مطالعه و مدل سازی آنالیز عنصری فلزات سنگین به روش هسته ای

آنالیز عنصری به کمک گاماهای آنی حاصل از فعالسازی نوترونی (pgnaa) کاربرد زیادی در اکتشاف و ارزیابی معادن و مخازن نفت و آب، کشف مواد منفجره در محموله ها، پزشکی، صنعت و ... دارد. بسته به نوع کاربرد، روش کار، چشمه های نوترونی و آشکارسازهای گاما متفاوت می باشد. از آنجاییکه هر عنصر طیف گامای منحصر به فردی دارد، بنابراین با استفاده از طیف گامای آن می توان پی به حضور آن در ترکیب برد. هدف اصلی این تحقیق این است که از آنجا که فلزات سنگین نظیر جیوه، کرم، آرسنیک، کادمیوم و سرب از عوامل بسیار خطرناک آلودگی محیط زیست می باشند، شناسایی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش فلورسانس اشعه ایکس برای بیش از نیم قرن متداول ترین روش آنالیز عنصری بوده است که از تکرارپذیری خوبی نیز برخوردار است. در این رابطه مطالعه و بکارگیری روشهای دیگر آنالیز فلزات سنگین و مقایسه نتایج آنها با روشهای متداول مورد توجه بوده است. در این پروژه پس از مرور روشهای مختلف آنالیز فلزات سنگین و ارزیابی مزایا و معایب آنها، دو روش هسته ای یعنی اکتیواسیون نوترونی با گامای آنی و واکنش پرتو پرانرژی پروتون مورد بررسی دقیق قرار گرفته و مدلسازی شده است. بررسی آنالیز کیفی عناصر سنگین با استفاده از طیف گامای آنی می باشد. برای آنالیز کیفی عنصری لازم است طیف گامای آنی هر عنصر بطور مجزا و در ترکیب محاسبه شود. با توجه به بررسی صورت گرفته مشخص گردید بدلیل اینکه روش آزمایشگاهی نیاز به هزینه و زمان زیادی دارد و در حال حاضر امکان تهیه طیف ها به روش آزمایشگاهی مقدور نمی باشد، به همین دلیل طیف های مورد نیاز به کمک کد mcnp4c تهیه گردید. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که می توان به کمک این روش، مقدار عناصر سنگین ترکیبات را با خطای 5-7 ppm تعیین نمود. در این تحقیق از تحقیقات آقای نقدی جهت ابعاد و ترکیبات هندسه مورد نیاز جهت انجام آنالیز به روش آزمایشگاهی با استفاده از کد mcnp4c استفاده گردیده است. در این طراحی سعی شده تا شار نوترون را در محل نمونه افزایش داده تا نرخ تولید گاماهای آنی افزایش یابد. در کنار آن حفاظ سازی مناسب جهت محافظت آشکارساز از تابش نوترون صورت پذیرفت. همچنین پارامترهای مهم در مدلسازی یعنی سطح مقطع واکنش، توزیع زاویه ای محصولات ثانویه، میزان تضعیف آنها در نمونه و در هوا، میزان دقت و حساسیت آشکارسازها در این پروژه مورد توجه دقیق قرار گرفته است.