بخشی از مقاله
چکیده:
پایش صحت و سلامت سوخت هستهای یا "یکپارچگی سوخت" یکی از وظایف مهم سازمانهای بهرهبردار نیروگاه اتمی میباشد. همچنین آژانس بین المللی انرژی اتمی مسوول نظارت بر کنترل موجودی هستهای کشورهای عضو است. از اینرو نیاز به ابزارهایی جهت تعیین یکپارچگی سوخت تابشدیده میباشد. سیستم توموگرافی گامای گسیلی - - GET یکی از متداولترین سیستمهای تصویربرداری است که در سالهای اخیر جهت پایش یکپارچگی و تعیین عیوب سوخت استفاده شده است. در این پژوهش یک سیستم GET شبیهسازی شده است. این سیستم قادر است تصاویر سطح مقطعی از سوخت تابش دیده در استخر سوخت را بدست داده و با تحیل آن یکپارچگی سوخت را مورد بررسی قرار دهد.
مقدمه :
توموگرافی گامای گسیلی - - GET که در پزشکی به توموگرافی کامپیوتری تک فوتون - SPECT - مشهور است سالهاست که بعنوان یک سیستم تصویربرداری قدرتمند در عرصه تصویربرداری پزشکی از تشخیص تومورهای خوش خیم و بدخیم گرفته تا بررسی کارکرد قلب استفاده می شود. این ابزار در صنعت نیز راه پیدا کرده و در سالهای اخیر در فناوری ه ستهای نیز کاربردهای متعددی برای آن پیدا شده ا ست. یکی از این کاربردها در زمینه کار با سوخت ه ستهای میبا شد. در این زمینه مدتی ا ست که تحقیقات گ سترده ای از سوی گروههای تحقیقاتی در دان شگاه ها و مراکز علمی معتبر در کشورهای مختلف انجام میشود و هدف آنها بکارگیری GET برای کاربردهایی مانند موارد زیر است
· تصدیق یکپارچگی سوخت - - Fuel Integrity
· تشخیص فقدان جزیی مواد هستهای - Partial Defect -
· تعیین مقدار پارامتر مصرف سوخت برای میلههای یک مجتمع سوخت
· تعیین توزیع گرمای واپاشی در میلههای یک مجتمع سوخت
· تعیین میزان نشتی میلههای سوخت در یک مجتمع سوخت
یک از مهمترین فعالیتهای پادمانی - Safeguards - ، تصدیق یکپارچگی سوخت است، یعنی تایید کامل بودن میلههای سوخت در یک مجتمع سوخت در مقابل دادههای اعلام شده توسط نیروگاه. در معیارهای پادمانی [13] IAEA، اصطلاح فقدان استفاده می شود، که به عنوان "تفاوت بین مقدار اعلام شده مواد هستهای و مقدار واقعی موجود" تعریف میشود.
فقدان مواد هستهای در سه سطح مختلف مشخص شده است که عبارتند از:فقدان کلی، فقدان جزیی و فقدان ناچیز. طبق تعریف وقتی فقدان جزئی داریم که ک سری از مواد ه ستهای معرفی شده در یک سوخت ، از د ست رفته با شد. یعنی تعدادی از میلههای سوخت یک مجتمع سوخت وجود ندا شته با شند یا محتوای ایزوتوپی آنها تغییر کرده با شد. GET یک ابزار غیر تهاجمی ا ست که قادر ا ست فقدان جزئی را مورد ارزیابی قرار دهد. در این پژوهش هدف ما شبیه سازی یک سیستم GET به منظور مطالعه بر روی تعیین یکپارچگی سوخت و بخصوص فقدان جزیی است
معرفی سیستم توموگرافی گامای گسیلی - : - GET
در این سیستم جسم که در واقع سوخت تابش دیده است منبع تابش گاما بوده و با چرخش آرایه ای از آشکارسازهای حساس به گاما در زوایای مشخص حول جسم می توان در هر زاویه، اطلاعاتی از شدت طیف گاما درآشکارسازها جمع آوری کرد که به آن نما 1میگویند. از جمع اطلاعات نماها در زاویای مختلف، ماتریس نماها - سینوگرام - 2 تولید می شود. با ا ستفاده از روشهای باز سازی ت صویر، از اطلاعات ماتریس نمای ت صویر سطح مقطع ج سم بد ست میآید. در مورد مجتمع های سوخت ، از آنجا که برای ت صدیق یکپارچگی آنها با مجتمع های سوخت تابش دیده سر و کار داریم این سوختها خود دارای عناصر اکتیو گسیلنده گاما هستند. ایزوتوپهایی متعددی در سوخت مصرف شده این خاصیت را دارند که از جمله مهمترین آنها میتوان به ایزوتوپهای Xe-135،Xe-133،Ba-140، Eu-154، Cs-134 وCs-137 اشاره کرد
شکل -1 نمایی از یک سیستم GET - راست - نمای محوری - چپ - نمای عرضی
در یک سیستم GET، مجتمع سوخت در گوشه ای از استخر سوخت قرار گرفته و مجموعه آشکار ساز بگونهای طراحی میشود که در یک ارتفاع خاص ثابت شده و در زوایای مختلف با گام مشخص حول مجتمع سوخت تابش دیده چرخیده و در هر زاویه با جاروب عرضی آشکارساز، نما در آن زاویه خاص تولید شود. لازم است زمان برابر برای اندازه گیری در زوایای مختلف در نظر گرفته شود. در شکل 1 نمایی از این سی ستم م شاهده می شود.
