EDN: FCEBUK
Авторы
Шагинян Р.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Шагинян Р.А. – инженер-исследователь. Контакты: 249033, Обнинск, Калужская обл., пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-80-56; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
Коробейников В.В. – главный научный сотрудник, профессор, доктор физико-математических наук.
Стогов В.Ю. – старший научный сотрудник
Аннотация
В настоящее время существующие подходы к наработке искусственных изотопов в большинстве случаев основываются на опыте разработок предыдущих лет. В данной работе ставится задача разработки алгоритма выбора наиболее эффективных режимов облучения мишенных материалов. Исследование основано на последовательном моделировании облучения мишенных изотопов нейтронами разных «одногрупповых» потоков при одинаковом значении их плотностей. В данном исследовании для всех энергетических групп использовался поток с плотностью равной 2·1015 нейтр./см2·с. Такой подход поможет при «конструировании» и выборе реального спектра нейтронов, обладающего наибольшей эффективностью по сравнению с альтернативными.
В исследовании рассматривается эффективность наработки 63Ni (облучение 63Cu, 62Ni), 238Pu (облучение 237Np, 241Am). Выбраны наиболее эффективные с точки зрения удельной активности группы и проведен анализ их поведения.
Для наработки 63Ni из 62Ni из всех групп предпочтительной является группа 25 (1–2,15 эВ), опираясь на её удельную активность ~ 15,8 Ки/г.
В случае наработки 63Ni из меди такие высокие параметры по удельной активности не достигаются. При увеличении длительности облучения и/или величины потока нейтронов значения удельной активности повысятся. Максимальная удельная активность при этом будет в группе 2 (1,05·107–1,4·107 эВ) и составляет ~ 0,45 Ки/г.
Наиболее предпочтительной для наработки 238Pu из 237Np является группа 19
(100–215,44 эВ), удельная активность составляет ~ 15,7 Ки/г.
В случае наработке 238Pu из 241Am наиболее предпочтительными для наработки группами являются 21 (21,54–46,42 эВ) и 23 (4,64–10 эВ), удельная активность составляет ~ 6,5 Ки/г.
Ключевые слова
наработка, изотопы, удельная активность, сечение, группа, 63Cu, 62Ni, 63Ni, 237Np, 241Am, 238Pu, 242Cm
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Архангельский Н.В., Пономарев А.В., Птицын П.Б., Сафиканов Д.И. Радиоизотопные автономные источники питания (АИП): Аналитический отчет. М.: ЦАИР, частное учреждение «Наука и инновации», 2022. 98 c.
- Risovanyi V. Radioactive isotope production in the fast neutron nuclear reactor. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1475, p. 012015. DOI: 10.1088/1742-6596/1475/1/012015.
- Isotope production at the Hanford Site in Richland, Washinghton. Richland, WA, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), 46 p.
- Шагинян Р.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю. Исследование зависимости эффективности наработки различных изотопов от энергетической структуры плотности нейтронного потока. Препринт ФЭИ-3302. Обнинск, 2022.
- Топоров Ю.Г., Тарасов В.А., Романов Е.Г. и др. Получение препарата никеля-63 для источников тока. Сборник трудов АО ГНЦ НИИАР, 2018, № 2, c. 34–40. EDN YNRELB.
- Российский научный фонд. Доступно на: https://rscf.ru/project/22-22-00287/ (дата обращения 10.11.2022).
- Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov G.G., Kulikov E.G., Apse V.A., Glebov V.B. The problem of large-scale production of pluronium-238 for autonomous energy sources. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1689, p. 012030. DOI: 10.1088/1742-6596/1689/1/012030.
- Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov G.G., Kulikov E.G., Apse V.A., Glebov V.B. A Possibility for Large-Scale Production of 238Pu in Light-Water Reactor VVER-1000. Journal of Nuclear Physics and Engineering, 2022, vol. 3, pp. 263–276. DOI: https://doi.org/10.3390/jne3040015.
- Charles R. Daily & Joel L. McDuffee (2020) Design Studies for the Optimization of 238Pu Production in NpO2 Tarhets irradiated at the High Flux Isotope Reactor. Nuclear Technology, 2020, 206:8, pp. 1182–1194. DOI: 10.1080/00295450.2019.1674594.
- Мантуров Г.Н., Николаев М.Н., Цибуля А.М. Система групповых констант БНАБ-93. Часть 1. Ядерные константы для расчета нейтронных и фотонных полей излучений. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерные константы, 1996, вып. 1, с. 59–98.
- Тормышев И.В. Программный комплекс для расчета радиационных характеристик топлива и конструкционных материалов. ISKRA. Версия 1.0. Свидетельство о регистрации № 2020660280; заявл. 09.09.2020; опубл 26.10.2020. 1 с.
- Тарасов В.А., Романов Е.Г., Кузнецов Р.А. Сравнительный анализ схем реакторной наработки
лютеция-177. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2013, т. 15, № 4–5, с. 1084–1090. EDN SCYYNN.
- Косякин Д.А., Коробейников В.В., Стогов В.Ю. Исследование зависимости эффективности трансмутации Am-241 от энергетической структуры плотности нейтронного потока. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 1, c. 5–15.
УДК 621.039.8.002
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 4, c. 76–86
