جزئیات و کاربردهای 9 فناوری جدید هسته‌ای ایران

در زیر جزئیات و کاربردهای ۹ فناوری جدید هسته‌ای به تفکیک آورده شده است:

راه اندازی فاز اول مرکز ملی فناوری خلاء در سایت فردو

فناوری خلاء یکی از فناوری های "سطح بالا"(High-tech) و حیاتی در حوزه های مختلف فعالیت های سازمان از قبیل چرخه سوخت هسته ای، گداخت هسته‌ای، شتابگرها، لیزر، فتونیک و پلاسما می باشد.

با توجه به توانمندی علمی، فنی و ظرفیت های تجربی و عملیاتی که در طول سال ها در زیر مجموعه های سازمان بدست آمده است و نیز با توجه به نیاز بالفعل، سازمان انرژی اتمی ایران اقدام به راه اندازی فاز اول مرکز ملی فناوری خلاء نموده است.

افتتاح این مرکز گامی بلند در راستای تبدیل­شدن ایران به کشوری توسعه یافته در حوزه فن آوری خلاءو قرار گرفتن در بین ۱۰ کشور برتر دارای فناوری خلاء با دارا بودن زیر ساخت‌های بومی و پیشرفته و منابع انسانی متخصص و خبره در این حوزه - تعاملات داخلی و بین المللی موثر - تولید ارزش افزوده اقتصادی حاصل از فناوری خلاء با نگاه صادرات غیر نفتی و دارا بودن توان رقابت در سطح جهان در این فناوری خواهد بود.

از اهداف تاسیس این مرکز:

ایجاد زیرساخت های لازم و ضروری به منظور توسعه فناوری خلاء و تحقیق، طراحی، ساخت، صحه گذاری و تولید تجهیزات مرتبط با حوزه خلاء

صرفه جویی ارزی حاصل از تولید در داخل کشور و رفع وابستگی قطعات و تجهیزات حساس در حوزه خلاء

کسب اطمینان از عملکرد پایدار و عمر مفید تجهیزات خلاء (با توجه به امکان خرابکاری‌های صنعتی در تجهیزات وارداتی)

خدمات قابل ارائه در زمینه‌های حوزه فناوری خلاء شامل:

کالیبراسیون اولیه و ثانویه و تحقیق و توسعه در حوزه فشارهای کاری فناوری خلاء تا خلاء های بسیار بالا

خدمات فنی و تخصصی و آموزشی

راه اندازی خطوط تولید تجهیزات حوزه خلاء

می‌باشد. این خدمات نه تنها در داخل سازمان انرژی اتمی بلکه به سایر صنایع حساس کشور نظیر هوافضا، نفت و گاز و ... قابل ارائه خواهد بود.

در ۲۰ فروردین سال ۱۳۹۸ فاز اول این مرکز شامل موارد ذیل به اتمام رسیده است:

احداث ساختمان و فضای پشتیبان

ساخت و راه اندازی ست آپ های تست شیر های DN-۱۶ و DN-۲۵

ساخت و راه اندازی ست آپ های تست پمپ های خلاء روتاری و روتس

طراحی، ساخت و راه اندازی آزمایشی خط تولید فشارسنج های خازنی نیاز صنعت غنی سازی .

در راستای تدوین دانش فنی راه اندازی خطوط تولید فشارسنج ها و تولید شیرآلات خلاء از فاز های مهندسی تا تولید انبوه و ست آپ های تست عملکردی که برای صحه گذاری برای موارد فوق مطابق استانداردهای بین المللی، بالغ بر ۵۰۰ عنوان مدرک فنی تهیه و تدوین شده است.

درهم تنیدگی کوانتومی در مخابرات کوانتومی امن

مخابره اطلاعات به صورت ایمن از مدتها پیش ذهن بشر را به خود جلب کرده است. ارتباطات نظامی، سیاسی، تجاری و خصوصی ایجاب میکرد اطلاعات به صورتی مخابره شود که تنها برای افراد خاصی مفهوم باشد. بدین منظور، دانش رمزنگاری که به بررسی و شناختِ اصول و روش‌های انتقال یا ذخیره اطلاعات به صورت امنمی‌پردازد، توسعه یافته است. در رمزنگاری ابتدا پیام به صورت الگوریتم خاصی کدگذاری شده و پس از آن برای رمزگشایی از کلید استفاده می گردد و همواره این کلید باید به طور امن محافظت گردد. لذا هدف از رمزنگاری، ساختن طرح‌ها یا پروتکل‌هایی است که به افراد این امکان را بدهد که با وجود دشمنو روی یک کانال ناامنبا حفظ حریم خصوصی، داده‌هایشان را به صورت امن مخابره نمایند. روشهای کلاسیک متعددی برای این منظور استفاده میشود که امنیت این روش‌ها مستلزم استفاده از روشهای ریاضی پیچیده و زمانبر است. ولی با پیشرفت کامپیوترها و علی الخصوص با ساخت کامپیوترهای کوانتومی، دیگر محدودیت و مشکل زمان برای شکستن رمزهای مبتنی بر روش های کلاسیک حل خواهد شد و بدین ترتیب حتی پیچیده ترین الگوریتم‌های رمز نگاری با استفاده از این کامپیوترها رمزگشایی خواهند شد.

