phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2023-2-38-50phmath-588Research ArticleФИЗИКАPHYSICSТрансмутация нуклидов в бланкете термоядерного источника нейтроновTransmutation of nuclides in the blanket of a thermonuclear neutron sourceДавиденкоВ. Д.DavidenkoV. D.

Давиденко Владимир Дмитриевич – доктор технических наук, руководитель отделения физики и моделирования энергетики

123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

 

Vladimir D. Davidenko – Dr. Sci. (Engineering), Departmental Head, Department of Physics and Energy Modeling

pl. Akad. Kurchatova 1, Moscow 123182

Davidenko_VD@nrcki.ruДьячковИ. И.DyachkovI. I.

Дьячков Иван Игоревич – младший научный сотрудник лаборатории моделирования развития энергетики

123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

Ivan I. Dyachkov – Research Assistant, Laboratory for Modeling Energy Development

pl. Akad. Kurchatova 1, Moscow 123182

Djachkov_ii@nrcki.ruИоаннисианМ. В.IoannisianM. V.

Иоаннисиан Михаил Викторович – кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории моделирования развития энергетики

123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

Mihail V. Ioannisian – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Laboratory Head, Laboratory for Modeling Energy Development

pl. Akad. Kurchatova 1, Moscow 123182

Ioannisian_MVI@nrcki.ruНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт»РоссияNational Research Center Kurchatov InstituteRussian Federation202322052023023850Copyright © Давиденко В.Д., Дьячков И.И., Иоаннисиан М.В., 20232023Давиденко В.Д., Дьячков И.И., Иоаннисиан М.В.Davidenko V.D., Dyachkov I.I., Ioannisian M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/588Цель

Цель. Оценка неопределённостей современных библиотек ядерных данных и сравнительный анализ наведённой активности бланкета термоядерного источника нейтронов, содержащего нуклиды U-238 и Th-232.

Процедура и методы

Процедура и методы. Проведены расчёты и анализ, полученных данных по активности нестабильных нуклидов, образующейся в бланкете термоядерного реактора.

Результаты исследований показали, что остаточная активность выгружаемого бланкета с U-238 примерно в 2–3 раза больше активности Th-232, нормированной на один образующийся делящийся нуклид. Для приведения активности выгружаемого уранового бланкета к активности бланкета на основе Th-232 потребуется несколько большее время выдержки.

Теоретическая и / или практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации бланкета термоядерного источника нейтронов.

Aim

Aim. We evaluate the uncertainties of modern nuclear data libraries and perform a comparative analysis of the induced activity of the blanket of a thermonuclear neutron source containing uranium-238 and thorium-232 nuclides.

Methodology

Methodology. The obtained data on the activity of unstable nuclides formed in the blanket of a thermonuclear reactor are analyzed.

Results

Results. The results of the studies show that the residual activity of the discharged blanket with U-238 is approximately two-to-three times greater than the activity of Th-232 normalized by one formed fissile nuclide. To make the activity of the unloaded uranium blanket similar to that of the Th-232-based blanket, a slightly longer exposure time is required.

Research implications

Research implications. The obtained results can be used to optimize the blanket of a thermonuclear neutron source.

