موضوعات جدید پایان نامه رشته مهندسی هسته ای گرایش گداخت هسته ای + 113عنوان بروز

نقشه راه تحقیقاتی گداخت هسته‌ای: ستون‌های کلیدی

محصورسازی مغناطیسی (Magnetic Confinement)

• شبیه‌سازی و بهینه‌سازی پیکربندی میدان مغناطیسی برای توکاماک‌های نسل بعدی.
• بررسی پایداری و دینامیک مدهای آشفتگی در پلاسماهای گداخت با استفاده از شبیه‌سازی‌های سه بعدی.
• توسعه روش‌های نوین گرمایش پلاسما و تزریق جریان در توکاماک‌ها.
• طراحی و بهینه‌سازی دیورترهای پیشرفته برای مدیریت شار حرارتی بالا در راکتورهای گداخت.
• مدل‌سازی و کنترل پدیده‌های گسستگی (Disruptions) در توکاماک‌ها با استفاده از هوش مصنوعی.
• تحلیل اثرات ناهمواری میدان مغناطیسی بر حمل و نقل ذرات و انرژی در پلاسما.
• توسعه الگوریتم‌های کنترل پلاسما در زمان واقعی برای پایداری طولانی‌مدت.
• بررسی رفتار پلاسما در لبه و مرزهای محفظه در توکاماک‌های با محصورسازی بالا.
• مقایسه عملکرد و چالش‌های مهندسی توکاماک‌ها و استلراتورها.
• طراحی سیستم‌های مغناطیسی ابررسانا برای راکتورهای گداخت کامپکت.
• پژوهش بر روی پلاسماهای با بتا بالا و محدودیت‌های پایداری در آنها.
• مطالعه پدیده‌های حمل و نقل غیرمحلی در پلاسماهای توکاماک.
• توسعه روش‌های جدید تشخیص پلاسما برای اندازه‌گیری پروفایل‌های چگالی و دما.
• تحلیل اثرات برهم‌کنش پلاسما-دیواره بر روی خلوص پلاسما و عمر اجزا.
• بررسی امکان استفاده از میدان‌های مغناطیسی چرخشی برای بهبود محصورسازی پلاسما.
• مطالعات بر روی پلاسماهای پیشرفته مانند “سفینه‌های فضایی” (Spheromaks) یا “توکاماک‌های کروی” (Spherical Tokamaks).
• بهینه‌سازی شکل و اندازه پلاسما برای حداکثر تولید انرژی در رآکتورهای آینده.

محصورسازی اینرسیایی (Inertial Confinement)

• طراحی و بهینه‌سازی اهداف (Targets) گداخت اینرسیایی برای افزایش بهره‌وری انرژی.
• شبیه‌سازی عددی فرآیندهای فشرده‌سازی و احتراق در اهداف گداخت اینرسیایی.
• توسعه لیزرهای پرقدرت و کارآمد برای درایورهای گداخت اینرسیایی.
• تحلیل پایداری سیالات و پدیده‌های اغتشاشی در طول فشرده‌سازی اهداف.
• استفاده از روش‌های تشخیص پیشرفته برای مطالعه دینامیک پلاسما در گداخت اینرسیایی.
• بررسی تأثیر ناهمواری‌های سطحی هدف بر عملکرد گداخت.
• توسعه مدل‌های تئوری برای پیش‌بینی تولید نوترون و انرژی در انفجارهای گداخت.
• تحقیق بر روی مفاهیم جایگزین گداخت اینرسیایی مانند “Fast Ignition” یا “Magnetized Liner Inertial Fusion (MagLIF)”.
• طراحی سیستم‌های اپتیکی پیشرفته برای تحویل دقیق انرژی لیزر به اهداف.
• مطالعه برهم‌کنش لیزر-پلاسما در چگالی‌های بالا.
• توسعه مواد جدید برای اهداف گداخت اینرسیایی با عملکرد حرارتی و مکانیکی بهبودیافته.
• بررسی اثرات میدان‌های مغناطیسی خارجی بر گداخت اینرسیایی.
• شبیه‌سازی فرآیندهای خنک‌سازی و جداسازی محصولات واکنش گداخت اینرسیایی.