در مقابل روش کلاسیک، با ظهور نظریه اطلاعات کوانتومی که بر پایه مکانیک کوانتومی است، رمزنگاری کوانتومی مطرح شده است. امنیت رمزنگاری کوانتومی بر اساس اصول و قوانین کوانتومی استوار است. بهترین کاربرد رمزنگاری کوانتومی ساخت پروتکلهای توزیع کلید کوانتومی برای ایجاد یک کلید مشترک میان دو نفر، بدون آنکه نفر سوم هیچ اطلاعی از کلید به دست آورد، میباشد. اساس این کار استفاده از درهم تنیدگی کوانتومی می‌باشد. از آنجایی که در درهم‌تنیدگی کوانتومی حالت‌های ذرات درهم‌تنیده می‌باشند شخص ثالث نمی‌تواند حین نقل و انتقال اطلاعات،استراق سمع کند و در صورتی که شخص ثالث به اطلاعات دست یابد، دو نفری که با هم اطلاعات رد و بدل می‌کنند، سریعاً به این موضوع پی می‌برند. . آزمایش درهم تنیدگی کوانتومی فوتنها به عنوان زیرساخت اصلی فناوری کوانتومی در شرایطی برای اولین بار در ایران و منطقه انجام شده است که علی­رغم برخی محدودیت ها ، محققان ایرانی با تلاش‌های شبانه‌روزی خود بر مشکلات فائق آمدند و در برخی موارد توانسته‌اند قطعات مورد نیاز را در داخل طراحی کرده و بسازند.

در آزمایش انجام شده توسط محققان ایرانی عدد نامساوی بِل برابر با ۲.۷۳ به دست آمد که نشان دهنده درهم‌تنیده بودن حالت‌ها، می‌باشد.

درهم تنیدگی کوانتومی علاوه بر کاربرد در مخابرات کوانتومی در حوزه‌های مختلف تصویربرداری کوانتومی، زیست‌شناسی کوانتومی، کامپیوترهای کوانتومی ، ساعت اتمی، سنسورهای کوانتومی، رادار کوانتومی و... کاربردهای فراوان دارد.

طراحی و ساخت دستگاه سانتریفیوژ زونال پیوسته

دستگاه سانتریفیوژ زونال پیوسته جزء پیشرفته ترین و پیچیده ترین سانتریفیوژهای صنعتی است و به همین دلیل شرکتهای تولید کننده آن درسطح بین المللی محدود و تکنولوژی آنان حصاری است. باتوجه به کارکرد استراتژیک این دستگاه درحوزه‌های دارویی و نیاز مبرم صنایع دارویی به استفاده از سانتریفیوژ زونالپیوسته، ساخت این دستگاه در دستور کار شرکت مهندسی و بازرگانی قرار گرفته و مراحل طراحی و نمونه‌سازی قطعا درحال اجرا است.

کاربردها

تولید انبوه واکسن با قیمت تمام شده‌ی پایین.

تولید داروهای خاص.

جداسازی لایه‌ای مایع‌های چندفازی

سیستم کنترلی سامانه سنجش فرایندی

هدف از این زیرساخت، طراحی، ساخت، راهاندازی و تست یک سامانه محرک کنترلی با کاربری در راکتورهای هستهای می‌باشد. در یک راکتور هستهای، نقش مکانیزم محرکه میله کنترلی وارد و خارج کردن تمام میلههای کنترلی در ارتفاعی برابر ارتفاع قلب راکتور است و اینکه بتواند میلههای کنترلی را در هر موقعیتی از ارتفاع نگه دارد. موقعیت میلههای کنترلی در قلب راکتور با استفاده از سنسورهای موقعیت آنالوگ و دیجیتال پیمایش میشود و کنترلکننده مقدار قدرت و راکتیویته راکتور میباشد. کارکرد اصلی دیگر مکانیزم محرکه میلههای کنترلی، آزادسازی سریع میلههای کنترلی در زمان خاموشی سریع راکتور است. این حالت در شرایط اضطراری باید به سرعت فعال و در کمترین زمان ممکن میلهها را به قلب راکتور وارد نماید.

