nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2024-3-56-64nuc-688Research ArticleСтатьиИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ХАРАКТЕР РАДИАЦИОННОГО РАЗОГРЕВА МАТЕРИАЛОВ В ИМПУЛЬСНОМ ГРАФИТОВОМ РЕАКТОРЕSTUDY OF NEUTRONIC PROCESSES DETERMINING THE NATURE OF NUCLEAR HEATING OF MATERIALS IN THE IMPULSE GRAPHITE REACTORhttps://orcid.org/0009-0004-3187-535XКелсингазинаР. Е.KelsingazinaR. E.

Курчатов

Семей

Kurchatov

Seme

kelsingazina@nnc.kzВитюкВ. А.VityukV. A.

Курчатов

Kurchatov

ВитюкГ. А.VityukG. A.

Курчатов

Kurchatov

МухамедовН. Е.MukhamedovN. E.

Курчатов

Kurchatov

ДолжиковС. А.DolzhikovS. A.

Курчатов

Kurchatov

Национальный Ядерный центр Республики Казахстан; Университет имени Шакарима города СемейКазахстанNational Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan; Shakarim University of SemeyKazakhstanНациональный ядерный центр Республики КазахстанКазахстанNational Nuclear Center of the Republic of KazakhstanKazakhstan202430092024035664Copyright © Келсингазина Р.Е., Витюк В.А., Витюк Г.А., Мухамедов Н.Е., Должиков С.А., 20242024Келсингазина Р.Е., Витюк В.А., Витюк Г.А., Мухамедов Н.Е., Должиков С.А.Kelsingazina R.E., Vityuk V.A., Vityuk G.A., Mukhamedov N.E., Dolzhikov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/688

Ужесточение требований к методическому обеспечению внутриреакторных экспериментов определяет необходимость повышения качества прогнозирования важных с точки зрения безопасности параметров облучаемых экспериментальных устройств. Для качественного прогнозирования температуры элементов устройств при их облучении в реакторе ИГР в данной работе представлен анализ механизмов радиационного разогрева под воздействием нейтронного и гамма-полей реактора. Проведены расчеты по определению вклада различных нейтронно-физических процессов в результирующий радиационный разогрев образцов конструкционных материалов при их планируемом облучении в реакторе ИГР, определено объемное распределение энерговыделения в образцах конструкционных материалов.

Tightening the requirements for methodological support for in-pile experiments determines the need to improve the quality of predicting parameters of irradiated experimental devices that are important from a safety point of view. To qualitatively predict the temperature of device elements during irradiation in the IGR reactor, this paper presents an analysis of the radiation heating mechanisms under the influence of neutron and gamma fields of the reactor. Calculations were conducted to determine the contribution of various neutronic processes to the resulting nuclear heating of samples of structural materials during their planned irradiation in the IGR reactor, and the volumetric distribution of energy release in samples of structural materials was determined.

