بخشی از مقاله
چکیده:
جداسازی ایزوتوپ های پایدار به منظور استفاده در پزشکی و سایر علوم مورد توجه می باشد. در این مقاله جداسازی ایزوتوپ زنون 124 که جهت تولید رادیو ایزوتوپ ید 123 کاربرد دارد، توسط زنجیره غیر متداول تک خروجیارائه شده است. برای شبیهسازی زنجیره معادلات بقای جرم در حالت گذرا ارائه میشوند. با شبیهسازی زنجیره مربعی تک خروجی با 10 مرحله و فاکتور جداسازی کلی 1/2 مشاهده میشود برای تولید 1 گرم ایزوتوپ زنون 124 تا غنای 90 درصدنیاز به یک بار استفاده از زنجیره تک خروجی و 500 ساعت گاز دهی با نرخ خوراک 20 گرم بر ساعت میباشد.
واژههای کلیدی: زنجیره غیر متداول، ایزوتوپ زنون 124، حالت گذرا، زمان تعادل، سیستمهای چند جزیی
مقدمه:
جداسازی ایزوتوپهای پایدار به منظور استفاده در پزشکی، صنایع و کشاورزی مورد اهمیت میباشد، که جداسازی ایزوتوپی عناصر چند جزئی به تازگی در کشور مورد توجه قرار گرفته است. جداسازی ایزوتوپی عناصر در زنجیرههایی از ماشینهای جداساز صورت میپذیرد که پرکاربردترین این زنجیرهها، زنجیرههای غنیسازی با استفاده از ماشین سانتریفیوژ گازی میباشد. این زنجیره ها بصورت متداول شامل یک جریان ورودی و دو جریان خروجی - یک جریان محصول و یک جریان پسماند - بوده و در شرایط پایا کار می کنند. به منظور جداسازی ایزوتوپ هدف در مخلوط چند جزیی با غنای پایین در خوراک طبیعی با استفاده از زنجیره های متداول نیاز به استفاده چندین زنجیره بصورت متوالی می باشد تا غلظت مورد نیاز از ایزوتوپ هدف حاصل شود.
استفاده از زنجیره های متداول در این شرایط، نیازمند هزینه ساخت چندین زنجیره و تامین خوراک برای این زنجیره ها می باشد. با توجه به وجود این مشکلات و هزینهها در سال 2002 زنجیره های غیر متداول ارائه شدند.[1] که با توجه به هدف جداسازی به دو دسته تک خروجی و تک خروجی بدون جریان خوراک تقسیمبندی میشوند. زنجیرههای تک خروجی برای جداسازی ایزوتوپ های سبک و سنگین بکار می روند و زنجیره های تک خروجی بدون جریان خوراک عمدتاً برای جداسازی ایزوتوپ های میانی بکار میروند. در این مقاله هدف جداسازی ایزوتوپ زنون 124 می باشد. عنصر زنون شامل 9 ایزوتوپ بوده و سبک ترین ایزوتوپ آن زنون 124 میباشد. بنابراین با توجهبه مطالب ذکر شده از زنجیره غیر متداول تک خروجی برای جداسازی ایزوتوپ زنون 124 در این مقاله استفاده میشود. مهمترین کاربرد ایزوتوپ زنون 124 تولید رادیو ایزوتوپ ید 123 میباشد که این رادیو ایزوتوپ در پزشکی کاربرد دارد.
ایزوتوپ زنون 124 طبق واکنش زیر به رادیو ایزوتوپ ید 123 تبدیل میشود.با حل معادلات بقا در حالت گذرا شبیهسازی زنجیرههای غیر متداول انجام شده و نتایج برای تولید 1 گرم زنون 124 با غنای 90 درصد ارائه میگردد.مواد و روش کار: زنجیرههای گذاری تک خروجی عمدتاً ساختار مربعی دارند. در این زنجیرهها بر حسب اینکه هدف جداسازی ایزوتوپهای سبک و یا ایزوتوپ های سنگین باشد، یکی از جریانهای خروجی زنجیره قطع میشود. به عنوان مثال در شکل 1 در زنجیره های تک خروجی نوع A با توجه به قطع جریان پسماند و قرار گیری مخزن در این سمت، ایزوتوپهای سنگین در این زنجیره در مخزن جمعآوری میشوند. در زنجیرههای تک خروجی نوع B با توجه به قطع جریان محصول و قرارگیری مخزن در سمت محصول زنجیره ایزوتوپهای سبک در مخزن جمع آوری میشوند.
الف. زنجیره متداول مربعی
ب. زنجیره تک خروجی نوع A
ج. زنجیره تک خروجی نوع B
