ВВР-К РЕАКТОРЫНЫҢ ЭКСПЕРИМЕНТТІК ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫНЫҢ ТАУАШАСЫНДАҒЫ РАДИАЦИЯЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРДЫ ЕСЕПТІК ЗЕРТТЕУ

Ядролық реактор – сәулеленуді генерациялайтын күрделі инженерлік-техникалық қондырғы. Сондықтан ядролық реактордың радиациялық сипаттамаларын эксперименттік өлшеу күрделі міндет болып табылады және кейбір жағдайларда техникалық жағынан мүмкін болмай жатады. Есептеу кодтары мен құралдары жақсы дамыған заманда ядролық реактордың радиациялық сипаттамаларын айтарлықтай дәлдікпен және нақтылықпен айқындауға мүмкіндік бар. Осыған байланысты ядролық реакторда болатын физикалық процестерді компьютерлік модельдеу ғылыми зерттеулердің негізгі әдістерінің біріне айналды. ВВР-К реакторы – көп көлемде тік және көлденең сәулелендіру позициялары бар көп мақсатты зерттеу реакторы, ол кең ауқымды ғылыми және қолданбалы міндеттерді шешу үшін пайдаланылады. ВВР-К реакторындағы ең үлкен көлемдегі сәулелендіру позициясы эксперименттік құрылғыларға арналған тауаша болып табылады, бұл диаметрі 1000 мм дейінгі объектілерді сәулелендіруге мүмкіндік береді. Аталған позиция диаметрі 200 мм-ден асатын кремний құймаларын нейтрондық-трансмутациялық легирлеу үшін кандидат ретінде қаралады. Мақалада ВВР-К реакторының эксперименттік құрылғылары тауашасының қолданыстағы және жаңартылған конфигурациясының радиациялық сипаттамалары ұсынылған. Конфигурацияны жақсарту сәулелендіру позициясындағы нейтрондық сипаттамаларды жақсартатыны көрсетілген.

1. Ashutosh Dash, Maroor Raghavan Ambikalmajan Pillai, Furn F. Knapp Jr. 2015. Production of 177Lu for Targeted Radionuclide Therapy: Available Options. J. Nucl Med Mol Imaging. 49, 85–107. https://foi.org/10.1007/s13139-014-0315-z

2. Kuznetsov, R.A., Bobrovskaya, K.S., Svetukhin, V.V. et al. Production of Lutetium-177: Process Aspects. Radiochemistry 61, 381–395 (2019). https://doi.org/10.1134/S1066362219040015

3. Manual for reactor produced radioisotopes. IAEA TECDOC-1340, Vienna, 2003, 257 p.

4. M.R.A. Pillai, Sudipta Chakraborty, Tapas Das, Meera Venkatesh, N. Ramamoorthy, 2003. Production logistics of 177Lu for radionuclide therapy. Applied Radiation and Isotopes. 59, 109-118 https://doi.org/10.1016/S0969-8043(03)00158-1

5. M. Blaauw, D. Ridikas, S. Baytelesov, P. S. Bedregal Salas, Y. Chakrova, Cho Eun-Ha, R. Dahalan, A. H. Fortunato, R. Jacimovic, A. Kling, L. Mun˜oz, N. M. A. Mohamed, D. Pa´rka´nyi, T. Singh, Van Dong Duong Estimation of 99Mo production rates from natural molybdenum in research reactors. J Radioanal Nucl Chem (2017) 311:409–418. https://doi.org/10.1007/s10967-016-5036-6

6. Maria E. C. M. Rostelato; Constância P. G. Silva; Paulo R. Rela; Carlos A. Zeituni; Vladimir Lepki; Anselmo Feher Research Reactor Application to Iridium-192 Production for Cancer Treatment. PHYSOR 2004 -The Physics of Fuel Cycles and Advanced Nuclear Systems: Global Developments, Chicago, Illinois, April 25-29, 2004.

7. Mironova-Ulmane N., Skvortsova V., Popov A. I., 2016. Optical absorption and luminescence studies of fast neutron-irradiated complex oxides for jewellery applications. Low temperature physics. 42, 584-587. https://doi.org/10.1063/1.4959017

8. Krambrock K., Ribeiro L. G. M., Pinheiro M. V. B., Leal A. S., Menezes M. Â. de B. C., Spaeth J.-M., 2007. Color centers in topaz: comparison between neutron and gamma irradiation. Phys Chem Minerals. 34, 437–444. https://doi.org/10.1007/s00269-007-0160-z

9. Leal A.S., Krambrock K., Ribeiro L.G.M., Menezes M.Â. B.C., Vermaercke P., Sneyers L., 2007. Study of neutron irradiation-induced colors in Brazilian topaz. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 580, 423–426. https://doi.org/doi:10.1016/j.nima.2007.05.069

10. Baitelesov S.A., Ibragimova E.M., Kungurov F.R., Salikhbaev U.S., 2011. Effect of the VVR-SM neutron spectrum on the radioactivity and color of natural topazes. Atomic Energy. 109, 355-361. https://doi.org/10.1007/s10512-011-9368-6

11. Neutron Transmutation Doping of Silicon at Research Reactors. Vienna: International Atomic Energy Agency, IAEA-TECDOC № 1681, 2012, 109 p.