радиационный разогревконструкционные материалынейтронно-физические расчетыкомпьютерное моделированиеэнерговыделениеnuclear heatingstructural materialsneutronics calculationscomputer modelingenergy releaseРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан по теме BR21882185 «Исследования в поддержку создания и безопасного функционирования атомной электростанции в Республике Казахстан».ReferencesResearch Reactors Database (RRDB) // http://nucleus.iaea.org/RRDB.Research Reactors Database (RRDB) // http://nucleus.iaea.org/RRDB.Batyrbekov E., Vityuk V., Vurim V., Vityuk G. Experimental opportunities and main results of the impulse graphite reactor use for research in safety area // Annals of Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 182. 109582. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109582Batyrbekov E., Vityuk V., Vurim V., Vityuk G. Experimental opportunities and main results of the impulse graphite reactor use for research in safety area // Annals of Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 182. 109582. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109582Батырбеков Э.Г., Вурим А.Д., Гайдайчук В.А., Витюк В.А. Импульсный графитовый реактор: опыт эксплуатации и применения для испытаний твэлов и ТВС: Монография – ООИ «Ишим», 2023. – 208 с.Batyrbekov E.G., Vurim A.D., Gaydaychuk V.A., Vityuk V.A. Impul'snyy grafitovyy reaktor: opyt ekspluatatsii i primeneniya dlya ispytaniy tvelov i TVS: Monografiya – OOI «Ishim», 2023. – 208 s.Kelsingazina R., Vityuk V., Vurim A., Vityuk V., Mukhamedov N., Tikhomirov G. Computational approaches for determining the nuclear heating value of structural materials during the irradiation at the IGR reactor // Annals of Nuclear Energy, 2024, 204, 110532. DOI: 10.1016/j.anucene.2024.110532Kelsingazina R., Vityuk V., Vurim A., Vityuk V., Mukhamedov N., Tikhomirov G. Computational approaches for determining the nuclear heating value of structural materials during the irradiation at the IGR reactor // Annals of Nuclear Energy, 2024, 204, 110532. DOI: 10.1016/j.anucene.2024.110532Глушков Е.С., Демин В.Е., Пономарев-Степной Н.Н., Хрулев А.А. Тепловыделение в ядерном реакторе. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 160 с.Glushkov E.S., Demin V.E., Ponomarev-Stepnoy N.N., Khrulev A.A. Teplovydelenie v yadernom reaktore. – M.: Energoatomizdat, 1985. – 160 s.Бартоломей Г.Г., Бать Г.А., Байбаков В.Д., Алхутов М.С. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989. – 512 с.Bartolomey G.G., Bat' G.A., Baybakov V.D., Alkhutov M.S. Osnovy teorii i metody rascheta yadernykh energeticheskikh reaktorov. Uchebnoe posobie dlya vuzov. — 2-e izd., pererab. i dop. — M.: Energoatomizdat, 1989. – 512 s.Jurbandam Linina. Calculation of the fission q-value and spatial energy deposition in the SAFARI-1 nuclear reactor. University of the Witwatersrand, Johannesburg. – 2018. https://hdl.handle.net/10539/26701.Jurbandam Linina. Calculation of the fission q-value and spatial energy deposition in the SAFARI-1 nuclear reactor. University of the Witwatersrand, Johannesburg. – 2018. https://hdl.handle.net/10539/26701.Brown Forrest B., Mosteller Russell D., Martin William R. Monte Carlo - Advances and Challenges. Switzerland: Paul Scherrer Institut (PSI). – 2008.Brown Forrest B., Mosteller Russell D., Martin William R. Monte Carlo - Advances and Challenges. Switzerland: Paul Scherrer Institut (PSI). – 2008.Стогов Ю.В. Основы нейтронной физики: Учебное пособие.- М.: МИФИ, 2008. – 204 с.Stogov Yu.V. Osnovy neytronnoy fiziki: Uchebnoe posobie.- M.: MIFI, 2008. – 204 s.Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы : учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Энергоатомиздат, 1985. – 350 с.Klimov A.N. Yadernaya fizika i yadernye reaktory : uchebnik dlya vuzov. – 2-e izd., pererab. i dop. – Moskva: Energoatomizdat, 1985. – 350 s.Мухамедов Н.Е., Витюк Г.А., Келсингазина Р.Е., Должиков С.А., Богомолова И.Н. Расчетное обоснование экспериментов по исследованию радиационного разогрева материалов в реакторе ИГР. // Физико-технические проблемы в науке, промышленности и медицине: сборник тезисов докладов XI Международной научно-практической конференции. Томский политехнический университет. – Томск: Томский политехнический университет, 2022. – с. 53Mukhamedov N.E., Vityuk G.A., Kelsingazina R.E., Dolzhikov S.A., Bogomolova I.N. Raschetnoe obosnovanie eksperimentov po issledovaniyu radiatsionnogo razogreva materialov v reaktore IGR. // Fiziko-tekhnicheskie problemy v nauke, promyshlennosti i meditsine: sbornik tezisov dokladov XI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Tomskiy politekhnicheskiy universitet. – Tomsk: Tomskiy politekhnicheskiy universitet, 2022. – s. 53Мухамедов Н.Е., Витюк Г.А., Келсингазина Р.Е., Должиков С.А., Богомолова И.Н. Определение режимов реакторных исследований радиационного разогрева материалов ядерной и термоядерной техники. // Вестник ВКТУ. – 2022. –№4 – с. 167-179. DOI 10.51885/1561-4212_2022_4_167Mukhamedov N.E., Vityuk G.A., Kelsingazina R.E., Dolzhikov S.A., Bogomolova I.N. Opredelenie rezhimov reaktornykh issledovaniy radiatsionnogo razogreva materialov yadernoy i termoyadernoy tekhniki. // Vestnik VKTU. – 2022. –№4 – s. 167-179. DOI 10.51885/1561-4212_2022_4_167Компьютерная модель реактора ИГР для стационарных нейтронно-физических расчетов: а. с. № 2738 от 27.12.16 Республика Казахстан / А.Д. Вурим, В.М. Котов, Р.А. Иркимбеков, Л.К. Жагипарова, А.А. Байгожина.Komp'yuternaya model' reaktora IGR dlya statsionarnykh neytronno-fizicheskikh raschetov: a. s. № 2738 ot 27.12.16 Respublika Kazakhstan / A.D. Vurim, V.M. Kotov, R.A. Irkimbekov, L.K. Zhagiparova, A.A. Baygozhina.Pelowitz D., Fallgren A., McMath G. MCNP6 User's Manual Code Version 6.1.1 Beta. Report LA-CP-14-00745, 2014.Pelowitz D., Fallgren A., McMath G. MCNP6 User's Manual Code Version 6.1.1 Beta. Report LA-CP-14-00745, 2014.X-5 Monte Carlo Team. MCNP — a General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5, Volume I: Overview and Theory: LA-UR-03-1987. Los Alamos National Laboratory, 2003.X-5 Monte Carlo Team. MCNP — a General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5, Volume I: Overview and Theory: LA-UR-03-1987. Los Alamos National Laboratory, 2003.Wang M. et. al. The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references // Chinese Phys. C. – 2017. – V. 41, № 3.Wang M. et. al. The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references // Chinese Phys. C. – 2017. – V. 41, № 3.Hubbell J. H. Photon Cross Sections, Attenuation Coefficients, and Energy Absorption Coefficients From 10 keY to 100 GeV. Tech. rep. NSRDS-NBS 29. National Bureau of Standards. 1969. https://doi.org/10.6028/NBS.NSRDS.29Hubbell J. H. Photon Cross Sections, Attenuation Coefficients, and Energy Absorption Coefficients From 10 keY to 100 GeV. Tech. rep. NSRDS-NBS 29. National Bureau of Standards. 1969. https://doi.org/10.6028/NBS.NSRDS.29

The authors declare that there are no conflicts of interest present.