زیرساخت مذکور می‌تواند نقش بسزایی در طراحی و یا ساخت سیستم کنترلی راکتورهای تحقیقاتی و قدرت که در کشور در حال کار و یا احداث می باشند، داشته باشد.

تولید آب اکسیژن - ۱۸

اکسیژن فراوانترین عنصر در پوسته کره زمین است که مخلوطی از سه ایزوتوپ پایدار اکسیژن ۱۶، اکسیژن۱۷ و اکسیژن ۱۸ می باشد . در این بین اکسیژن ۱۸ علی­رغم مقدار ناچیز آن در طبیعت دارای کاربردهای وسیع در علوم مختلف از قبیل محیط زیست، بیوشیمی، تشخیص و درمان پزشکی می باشد.

مجتمع آب سنگین اراک پس از تولید آب سنگین، به عنوان اصلی­ترین منبع تامین ایزوتوپِ پایدارِ دوتریم، ترکیبات شیمیایی، بیولوژیک و داروییِ نشاندار شده با ایزوتوپ دوتریم، در بازارهای داخلی و بین­المللی به عنوان یکی از معدود تولید کنندگان ترکیبات دوتره در دنیا مطرح شده است.

با عنایت به تجربیات ارزشمند موجود در زمینه­ی تولید ایزوتوپ پایدار دوتریم و نیز ترکیبات دوتره با هدف بهره مندی جامعه از فناوری صلح آمیز هسته­ای، در راستای تحقق چشم­انداز تبدیل شدن به یک شرکت معتبر بین­المللی در زمینه تولید ایزوتوپ­های پایدار، غنی­سازی ایزوتوپ پایدار اکسیژن ۱۸ در دستور کار این مجتمع قرار گرفت.

تولید اکسیژن ۱۸ به روش های مختلف شیمیایی و فیزیکی به وسیله محققان زیادی در دنیا مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته که در نهایت منجر به تولید صنعتی این ایزوتوپ پر کاربرد شده است.

در گام نخست، باپشتوانه علمی حاصل از مطالعات گسترده محققین و دانشمندان سازمان انرژی اتمی ایران مدل سازی فرآیند، طراحی و ساخت برجها و تجهیزات مورد نیاز برای تولید ایزوتوپ پایدار اکسیژن ۱۸ شروع شد و در ۲۰ فروردین ۱۳۹۳ واحد پژوهشی تولید اکسیژن ۱۸ راه اندازی گردید.

با عنایت پروردگار متعال و تلاش شبانه روزی پرسنل متعهد این مجتمع، تولید ایزوتوپ پایدار اکسیژن ۱۸ با غنای ایزوتوپی بالای ۹۷ درصد در بهمن ماه سال ۱۳۹۷ همزمان با بهار انقلاب اسلامی، با موفقیت انجام گرفت.

در سال های اخیر کاربرد ایزوتوپ پایدار اکسیژن ۱۸ در صنایع پزشکی و بالاخص حوزه­های تشخیص به طور روز افزون افزایش یافته است.کاربرد ایزوتوپ اکسیژن ۱۸ در علوم پزشکی جهت تشخیص بیماری­ها با استفاده از تکنیک تشخیصی پت اسکن یا برش نگاری با نشر پوزیترون، منجر به توسعه یکی از دقیق­ترین روش­های تشخیص سلول­های سرطانی در ابتدایی­ترین مراحل رشد شده است.

در تکنیک تشخیص طبی پت اسکن­، آب غنی شده از اکسیژن ۱۸ با غنای ایزوتوپی بالای ۹۵ درصد برای تولید رادیو ایزوتوپ فلوئور ۱۸ مورد استفاده قرار می گیرد و رادیو ایزوتوپ تولید شده در ساختار ترکیب قندیFDG ( FluoroDeoxy Glucose ) به عنوان ردیاب وارد بدن بیمار می شود. با توجه به سرعت بالای متابولیسم در سلول­های سرطانی و البته روند متابولیسمی متفاوت آنها در مقایسه با سلول­های سالم، ماده قندی در سلولهای سرطانی تجمع یافته و از طریق ردیابی زوال ایزوتوپ فلوئور ۱۸ در دستگاه پت­اسکن، مکان دقیق سلول­ها و مرحله تکاملی سلول های سرطانی قابل تشخیص خواهد بود.