12. Masao Komeda, Kozo Kawasaki, Toru Obara A new irradiation method with a neutron filter for silicon neutron transmutation doping at the Japan research reactor no. 3 (JRR-3). Applied Radiation and Isotopes 74 (2013) 70–77. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.01.005

13. V A Varlachev, A V Golovatsky, E G Emets and Ya A Butko The ability to create NTD silicon technology in the IRT-T reactor in a horizontal experimental channel with one-side access. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 135 (2016) 012047. https://doi.org/10.1088/1757-899X/135/1/012047

14. Varlachev, V. A., Emets, E. G., & Butko, Y. A. (2015). Technology for Silicon NTD Using Pool-Type Research Reactors. Advanced Materials Research, 1084, 333–337. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.1084.333

15. Sunil D Saroj, Sachin Hajare, R Shashidhar, Varsha Dhokane, Arun Sharma, Jayant R Bandekar Radiation processing for elimination of Salmonella typhimurium from inoculated seeds used for sprout making in India and effect of irradiation on germination of seeds. J Food Prot. 2007, 70(8):1961-5. https://doi.org/10.4315/0362-028x-70.8.1961

16. Marcu, D., Damian, G., Cosma, C., & Cristea, V. (2013). Gamma radiation effects on seed germination, growth and pigment content, and ESR study of induced free radicals in maize (Zea mays). Journal of biological physics, 39(4), 625–634. https://doi.org/10.1007/s10867-013-9322-z

17. N Jaipo, M Kosiwikul, N Panpuang and K Prakrajang Low dose gamma radiation effects on seed germination and seedling growth of cucumber and okra. Journal of Physics: Conference Series 1380 (2019) 012106. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1380/1/012106

18. Bart L. Sjenitzer, J. Eduard Hoogenboom A Monte Carlo Method for Calculation of the Dynamic Behaviour of Nuclear Reactors. Progress in Nuclear Science and Technology, Vol. 2, P.716–721 (2011) https://doi.org/10.15669/pnst.2.716

19. Meysam Ghaderi Mazaher Ali Akbar Salehi Naser Vosoughi A time dependent Monte Carlo approach for nuclear reactor analysis in a 3-D arbitrary geometry. Progress in Nuclear Energy. Volume 115, August 2019, P. 80–90. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2019.03.024

20. Gomin, E.A., Davidenko, V.D., Zinchenko, A.S. et al. Simulation of Nuclear Reactor Kinetics by the Monte Carlo Method. Phys. Atom. Nuclei 80, 1399–1407 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063778817080063

21. Noriyuki Takemoto, Nataliya Romanova, Nobuaki Kimura, Shamil Gizatulin, Takashi Saito, Alexandr Martyushov, Darkhan Nakipov, Kunihiko Tsuchiya, Petr Chakrov Irradiation Test with Silicon Ingot for NTD-Si Irradiation Technology, JAEA - Technology 2015-021, 2015.

22. Ota A., Aitkulov M., Dyussambayev D., Gizatulin Sh., Kenzhin Ye., Kanazawa H., Romanova N., Shaimerdenov A., Kawamura H. Study of the axial neutron flux distribution in the irradiation device with a cadmium-screen // Proceedings of International forum “Nuclear Science and Technologies”, 24–27 June, 2019, Almaty, Kazakhstan, p. 136

23. N. Romanova, Sh. Gizatulin, D. Dyussambayev, A. Shaimerdenov, M. Aitkulov and Ye. Kenzhin Calculated and experimental studies at critical facility in view of development of a technology for neutron transmutation doping of a large size silicon specimen in WWR-K reactor / Journal of Physics: Conf. Series 1115 (2018) 032052 pp. 1–6, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1115/3/032052

24. N. K. Romanova, M. T. Aitkulov, Sh. Kh. Gizatulin, D. S. Dyussambayev, A. L. Martyushov, D. A. Nakipov, D. S. Sairanbayev, and A. A. Shaimerdenov Evaluation of the irradiation conditions for silicon ingots in the WWR-K reactor // Proceedings of the Conference on the Use of Neutron Scattering in the Study of Condensed Matter (RNICS-2021), September 27 – October 1, 2021, Yekaterinburg, Russia. – P. 193–194 (In Russian).

25. A. A. Shaimerdenov, D. A. Nakipov, F. M. Arinkin, Sh. Kh. Gizatulin, P. V. Chakrov, and Ye. A. Kenzhin The 50th Anniversary of the WWR-K Research Reactor // Physics of Atomic Nuclei, 2018, Vol. 81, No. 10, P. 1408– 1411. https://doi.org/10.1134/S1063778818100162

26. Shaimerdenov A., Gizatulin S., Dyussambayev D., Askerbekov S., Kenzhina I. The WWR-K reactor experimental base for studies of the tritium release from materials under irradiation // Fusion Science and Technology. – 2020. – Vol. 76(3). P. 304–313. https://doi.org/10.1080/15361055.2020.1711852

27. Gomin E.A., Gurevich M.I., Maiorov L.V. Description of the application and instructions for the user MCU-REA. – 2002 (In Russian).

28. Goorley J.T., et al., 2013. Initial MCNP6 Release Overview – MCNP6 version 1.0, LA-UR-13-22934.

29. Abagyan L.P., Glushkov A.E., Yudkevich M.S. Abagyan L.P., Bazazyants N.O., Bondarenko I.I., Nikolaev M.N. Group constants for calculations of nuclear reactors. – Moscow: Atomizdat, 1964 – 88 p.

30. Brown D. A., Chadwick M. B., Capote R., Kahler A. C., Trkov A., Herman M.W. end et. al., 2011. ENDF/B-VII.1 Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data. Nuclear Data Sheets. 112, 2887–2996.