nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2025-4-55-64nuc-895Research ArticleСтатьиРАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЛУЧАТЕЛЬНОЙ КАПСУЛЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА Mo-99 В РЕАКТОРЕ ВВР-КDEVELOPMENT AND THERMOPHYSICAL ANALYSIS OF AN IRRADIATION CAPSULE MODEL FOR Mo-99 PRODUCTION IN THE WWR-K REACTORhttps://orcid.org/0009-0001-9214-9966АшибаевА. Ч.AshibayevA. Ch.

Алматы

Almaty

arystanashibayev29@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7587-3461СайранбаевД. С.SairanbayevD. S.

Алматы

Almaty

d.sairanbayev@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0003-0304-2049ШаймерденовА. А.ShaimerdenovA. A.

Алматы

Almaty

ashaimerdenov@inp.kzРГП «Институт ядерной физики» Агентства Республики Казахстан по атомной энергииКазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics” of the Agency of the Republic of Kazakhstan for Atomic EnergyKazakhstan202508122025045564Copyright © Ашибаев А.Ч., Сайранбаев Д.С., Шаймерденов А.А., 20252025Ашибаев А.Ч., Сайранбаев Д.С., Шаймерденов А.А.Ashibayev A.C., Sairanbayev D.S., Shaimerdenov A.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/895

В настоящей работе представлены результаты теплофизического анализа конструкции облучательной капсулы, предназначенной для повышения удельной активности 99Mo в исследовательском реакторе ВВР-К. Численное моделирование было проведено в программном комплексе ANSYS Fluent 2021 R2 для трёх предложенных конфигураций активной зоны. Показано, что разработанная конструкция облучательного устройства обеспечивает надёжный тепловой режим при максимальной температуре порошка триоксида молибдена, равной 152,6 ℃, и температуре теплоносителя, не превышающей 50,1 ℃. Результаты подтверждают безопасность эксплуатации облучательного устройства на реакторе ВВР-К как в бериллиевой ловушке в центре активной зоны, так и в штатной высокопоточной ячейке. 

The paper presents the results of a thermophysical analysis of an irradiation capsule design intended to increase the specific activity of 99Mo in the WWR-K research reactor. Numerical simulations were performed using the ANSYS Fluent 2021 R2 software package for three configurations of the reactor core, including the standard irradiation capsule. It is demonstrated that the developed irradiation device ensures a reliable thermal regime, with the maximum temperature of molybdenum trioxide powder reaching 152.6 ℃ and the coolant temperature not exceeding 50.1 ℃. The results confirm the safe operation of the irradiation device within various core configurations of the WWR-K reactor.

исследовательский реактормолибден-99облучательное устройствотепловой режимтеплофизическая модельresearch reactormolybdenum-99irradiation devicethermal regimethermophysical modelReferencesLi J., Xie R., Li B., Chen L., Shen W., Zhao Y., Gui Q., Chen L., Xu B., Chen X., Guan J., Chen L., Yang K., Chai Z., Wang S. Tumor Imaging by a 99mTcO4−-Labeled Cationic Polymeric Network // CCS Chemistry. – 2024. – Vol. 6, No. 8. – P. 1868–1875.Li J., Xie R., Li B., Chen L., Shen W., Zhao Y., Gui Q., Chen L., Xu B., Chen X., Guan J., Chen L., Yang K., Chai Z., Wang S. Tumor Imaging by a 99mTcO4−-Labeled Cationic Polymeric Network // CCS Chemistry. – 2024. – Vol. 6, No. 8. – P. 1868–1875.Technology for Production of Portable Tc-99m Gel Generators Using Neutron Activated Natural Molybdenum [Электронный ресурс]. – URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/SupplementaryMaterials/TRS478CD/Kazakhstan.pdf (дата обращения: 07.04.2025).Technology for Production of Portable Tc-99m Gel Generators Using Neutron Activated Natural Molybdenum [Электронный ресурс]. – URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/SupplementaryMaterials/TRS478CD/Kazakhstan.pdf (дата обращения: 07.04.2025).Non-HEU Production Technologies for Molybdenum-99 and Technetium-99m [Электронный ресурс]. – URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1589_web.pdf (дата обращения: 06.04.2025).Non-HEU Production Technologies for Molybdenum-99 and Technetium-99m [Электронный ресурс]. – URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1589_web.pdf (дата обращения: 06.04.2025).Ryabchikov A., Skuridin V., Nesterov E., Chibisov E., Golovkov V. Obtaining molybdenum-99 in the IRT-T research reactor using resonance neutrons // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2004. – Vol. 213. – P. 364–368.Ryabchikov A., Skuridin V., Nesterov E., Chibisov E., Golovkov V. Obtaining molybdenum-99 in the IRT-T research reactor using resonance neutrons // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2004. – Vol. 213. – P. 364–368.Feasibility Studies of Producing 99Mo by Captura in the IEA-R1 Research Reactor [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rertr.anl.gov/Mo99-98/RConcilio.pdf (дата обращения: 11.04.2025).Feasibility Studies of Producing 99Mo by Captura in the IEA-R1 Research Reactor [Электронный ресурс]. – URL: https://www.rertr.anl.gov/Mo99-98/RConcilio.pdf (дата обращения: 11.04.2025).Ашибаев А.Ч. Оптимизация условий облучения на реакторе ВВР-К для повышения удельной активности Mo-99 // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов и молодых учёных «ФАРАБИ ӘЛЕМІ», Секция «Теплофизика и теоретическая теплотехника». – 2025. – С. 114–115.Ashibayev A.Ch. Optimization of Irradiation Conditions at the WWR-K Reactor to Increase the Specific Activity of Mo-99 // Proceedings (Abstracts) of the International Scientific Conference of Students and Young Scientists “FARABI ALEMI”, Section “Thermophysics and Theoretical Heat Engineering”. – 2025. – P. 114–115 (In Russ.)]ANSYS Fluent Workbench Tutorial Guide 2021 R2 [Электронный ресурс]. -– URL: https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Workbench_Tutorial_Guide_2021_R2.pdf (дата обращения: 27.04.2025).ANSYS Fluent Workbench Tutorial Guide 2021 R2 [Электронный ресурс]. -– URL: https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Workbench_Tutorial_Guide_2021_R2.pdf (дата обращения: 27.04.2025).Sairanbayev D. S., Shaimerdenov A. A., Akhanov A. M., Silnyagin P. P., Gizatulin Sh. Kh., Shakirov B. B., Udartsev S. B. Thermophysical analysis of the irradiation experiment of titanium beryllide samples in the WWR-K reactor // Recent Contributions to Physics. – 2023. – Vol. 84, No. 1. – P. 65–71.Sairanbayev D. S., Shaimerdenov A. A., Akhanov A. M., Silnyagin P. P., Gizatulin Sh. Kh., Shakirov B. B., Udartsev S. B. Thermophysical analysis of the irradiation experiment of titanium beryllide samples in the WWR-K reactor // Recent Contributions to Physics. – 2023. – Vol. 84, No. 1. – P. 65–71.MCNP Version 6.2 Release Notes [Электронный ресурс]. – URL: https://mcnp.lanl.gov/pdf_files/TechReport_2018_LANL_LA-UR-18-20808_WernerBullEtAl.pdf (дата обращения: 21.04.2025).MCNP Version 6.2 Release Notes [Электронный ресурс]. – URL: https://mcnp.lanl.gov/pdf_files/TechReport_2018_LANL_LA-UR-18-20808_WernerBullEtAl.pdf (дата обращения: 21.04.2025).

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