با تولید موفقیت آمیز ایزوتوپ اکسیژن ۱۸ با غنای ایزوتوپی بالا، نه تنها ماده اولیه مورد استفاده در تکنیک تشخیصی پت اسکن در کشور مهیا شده است، بلکه تجاری سازی کیت­های تشخیصیFDG و صادرات این محصول ارزشمند در گام های پیش رو، اجرایی خواهد شد که با تشخیص به موقع بیماریهای صعب العلاج گام موثری در راستای اعتلای سطح سلامت جامعه برداشته می شود.

به علاوه با دستیابی مجتمع آب سنگین اراک به آب نشاندار شده با دو ایزوتوپ پایدار دوتریم و اکسیژن ۱۸، بررسی سرعت متابولیسم و مصرف انرژی بدن بیماران و ورزشکاران امکان پذیر شده است. در این فرایند پس ازمصرف آب دوبار نشاندار شده با آنالیز میزان اکسیژن۱۸در ادرار و هوای بازدم و همچنین دوتریوم در ادرار با استفاده از دستگاه آی آر مَس (IRMS) و با محاسبه اختلاف بین سرعت دفع هیدروژن و اکسیژن نشاندار می­توان سرعت تولید دی اکسید کربن را تعیین کرد. سرعت تولید دی اکسید کربن بیانگر میزان مصرف انرژی می­باشد. که به صورت نسبت غذای مصرف شده به میزان تنفس در دوره زمانی تعریف می شود­.

همچنین اندازه گیری ایزوتوپهای اکسیژن در مطالعات هیدولوژی آب های زیرزمینی، چگونگی حرکت و توزیع آب ها در سفره های آبی کاربرد دارد. مطالعات ایزوتوپی هیدرولوژی اطلاعات تکمیلی از نوع، سرچشمه و سن آب­های زیرزمینی ارائه می­دهند. اگر محتویات ایزوتوپی در سفره­های آب تغییر نکند می­توان به سرچشمه آب­ها به خصوص مکان تغذیه، طول مدت و فرآیند­های آن پی برد.

هم اکنون ظرفیت تولید واحد اکسیژن ۱۸ درمجتمع آب سنگین اراک سالانه ۱۰۰ کیلوگرم می­باشد که علاوه بر تامین نیاز داخلی کشور به این محصول با ارزش زمینه صادرات آن به خارج از کشور را نیز مهیا می نماید.

ساختمان مدیریت پسمانهای جامد و تجهیزات آلوده

اهداف اجرای پروژه :

ساماندهی و تجمیع فرآیندهای پسمانداری

دمونتاژ و رفع آلودگی تجهیزات و قطعات آلوده

آمایش، تثبیت و انبارش موقت پسمان‌های پرتوزای جامد

دستاوردهای حاصل از اجرای پروژه:

استفاده مجدد از تجهیزات رفع آلودگی شده

شستشو و بازرسی سیلندرهای آلوده مطابق با استاندارد بین‌المللی

نیاز روز افزون به رفع آلودگی ماشین‌های برخوردی و سایر تجهیزات فرآیندی

آمایش پسمان‌های جامد جهت خروج و تحویل به شرکت پسمانداری هسته‌ای کشور

اطمینان بخشیدن به افکار عمومی در خصوص مدیریت صحیح پسمان‌های پرتوزا و رادیواکتیو

احداث پروژه مرتبط با مدیریت پسمان‌های جامد و تجهیزات آلوده بر اساس استانداردهای جهانی

مدیریت صحیح و در نظر گرفتناستراتژی مشخص در رابطه باخطرات احتمالی زیست محیطی، شیمیایی و فیزیکیمواد پرتوزای موجود در پسمان‌های تولیدی

رادیوداروی Y-۹۰ Resin Microspheres برای درمان سرطان کبد

سرطان کبد یکی از کشنده ترین سرطان های گوارشی است و در حال حاضر جزو شش سرطان شایع در مردان است و طبق گزارش ها در حدود ۲۰۰ نفر در سال به سرطان کبد مبتلا می شوند. بیماران سرطان کبد اولیه و متاستاتیک که قابل عمل جراحی نیستند با این رادیودارو نزدیک به ۵۰ الی ۶۰ درصد امید به حیات مجدد پیدا کرده و به کیفیت بسیار بهتری از زندگی دست پیدا می کنند.

