Skip to main content
SUPERVISOR
Seyedmadi Hejazi,Ahmad Shirani bidabadi,Seyed Mehdi Abtahi Forooshani,Mohammad ali Rowshan Zamir
سیدمهدی حجازی (استاد مشاور) احمد شیرانی بیدابادی (استاد مشاور) سیدمهدی ابطحی فروشانی (استاد راهنما) محمدعلی روشن ضمیر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hajar Share Isfahani
هاجر شرع اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Improving the clay soil environmental efficiency as a shielding material around waste landfills
Environmental protection around radioactive waste disposal is a significantly important issue for safety purposes. Consequently, permeability and radiation shielding are the two important factors for isolating radioactive disposals. Clay is a relatively impermeable soil that is naturally available, cheap and environmentally friendly. In this research, the influence of modifying clay by barite powder, barite aggregate, steel slag, basalt fiber and nano clay were investigated to improve the gamma ray shielding performance while keeping the low permeability of clay soil. This research was conducted using both experimental and simulation methods. In this study, bentonite clay samples with different percentages of additives were prepared to find the optimum percent of barite powder. A HPGe detector was used to measure the attenuation coefficients at commonly used gamma ray energies of 137 Cs (661.6 keV) and 60 Co (1173.2 and 1332.5 keV) for all the samples. The attenuation coefficients for samples were determined by both simulation methods, using the MCNP code, and XCOM database to compare with the experimental results. Simulation results were found to be in a good agreement with the experimental results. The obtained results show that with increasing the percent of barite powder, barite aggregate, steel slag and basalt fiber, radiation shielding coefficient (µ) increase while permeability coefficient becomes greater. While, adding nano clay decreases the linear attenuation coefficient (µ) and permeability factor (K). Finally, considering the two objective functions of radiation shielding protection and water permeability, according to the results, mixture of bentonite clay with 40% barite powder, bentonite with 40% barite and bentonite aggregate with 30% steel slag depending on the available materials, are the suitable alternatives for the coating layer usage of low-level radioactive waste disposal.
امروزه با گسترش روزافزون کاربرد انرژی هسته­ای در زندگی بشر، جلوگیری از انتشار و پخش مواد پرتوزا و پرتوهای آن­ها در محیط زیست امری ضروری است. در این زمینه پسماندهای پرتوزای سطح پایین که معمولاً در مخازن سطحی دفن می­شوند از جمله مهم­ترین منابعی هستند که می­توانند محیط زیست را به شدت آلوده کنند. لذا در اطراف و کلاهک این مخازن از یک لایه پوشاننده با مصالح مناسب جهت جلوگیری از نشت آب و گاز و همچنین جلوگیری از انتشار پرتو بیش از حد مجاز به محیط اطراف استفاده می­شود. خاک رس از جمله مصالح طبیعی، ارزان قیمت و دوست­دار محیط زیست بوده و یکی از گزینه­هایی است که در مسئله حفاظ­گذاری به خصوص برای دفن سطحی زباله­های پرتوزا می­تواند به کار رود. هدف این پژوهش اصلاح رس در برابر انتشار اشعه گاما و نفوذپذیری است به نحوی که بتوان با ایمنی بیشتر از رس اصلاح شده به عنوان مصالح محافظ در اطراف مخازن دفع زباله­های پرتوزای سطح پایین استفاده کرد. در این پژوهش به منظور اصلاح رس از افزودنی­های مختلفی از جمله پودر باریت، سنگدانه­های باریتی، سرباره فولاد، الیاف بازالت و نانو رس با درصدهای متفاوت استفاده شده است. متغیرهای وابسته پژوهش شامل ضریب تضعیف خطی اشعه گاما (µ) و ضریب نفوذپذیری هیدرولیکی (k) برای ماده حفاظ مورد نظر می­باشند. در این تحقیق ابتدا با انجام آزمایش تراکم برای هر ترکیب مورد نظر، درصد رطوبت بهینه به دست آمده است، سپس میزان ضریب جذب اشعه گاما در سطوح انرژی متفاوت برای نمونه­های مورد نظر با انجام اندازه­گیری­های آزمایشگاهی به کمک آشکارساز HPGe اندازه­گیری شده است. علاوه بر این، مسئله عبور اشعه از نمونه­های مورد بررسی توسط کد MCNP و برنامه XCOM نیز به دست آمده است. سپس آزمایش نفوذپذیری نیز برای نمونه­های مورد نظر انجام شده وضریب نفوذپذیری برای هر ترکیب به دست آمده است. نتایج نشان می­دهد که پودر باریت، مصالح سنگی باریتی، سرباره فولاد و الیاف بازالت تأثیر مثبت بر عملکرد بنتونیت در مسئله حفاظت در برابر انتشار اشعه گاما دارند، ولی این افزودنی ها بنتونیت را نفوذپذیرتر می­کنند. در مجموع پودر باریت بیشترین تأثیر را بر ضریب µ در سطوح مختلف انرژی اشعه گاما داشته است. افزودن نانورس، هر دو ضریب نفوذپذیری هیدرولیکی و تضعیف خطی (µ) را کاهش می دهد و بنابراین نمی­تواند هر دو پارامتر مورد نظر را به طور همزمان بهبود بخشد. با در نظرگرفتن دو تابع هدف حفاظت در برابر انتشار اشعه و نفوذپذیری آب، بر اساس نتایج به دست آمده به نظر می رسد مخلوط های بنتونیت به همراه 40 درصد پودر باریت، بنتونیت به همراه 40 درصد مصالح سنگی باریتی به ترتیب بسته به مصالح در دسترس، گزینه های مناسبی جهت استفاده در لایه پوشاننده مخازن دفن پسماندهای پرتوزای سطح پایین می باشند. به علاوه نتایج تحلیل اقتصادی انجام شده نشان می­دهد که بنتونیت به همراه سرباره اقتصادی­ترین گزینه بررسی شده بوده و عملکرد قابل رقابتی با بتن در برابر حفاظت از انتشار اشعه گاما دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی