شبيه سازي و طراحي حفاظ نوترونی با استفاده از نانوذرات بمنظور افزايش قابليت هاي پدافندي

تاریخ انتشار خبر : ۹۳/۰۸/۱

چكيده :

یکی از مسائل مهم در مسئله پدافند غیرعامل بحث حفاظ¬سازی است که خود می¬تواند شامل مواردی چون حفاظت از اشخاص، حفاظت از تجهیزات، حفاظت از کاربران که برای پاکسازی محیط اعزام می¬شوند، باشد. با توجه به تهدیدات هسته¬ای از سوی دشمنان، طراحی حفاظ نوترونی امری ضروری است. در اين تحقيق با شبيه¬سازي صفحه¬اي از جنس Cd و B4C به ابعاد cm10× cm10 و ضخامت mm5 كه به عنوان جاذب نوترون در حلالDOP و PVC قرار گرفته¬اند به بررسي و مقايسه قدرت جذب اين نانوذرات پرداخته شده است. استفاده از دو تركيبDOP و PVC به منظور قرار دادن نانوذرات بر روي هم ضروري است. صفحات به وسيله كد MCNP4c در فاصله cm20 از چشمه Am-Be در ابعاد نانو شبيه سازي شده¬اند. اين لايه mm5، خود از ۱۰ لايه¬ي ديگر تشكيل شده است. اين لايه¬ها طوري قرار گرفته¬اند كه بيشترين هم¬پوشاني را با هم دارند. بعد از انجام شبيه¬سازي¬ها بهترين حالت جذب براي نانو ذرات Cd و B4C در اندازه¬ي ۶۰nm و ۱۰۰nm به دست آمده است، اما نانو ذرات B4C با كاهش ۴ درصدي شار نوترون¬ها بهتر از Cd عمل مي¬كنند. نتایج بدست آمده در این تحقیق می¬تواند مقدمه¬ای برای تولید حفاظ¬های نوترونی به صورت لباس¬های معمولی و سبک باشد که امید است در آینده¬ای نزدیک تولید شود.
کلید واژه: نانوذرات، حفاظ نوترونی، کربید بورون، کادمیوم، جاذب نوترونی، پدافند غیرعامل، کدMCNP4c.
تهدیدات نظامی آشکارا بر علیه یک کشور بطور کلی بر علیه منابع حیاتی و مهم آن صورت می‌گیرد. با توجه به گستردگی عرصه‌های اطلاعاتی و سهولت شناسایی نقاط حیاتی و مهم یک کشور و پیشرفت بسیار در علوم سنجش و شناسایی از راه دور امکان تصویربرداری و شناسایی تمام اماکن و مناطق مهم و حیاتی، از مناطق نظامی، صنعتی، اقتصادی، اجتماعی و مهم وجود دارد بنابراین در جنگ‌های آینده متناسب با اهداف مورد نظر از تسلیحات متعارف نابود کننده که ویژگی‌های اساسی آنها: بسیار دقیق، بسیار حساس و نفوذکننده قوی هستند استفاده می‌شود که شامل موشک‌ها، بمب‌ها تا گلوله‌های خاص تا انواع پرنده‌های بی‌سرنشین کنترل از راه دور و شناساگر هدف است. نوع دیگر تسلیحات که برای جنگ‌های آینده ساخته شده و دائما در حال توسعه است تسلیحات نامتعارف از انواع بمب‌های تولیدکننده اشعه‌ها، امواج مغناطیسی مختل کننده شبکه مخابرات و همه سیستم‌های الکترونیکی، تا انواع سلاح‌های لیزری سوزاننده و امواج ماکروویو نابود کننده اعضا و بافت‌های درونی انسان و موجودات، تا سلاح‌های صوتی و مختل کننده فعالیت‌های مغزی و عضلانی، عوامل شیمیایی و گازی و بیهوش کننده‌، خفه کننده، ضد اعصاب، خواب آور اختلال آور و انواعی با اثرات گیج¬کننده و انواع اشعه‌های یونیزه کننده رادیواکتیو، بمب‌های کثیف تسلیحات مجهز به اورانیوم تضعیف شده موسوم بهDU، بمب‌های اتمی، نوترونی و هیدروژنی و ترسناک‌تر از همه سلاح‌های بیولوژیک یا میکروبی و سمی، شامل انواع سموم کشنده طبیعی و مصنوعی بر علیه انسان، گیاهان، دام‌ها و تجهیزات حساس صنعتی و فنی و سوخت هواپیماها و یا تجزیه کننده مواد حیاتی را می‌توان نام برد. بدیهی است دشمنان در صورت بروز، در جنگ‌های آینده برای پیروزی سریع نقشه و برنامه و تسلیحات تهیه می‌کنند و هر کشوری باید زیرساخت‌های حیاتی خود را مبتنی بر تهدیدات آینده تهیه و آماده نماید. در اين مقاله به بررسي نقش نانوذرات در جذب یا هدایت نوترون¬هاپرداخته شده است. البته در استفاده از اين مواد بايد قابليت هايي مانند انعطاف پذيري و جابه¬جايي آسان آنرا مورد توجه قرار داد كه خود قابليت توليد لباس¬هاي محافظ نوترون را آماده مي سازد. نمونه حفاظ¬هايي كه تا قبل از اين مورد بررسي قرار گرفته¬اند بيشتر براي تجهيزات و مواردي كه به صورت ثابت در آزمايشگاه و يا مراكز درماني در يك جا مستقر بوده¬اند مورد استقاده قرار مي¬گرفته است به عنوان مثال در مقاله های ]۱[ و ]۲[حفاظ نوترونی برای حفاظت از شبکه¬های شهری در برابر خرابکاری¬های دشمن و … طراحی شده است. اما حفاظ-هايي كه در اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته¬اند علاوه بر قابلبت استفاده براي موارد فوق مي¬توانند براي حفاظت از كاربران آزمايشگاهي، تجهیزات حیاتی و … كه بسيار مهم مي باشند مورد استفاده قرار گيرد. برای مقایسه تحقیقات انجام شده با دیگر تحقیقات، مقالاتی يافت نشده است. البته در مقاله ]۳[ به کاربرد نانو¬فناوری در محورهای حفاظت شخصی، استحکامات، اختفا و استتار و رفع آلودگی از محل های مورد آسیب پرداخته است. در این تحقیق موادی مورد بررسی قرار گرفته است که در بحث حفاظ¬سازی محیط¬های آلوده از نوترون، نقش بسزایی در جذب و هدایت نوترون¬ها دارند. با بررسی نانومواد Cd و B4C به بهينه-سازي ضخامت لايه محافظ پرداخته شده است. با بررسی مواد و ترکیبات دیگری که جاذب نوترون و کندکننده نوترونی خوبی هستند و بررسی ضخامت¬های بهینه برای آنها می¬توان لباس مناسبی با این نانومواد طراحی کرد. در مطالعه¬ای دیگر می¬توان حفاظ¬های فوتونی و فوتونوترونی را که از اهمیت بسزایی برخوردار هستند، مورد بررسی قرار داد.
نتیجه گیری:
با توجه به اهمیت پدافند غیرعامل در برابر حملات هسته¬ای دشمنان، مطالعه و طراحی حفاظ¬های نوترونی و گامایی از اهمیت بالایی برخوردار است. حفاظ¬هایی را که می¬توان مورد مطالعه قرار داد عبارتند از: حفاظت از عموم مردم که به نوعی در معرض خطر قرار دارند، حفاظت از افراد و متخصصانی که برای بررسی، نجات، پاکسازی و … به محیط اعزام می¬شوند، حفاظت از تجهیزات و اماکن مهم و غیره. حفاظ¬های ثابت و نسبتا سنگین طراحی و ساخته شده¬اند اما هدف از انجام این مطالعه طراحی و ساخت حفاظ نوترونی با قابلیت انعطاف¬پذیری بالا و سبک می¬باشد که از این حفاظ بتوان به راحتی به عنوان لباس استفاده نمود.