оценённые ядерные данныенейтронные сечениятермоядерный реакторбланкетэнерговыделениеактивностьestimated nuclear dataneutron cross sectionsthermonuclear reactorblanketenergy releaseactivityисследование выполнено в рамках гранта РФФИ № 19-29-02011 «Разработка комплексной математической модели бланкета термоядерного реактора для фундаментальных исследований физических процессов переноса излучения, изотопной эволюции и радиационных нагрузок».This research was supported by an RFBR grant No. 19-29-02011 «Development of a complex mathematical model of a thermonuclear reactor blanket for fundamental research of physical processes of radiation transfer, isotopic evolution and radiation loads».ReferencesПриемлемость замыкания топливного цикла ядерной энергетики / Велихов Е. П., Гольцев А. О., Давиденко В. Д., Ельшин А. В., Ковалишин А. А., Родионова Е. В., Цибульский В. Ф. // Вопросы Атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2021. Т. 44. № 1. С. 5–12. DOI: 10.21517/0202-3822-2021-44-1-5-12.Velikhov E. P., Goltsev A. O., Davidenko V. D., Elshin A. V., Kovalishin A. A., Rodionova E. V., Tsibulskiy V. F. [Admissibility of the closed fuel cycle of nuclear power engineering]. In: Voprosy Atomnoi nauki i tekhniki. Seriya: Termoyadernyi sintez [Problems of atomic science and technology. Series: Thermonuclear fusion], 2021, vol. 44, no. 1, pp. 5–12. DOI: 10.21517/0202-3822-2021-44-1-5-12.Ядерная энергетическая система с реакторами деления и синтеза – стратегический ориентир развития отрасли / Велихов Е. П., Ковальчук М. В., Ильгисонис В. И., Игнатьев В. В., Цибульский В. Ф., Андрианова Е. А., Бландинский В. Ю. // Вопросы Атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2017. Т. 40. № 4. С. 5–13. DOI: 10.21517/0202-3822-2017-40-4-5-13.Velikhov E. P., Kovalchuk M. V., Ilgisonis V. I., Ignat'ev V. V., Tsibulskiy V. F., Andrianova Ye. A., Blandinskiy V. Yu. [Nuclear energy system based on fission and fusion reactors as a strategic line of nuclear power engineering development]. In: Voprosy Atomnoi nauki i tekhniki. Seriya: Termoyadernyi sintez [Problems of atomic science and technology. Series: Thermonuclear fusion], 2017, vol. 40, no. 4, pp. 5–13. DOI: 10.21517/0202-3822-2017-40-4-5-13.Андрианова Е. А., Цибульский В. Ф. Быстрые реакторы с умеренным воспроизводством и структура ядерной энергетики // Атомная энергия. 2018. Т. 125. № 2. С. 71–74.Andrianova E. A., Tsibul'skiy V. F. [Moderate-breeding fast reactors and structure of nuclear power]. In: Atomnaya energiya [Atomic Energy], 2018, vol. 125, no. 2, pp. 71–74.Гибридный термоядерный реактор-токамак для производства делящегося топлива и электроэнергии / Велихов Е. П., Глухих В. А., Гурьев В. В., Кадомцев Б. Б., Колбасов Б. Н., Котов В. В., Моносзон Н. А. и др. // Атомная энергия. 1978. Т. 45. № 1. С. 3–9.Velikhov E. P., Glukhikh V. A., Gur'yev V. V., Kadomtsev B. B., Kolbasov B. N., Kotov V. V., Monoszon N. A. et al. [Hybrid thermonuclear tokamak reactor for the production of fissile fuel and electricity]. In: Atomnaya energiya [Atomic Energy], 1978, vol. 45, no. 1, pp. 3–9.Токамак ДЕМО-ТИН: концепция электромагнитной системы и вакуумной камеры / Азизов Э. А., Ананьев С. С., Беляков В. А., Бондарчук Э. Н., Воронова А. А. и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2015. Т. 38. № 2. С. 5–18. DOI: 10.21517/0202-3822-2015-38-2-5-18.Azizov E. A., Anan'ev S. S., Belyakov V. A., Bondarchuk E. N., Voronova A. A. et al. [Tokamak DEMO-FNS: concepts of magnet system and vacuum chamber]. In: Voprosy atomnoi nauki i tekhniki. Seriya: Termoyadernyi sintez [Problems of atomic science and technology. Series: Thermonuclear fusion], 2015, vol. 38, no. 2, pp. 5–18. DOI: 10.21517/0202-3822-2015-38-2-5-18.Орлов В. В., Пономарев Л. И. Ядерные проблемы термоядерной энергетики // Атомная энергия. 2018. Т. 124. № 2. С. 105–114.Orlov V. V., Ponomarev L. I. [Nuclear problems of thermonuclear power generation]. In: Atomnaya energiya [Atomic Energy], 2018, vol. 124, no. 2, pp. 105–114.Гибридная «синтез-деление» реакторная установка на ториевом топливе с источником дополнительных термоядерных нейтронов / Шаманин И. В., Аржанников А. В., Приходько В. В., Шмаков В. М., Модестов Д. Г., Луцик И. О., Полозков С. Д., Беденко С. В. // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16. № 1. С. 21–43. DOI: 10.25205/2541-9447-2021-16-1-21-43.Shamanin I. V., Arzhannikov A. V., Prikhod'ko V. V., Shmakov V. M., Modestov D. G., Lutsik I. O., Polozkov S. D., Bedenko S. V. [Hybrid “fusion‒fission” reactor facility onthorium fuel with a source of additional thermonuclear neutrons]. In: Sibirskii fizicheskii zhurnal [Siberian journal of physics], 2021, vol. 16, no. 1, pp. 21–43. DOI: 10.25205/2541-9447-2021-16-1-21-43.Оценка возможности наработки делящихся изотопов для реакторов деления в бланкете термоядерного реактора / Моряков А. В., Зинченко А. С., Цибульский В. Ф., Давиденко В. Д., Чукбар Б. К. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2019. № 2. С. 38–48. DOI: 10.55176/2414-1038-2019-2-38-48.Moryakov A. V., Zinchenko A. S., Tsibul'skiy V. F., Davidenko V. D., Chukbar B. K. [Estimation of reproduction fission isotopes for a nuclear reactor in a blanket thermonuclear reactor]. In: Voprosy atomnoi nauki i tekhniki. Seriya: Yaderno-reaktornyye konstanty [Problems of atomic science and technology. Series: Nuclear and reactor constants], 2019, no. 2, pp. 38–48. DOI: 10.55176/2414-1038-2019-2-38-48.MacFarlane R. E., Boicourt R. M. NJOY: A neutron and photon processing system // Transactions of the American Nuclear Society. 1975. Vol. 22. P. 720.MacFarlane R. E., Boicourt R. M. NJOY: A neutron and photon processing system. In: Transactions of the American Nuclear Society, 1975, vol. 22, P. 720.Энергетические перспективы термоядерного синтеза / Бландинский В. Ю., Давиденко В. Д., Зинченко А. С., Моряков А. В., Родионова Е. В., Чукбар Б. К., Цибульский В. Ф. // Атомная энергия. 2020. Т. 128. № 1. С. 37–40.Blandinskiy V. Yu., Davidenko V. D., Zinchenko A. S., Moryakov A. V., Rodionova Ye. V., Chukbar B. K., Tsibulskiy V. F. [Energy outlook for thermonuclear fusion]. In: Atomnaya energiya [Atomic Energy], 2020, vol. 128, no. 1, pp. 37–40.Статус MCU-5. / Алексеев Н. И., Большагин С. Н., Гомин Е. А., Городков С. С., Гуревич М. И., Калугин М. А., Кулаков А. С. и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2011. № 4. С. 4–23.Alekseev N. I., Bolshagin S. N., Gomin E. A., Gorodkov S. S., Gurevich M. I., Kalugin M. A., Kulakov A. S. et al. [The status of the MCU-5]. In: Voprosy atomnoi nauki i tekhniki. Seriya: Fizika yadernykh reaktorov [Problems of Atomic Science and Engineering. Series: Physics of Nuclear Reactors], 2011, no. 4, pp. 4–23.

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