مواد برای راکتورهای گداخت (Materials for Fusion Reactors)

• توسعه آلیاژهای فولاد کم‌فعال شده (Reduced Activation Ferritic/Martensitic – RAFM) مقاوم در برابر تابش.
• بررسی رفتار خزش و خستگی مواد تحت شرایط کاری راکتور گداخت.
• طراحی و مشخصه‌یابی کامپوزیت‌های سرامیکی (SiC/SiC) برای کاربرد در پتوهای تریتیم‌زا.
• پژوهش بر روی مواد دیورتر (مانند تنگستن و آلیاژهای آن) و پوشش‌های محافظ در برابر شار حرارتی بالا.
• مطالعه برهم‌کنش هیدروژن و ایزوتوپ‌های آن با مواد راکتور.
• توسعه مواد خودترمیم‌شونده برای افزایش عمر اجزای راکتور گداخت.
• تحلیل ریزساختار و خواص مکانیکی مواد پس از تابش نوترونی شدید.
• بررسی اثرات تورم و تغییر شکل حجمی ناشی از تابش در مواد.
• طراحی و ساخت مواد جدید برای پنجره‌های RF و سیستم‌های تشخیص با مقاومت به تابش بالا.
• بهبود روش‌های اتصال و جوشکاری مواد در محیط پرتابش.
• توسعه پوشش‌های ضد فرسایش برای اجزای در معرض پلاسما.
• مطالعه پدیده ترتیم زایی در مواد پتویی جدید (مانند مایعات یونی حاوی لیتیوم).
• شبیه‌سازی رفتار مواد در مقیاس اتمی تحت تابش نوترونی.

مهندسی سیستم‌های راکتور (Reactor Systems Engineering)

• طراحی نوترونیک و حرارتی پتوهای تریتیم‌زا (Breeding Blankets) برای تولید تریتیم و استخراج گرما.
• بهینه‌سازی سیستم‌های خنک‌کننده برای راکتورهای گداخت با استفاده از سیالات پیشرفته (مانند هلیوم، فلزات مایع).
• طراحی و تحلیل سیستم‌های تبدیل انرژی حرارتی به برق در نیروگاه‌های گداخت.
• مطالعات بر روی سیستم‌های سوخت‌رسانی و تخلیه پلاسما.
• توسعه سیستم‌های رباتیک و خودکار برای تعمیر و نگهداری از راه دور در محیط‌های رادیواکتیو.
• تحلیل تنش و خستگی اجزای ساختاری راکتور گداخت.
• طراحی مفهومی راکتورهای گداخت مدولار و کوچک (Compact Fusion Reactors).
• مدل‌سازی و بهینه‌سازی سیستم‌های خلأ در راکتورهای گداخت.
• تحلیل عملکرد سیستم‌های پمپ تریتیم و جداسازی ایزوتوپ‌ها.
• بررسی یکپارچه‌سازی سیستم‌های مختلف راکتور گداخت برای عملکرد بهینه.
• طراحی و توسعه سوپرکنداکتورهای با دمای بالا برای سیم‌پیچ‌های مغناطیسی.
• مدل‌سازی انتقال حرارت در سیستم‌های پتو با دیواره‌های فعال.
• سیستم‌های مدیریت پسماند رادیواکتیو ناشی از گداخت.

فیزیک پلاسما و تشخیص (Plasma Physics and Diagnostics)

• توسعه الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی و جلوگیری از ناپایداری‌های پلاسما.
• بهبود تکنیک‌های تشخیص برای اندازه‌گیری پروفایل‌های میدان مغناطیسی در پلاسما.
• مطالعات نظری و شبیه‌سازی در مورد اثرات ذرات آلفا پرانرژی بر پایداری پلاسما.
• طراحی و کالیبراسیون سیستم‌های تشخیصی نوترونی برای راکتورهای گداخت.
• بررسی پدیده‌های حمل و نقل آنومال در پلاسماهای گداخت.
• توسعه روش‌های تصویربرداری پلاسما با وضوح بالا.
• تحلیل داده‌های تجربی از توکاماک‌های موجود (مانند JET, DIII-D, EAST) برای درک بهتر فیزیک پلاسما.
• طراحی و ساخت سنسورهای مقاوم در برابر تابش برای اندازه‌گیری‌های درون پلاسمایی.
• مدل‌سازی برهم‌کنش پلاسما با تابش الکترومغناطیسی.
• بررسی کاربرد لیزرهای فرابنفش برای تشخیص چگالی و دمای پلاسما.
• توسعه ابزارهای جدید برای تحلیل طیفی پلاسما.