فاز آزمایشگاهی و پیش بالینی آن با موفقیت به اتمام رسیده و درحال طی مراحل فاز بالینی با همکاری دانشگاههای علوم پزشکی تهران و شیراز می باشد. رادیوداروی مذکور تا به حال بر روی ۱۲ بیمار مبتلا به سرطان کبد تست شده و در حال ادامه فاز بالینی است.

قیمت این رادیودارو ۵۰۰۰ الی ۶۰۰۰ یورو است که به دلیل بومی سازی برای بیماران داخلی بسیار ارزان تر در دسترس خواهد بود.

دستگاه طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)

در این دستگاه تکنولوژی های ذیل مورد استفاده قرار گرفته است:

تکنولوژی لیزر: از لیزر برای فاصله سنجی آینه ها، کالیبراسیون دستگاه، تنظیم خودکار آینه ها و غیره استفاده شده است.

تکنولوژی حرکت ریل آینه ها با سرعت کاملاً یکنواخت (بسیار حساس و دقیق)

تکنولوژی الکترونیک و کامپیوتر که به وسیله آن کنترل و فرمان دقیق حرکت آینه ها، استفاده از کارت های داده خوانی و انجام محاسبات تبدیل فوریه، صورت گرفته است.

تکنولوژی فیزیک و اپتیک: استفاده از چیدمان آینه ها به طور خاص و ویژه به منظور مدوله کردن نور IR که در نهایت بتوان از تبدیل فوریه برای مشخص نمودن میزان جذب IR توسط نمونه استفاده نمود.

فاز امکان سنجی فنی و اقتصادی :

انجام مطالعات اولیه در خصوص انتخاب روش های ساخت با بهره گیری حداکثر از امکانات موجود

بررسی امکان ساخت تجهیزات مورد نیاز در داخل کشور و همچنین از آنجائی که مقرر است این دستگاه پس از ساخت جهت استفاده مراکز تحقیقاتی مرتبط به فروش برسد لذا امکان سنجی اقتصادی بودن طرح در این فاز مورد بررسی قرار گرفت.

فاز طراحی و تامین تجهیزات:

در این مرحله طراحی مکانیکی، الکترونیکی و اپتیکی دستگاه انجام و تجهیزات و قطعات مورد نیاز سفارش گذاری گردید که پس از رفع ابهامات فنی با سازندگان این قطعات تامین شد.

فاز عملیاتی:

در این مرحله ساخت برخی از قطعات و نصب تجهیزات خریداری شده انجام شد.

فاز راه اندازی و بهینه سازی: با توجه به تکنولوژی بسیار بالای استفاده شده در این دستگاه، این مرحله از اهمیت خاصی برخوردار می باشد بطوریکه در آن با بهره گیری روشهای مختلف علمی از جمله سعی و خطا، استفاده از متون علمی موجود و بهره گیری از تجارب اساتید مرتبط مراکز دانشگاهی و علمی، دستگاه در بهترین شرایط عملیاتی تنظیم گردید.

فازتجاری سازی:

در این فاز پس از موفقیت آمیز بودن تستهای نهائی اجرا شده بر روی دستگاه، با توجه به نیاز مشتریان، دستگاه به صورت تجاری عرضه خواهد شد.

آغاز نصب زنجیره میانی ۲۰ تایی سانتریفیوژ پیشرفته IR۶

جمهوری اسلامی ایران از سال ۱۳۸۰ شروع به تحقیق و توسعه و ساخت دستگاه های سانتریفیوژ کرده است .

دستگاه سانتریفیوژ به عنوان قلب تپنده چرخه سوخت و یکی از عناصر سطح بالا(High-tech element) در چرخه سوخت مطرح است. پس از طی تحقیقات و تولید ماشین IR۱ که به صورت مهندسی معکوس انجام شد، کشورمان گام در طراحی و تولید نسل‌های جدید نهاد.این نسل­ها از تکنولوژی متفاوت بهره می­برند که به تناسب افزایش طول و قطر، جنس روتور‌ها نیز از آلومینیومی به کامپوزیتی تغییر یافته است.

یکی از پیشرفته‌ترین این نسل‌ها، ماشین IR۶ یا ماشین نسل۶ می‌باشدکه توسط متخصصان سازمان انرژی اتمی ایران طراحی و به صورت کاملاً بومی تولید شده است.

عملکرد (راندمان) این ماشین تقریبا ۱۰ برابر نسل ۱ است. نسل ۱ از ظرفیتی معادل یک سو (یک کیلوگرم اورانیوم در سال) و نسل ۶، ده سو (۱۰ کیلوگرم اورانیوم در سال) برخوردار است.