استفاده از چشمه‌های میله‌ای کبالت-60 با ظرفیت 100 کیلوکوری

در این کار با استفاده از کد mcnpx محاسبات مربوط به طراحی هسته‌ای سامانه پرتودهی گامای قابل حمل دو محفظه‌ای به منظور پرتودهی غلات و حبوبات مطابق استانداردهای بین‌المللی انجام گرفت. بدین منظور با استفاده از چشمه‌های میله‌ای کبالت-60 مدل gik-а6m شرکت mayak روسیه و با ظرفیت 100 کیلوکوری محاسبات در دو بخش نسبت یکنواختی دز و دبی خروجی محصول پرتو دیده و همچنین بخش حفاظ‌گذاری در برابر پرتوهای گاما انجام گرفت. مقدار یکنواختی دز درون محفظه‌های پرتودهی درونی و بیرونی به ترتیب حدود 1/77 و 2/18 به دست آمد. همچنین مقدار دبی خروجی محصول نوعی پرتودهی شونده با چگالی فله‌ای 800kg/m^3، حدود 3/2 تن در ساعت محاسبه شد. غله نوعی در چنین دستگاهی بین 300 تا 656 گری دز دریافت خواهد کرد که کمتر از حداکثر میزان دز جذبی توصیه شده غلات و حبوبات (1 کیلوگری) به منظور انبارمانی و دفع حشرات توسط آژانس بین‌المللی انرژی اتمی می‌باشد. مطابق سند شماره 43/7 موسسه استانداردهای ملی آمریکا، میزان آهنگ دز نشتی در فاصله 5 سانتی‌متری از سطح دستگاه و برای نواحی محدود شده و در مد پرتودهی، کمتر از 200µsv/h  (بیشترین حد مجاز پیشنهاد شده) محاسبه شد. نتایج نشان دادند که حفاظ سربی سامانه با بیشینه ضخامت 29 سانتی‌متر به راحتی جلوی پرتوهای گامای گسیلی را سد کرده و کار با چنین دستگاهی هیچ خطر پرتوگیری را متوجه کارکنان نخواهد کرد. در نهایت بازده انرژی سامانه نیز با افزایش حدود 10/5 درصدی ناشی از افزودن محفظه بیرونی حدود 25 درصد برآورد شد.

nuclear designing of a portable two-chamber gamma irradiator facility for irradiation of grains containing 100 kci cobalt-60 line sources

in this research using the mcnpx code, calculations were done for nuclear designing of portable two-chamber gamma irradiator facility for irradiation of grains and legumes according to international standards. calculations were made in two parts of dose uniformity ratio and mass flow rate of the irradiated product, as well as gamma-ray shielding using 100 kci cobalt-60 line sources, model gik-a6m of mayak co., russia. the dose uniformity ratios of internal and external irradiation chambers were found to be about 1.77 and 2.18, respectively. also, the mass flow rate of an irradiated typical grain with a bulk density of 800 kg m-3 was calculated to be about 3.2 ton h-1. a typical grain will receive a dose between 300-656 gy, which is less than the maximum recommended limit of absorbed dose for grains and legumes (1 kgy) in purpose of shelf-life extension and insect disinfestation by the iaea. according to ansi/hps n43.7, the leakage dose rate at a distance of 5 cm far from the surface of the irradiator in the irradiate mode and for restricted areas, was calculated to be less than 200 µsv/h (maximum permissible radiation level). the results showed that the lead shield of irradiator facility with maximum thickness of 29 cm, easily blocks the emitted gamma rays and working with such a facility would not pose any radiation risk to the employees. finally, the energy efficiency of the facility was estimated to be about 25% with an increase of about 10.5% due to the addition of external chamber.