چرخه سوخت و تریتیم (Fuel Cycle and Tritium)

• طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های جداسازی ایزوتوپی تریتیم.
• مطالعات بر روی مواد جذب‌کننده تریتیم و مدیریت موجودی آن.
• بررسی امکان تولید تریتیم به روش‌های جایگزین.
• طراحی سیستم‌های ایمنی برای جلوگیری از انتشار تریتیم در محیط.
• تحلیل چرخه سوخت دوتریوم-هلیوم-3 و امکان‌سنجی آن.
• شبیه‌سازی رفتار تریتیم در مواد مختلف و محیط راکتور.
• توسعه سنسورهای حساس برای تشخیص نشت تریتیم در سطوح پایین.
• بازیافت و تصفیه تریتیم از جریان‌های گازی و مایع.

ایمنی، محیط زیست و اقتصاد (Safety, Environment, and Economics)

• ارزیابی جامع ریسک‌های ایمنی راکتورهای گداخت نسل جدید.
• تحلیل پیامدهای زیست‌محیطی ناشی از بهره‌برداری و از کار انداختن راکتورهای گداخت.
• مطالعات مقایسه‌ای اقتصادی نیروگاه‌های گداخت با سایر منابع انرژی.
• طراحی سیستم‌های ایمنی پسیو برای راکتورهای گداخت.
• مدیریت پسماندهای فعال شده با عمر کوتاه و متوسط.
• بررسی جنبه‌های قانونی و اجتماعی پذیرش فناوری گداخت هسته‌ای.
• مدل‌سازی سناریوهای حادثه احتمالی و تحلیل پیامدهای آن.

محاسبات و مدل‌سازی پیشرفته (Advanced Computing and Modeling)

• توسعه کدهای شبیه‌سازی چند مقیاسی (Multi-scale simulation) برای فیزیک پلاسما.
• استفاده از یادگیری عمیق در بهینه‌سازی طراحی و عملکرد راکتور گداخت.
• شبیه‌سازی نوترونیک با استفاده از روش‌های مونت کارلو و دترمینستیک برای پتوهای تریتیم‌زا.
• مدل‌سازی انتقال حرارت و هیدرودینامیک سیالات در سیستم‌های خنک‌کننده پیچیده.
• به کارگیری هوش مصنوعی در تحلیل داده‌های حجیم از آزمایشات گداخت.
• توسعه مدل‌های عددی برای پیش‌بینی عمر و خواص مواد تحت شرایط راکتور.
• شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای بررسی پدیده‌های اتمی در مواد.
• استفاده از رایانش کوانتومی برای حل مسائل پیچیده در فیزیک پلاسما و مواد.
• توسعه پلتفرم‌های نرم‌افزاری برای طراحی یکپارچه راکتورهای گداخت.

مفاهیم نوین و کاربردها (Novel Concepts and Applications)

• پژوهش بر روی مفهوم گداخت هیبریدی شکافت-گداخت (Fusion-Fission Hybrid) برای مدیریت پسماندهای شکافت.
• بررسی کاربرد فناوری گداخت در تولید رادیوایزوتوپ‌های پزشکی.
• توسعه سیستم‌های پیشرانش فضایی مبتنی بر گداخت.
• تحقیق بر روی مفاهیم گداخت بدون نوترون (Aneutronic Fusion) و چالش‌های آن.
• بررسی استفاده از پلاسمای گداخت برای تولید هیدروژن.
• طراحی راکتورهای گداخت کوچک برای کاربردهای منطقه‌ای و غیرشبکه‌ای.
• تحقیق بر روی گداخت با محصورسازی الکتروستاتیک-اینرسیایی (IEC).
• بررسی گداخت میونی و چالش‌های فنی آن.
• کاربرد فناوری‌های پلاسما در بهبود فرآیندهای صنعتی.
• توسعه سنسورهای زیستی مبتنی بر پلاسما.
• پژوهش بر روی گداخت در خلاء کم‌فشار (Low-Pressure Plasma Fusion).