نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی منشی زاده ¹
• علی سلیمانی ¹
• مهدی خسروانی ¹
• مرتضی یاحقی ¹
• حسین سیار ¹
• رامین روزه دار مقدم ¹
• آیدین قلعه اسدی ¹
• ابوالفضل صالحی زاده ¹
• حامد آل ابراهیم دهکردی ¹
• محمدصادق اسلامی ¹
• عباس فرخی زاده ¹
• امید حقیقی ¹
• حمیدرضا سراوانی ¹
• علی طاهری ²
• سید پژمان شیرمردی ²

¹ شرکت توسعه کاربرد پرتوهای ایران، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران، صندوق پستی: 836-14395

² -شرکت توسعه کاربرد پرتوهای ایران، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران، صندوق پستی: 836-14395 -پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران، صندوق پستی 339-141551

چکیده

افزایش عمر مفید و کاهش ضایعات محصولات کشاورزی با از بین رفتن باکتری، ویروس، حشرات و آفت با پرتودهی به وسیلۀ اشعۀ گاما با مقدار دز جذبی که توسط آزمایشگاه‌­های میکروبیولوژی و مواد غذایی مشخص می­‌شود، امکان­پذیر است. بدین منظور به طراحی و ساخت یک سامانۀ پرتودهی خودحفاظ گاما برای پرتودهی غلات و حبوبات با چشمۀ پرتوزای کبالت – 60 با فعالیت 50 کیلوکوری پرداخته شد. عملکرد این سامانه به گونه‌­ای است که با استفاده از نوار نقاله، محصولات کشاورزی به صورت فله­‌ای به داخل قیف ورودی سامانه ریخته می­‌شوند. محصولات از قیف ورودی به مارپیچی سقوط می­‌کنند و پس از عبور از این مارپیچ وارد کسک (محفظۀ پرتودهی) می­‌شوند تا پرتودهی بشوند. میزان دز جذبی محصولات کشاورزی علاوه بر چگالی، نوع محصول و...، بستگی به مدت‌ زمان حضور در کسک پرتودهی دارد. این زمان پرتودهی به وسیلۀ تغییر سرعت گردش ماردون قابل تغییر بوده و میزان دز جذبی گرفته شده توسط محصول با در نظر گرفتن مقدار فعالیت باقی­مانده به صورت نرم افزاری محاسبه می­‌شود. طراحی و ساخت سامانۀ پرتودهی نوع 1 بر اساس استاندارد به شماره ANSI/HPSN43.7-2018 و با استفاده از نرم­‌افزار Solidworks و استاندارد حفاظ­‌سازی پایۀ ISIRI7751 و توسط نرم­‌افزار MCNPX مدل­‌سازی شده است. سایر طراحی و ساخت­‌ها اعم از نقشه­‌کشی صنعتی و تأسیسات، نقشه­‌کشی الکتریکی، تحلیل سازه، جوشکاری و سامانۀ برق و کنترل نیز بر اساس استاندارد مربوطه­‌اش رعایت و انجام شده است. سازۀ مکانیکی ساخته شده تحمل بار استاتیک سازۀ 140 کیلونیوتون را دارد. طراحی منحصر به فرد مارپیچ ورودی محصولات به صورت پله‌­ای به جای اسپیرال باعث کاهش سرب مورد نیاز برای حفاظ سازی به میزان 2 تن نسبت به نمونۀ مشابه ساخت کشور مجارستان شد. دبی خروجی محصولات پرتودهی شده در این سامانه در حدود 1 تن بر ساعت برای گندم با دز 200 گری است. میزان یکنواختی دز برابر 2 به دست آمد که برای کارهای صنعتی پرتودهی قابل قبول است.

کلیدواژه‌ها

• پرتودهی
• سامانۀ پرتودهی خودحفاظ گاما
• کبالت
• میزان یکنواختی دز
• حفاظ سازی
• شبیه‌سازی MCNPX

موضوعات

• فیزیک هسته ای

عنوان مقاله [English]

Design and construction of a self-shielded radiation system for agricultural products

نویسندگان [English]

• Mahdi Monshizadeh ¹
• Ali Soleymani ¹
• Mahdi Khosravani ¹
• Morteza Yahaghi ¹
• Hossein Sayyar ¹
• Ramin Roozedar Moghaddan ¹
• Aydin Ghaleh Asadi ¹
• Abolfazl Salehizadeh ¹
• Hamed Aleebrahim Dehkordi ¹
• Mohammad Sadegh Eslami ¹
• Abbas Farrokhizadeh ¹
• Omid Haghighi ¹
• Hamidreza Saravani ¹
• Ali Taheri ²
• Seyyed Pezhman Shirmardi ²

¹ Iran Radiation Application Development Company (IRAD Co.), Atomic Energy Organization of Iran, Tehran, I.R. of Iran, PO Box:14395-836

² Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, .), Atomic Energy Organization of Iran, Tehran, I.R. of Iran, PO Box:141551339

چکیده [English]

It is possible to extend the shelf life and reduce the waste of agricultural products due to removing bacteria, viruses, insects and pests by means of gamma irradiation with the absorbed dose amount determined by microbiology and food laboratories. For this purpose, the design and construction of a self-shielded gamma irradiation system for irradiation of grains and legumes with radioactive sources of cobalt-60 with activity of 50 kilocuries was performed. In this system, agricultural products are fed in bulk into the input funnel with a conveyor belt. The products move from the inlet funnel to the spiral due to gravitational force and after passing through it, they enter the cask (irradiation chamber) to be irradiated. The absorbed dose amount of agricultural products depends on the time duration that they stay in the irradiation cask, their density, and their type of products, etc. Irradiation time can be adjusted by changing the rotational speed of the screw conveyor considering the last amount of activity remained in the cask at the time of irradiation by means of a software product. The design and construction of type 1 radiation system is based on ANSI/HPSN43.7-2018 standard designed using Solidworks software and basic biological shielding standard ISIRI7751 modeled and calculated by MCNPX software. Other designs and constructions, including industrial and facility drawings, electrical drawings, structural analysis, welding and electrical and control systems were also carried out based on their respective standards. The built mechanical structure can withstand 140kN of loading. The unique design of the entrance chamber in a form of a step instead of a spiral reduces the volume of lead material required for shielding by 2 tons compared to a similar irradiation system made in Hungary. The output mass flow rate of irradiated products in this system is about 1 ton/hour for wheat with dose of 200 grays. The dose uniformity ratio of 2 was obtained, which is acceptable for industrial radiation works.

کلیدواژه‌ها [English]

• irradiation system
• self-shielded system
• gamma-ray Cobalt-60
• MCNPX simulation