منابع:
]۱[- مسعود عبداله زاده، روح اله صالحی و عباس قاسمی، ” حفاظت از شبکه های اصلی شهرها در مقابل آلودگی هسته ای ناشی از چشمه نوترونی Am-Be در صورت مشخص نبودن محل چشمه در محیط”، سومین همایش ملی پدافند غیر عامل، دانشگاه ایلام، ۸-۷ اردیبهشت ۱۳۹۰.
]۲[- مسعود عبداله زاده، روح اله صالحی و عباس قاسمی، ” حفاظت از شبکه های اصلی شهرها در مقابل آلودگی هسته ای ناشی از چشمه نوترونی Am-Be در صورت دانستن محل چشمه نوترونی در محیط”، سومین همایش ملی پدافند غیر عامل، دانشگاه ایلام، ۸-۷ اردیبهشت ۱۳۹۰.
]۳[- سوسن رسولی و فاطمه اوشنی، ” کاربردهای حفاظتی نانوفناوری در پدافند غیر عامل”، فصلنامه پدافند غیر عامل، سال اول، شماره ۳، تابستان ۱۳۸۹.

نویسنده: عباس قاسمی؛ مدیر مرکز علمی آزاد پسرانه دکتر چمران
با همکاری دکتر عسگری، روح اله صالحی و حسن ورزنده
Meysam.ghassemi@gmail.com