Published 2023 | Version v1
Journal article

Study of dependence of 63Ni and 238Pu efficiency production on the energy structure of neutron flux density

  • 1. A.I. Leypunsky Institute for Physics and Power Engineering, Obninsk (Russian Federation)

Description

At present, the existing approaches to the production of artificial isotopes are mostly based on the development experience of previous years. In the present work, the task is to develop an algorithm for selecting the most effective irradiation modes for target materials. The study is based on the sequential simulation of irradiation of target isotopes by neutrons of different "single-group" fluxes at the same value of their densities. In this study, a flux density equal to 2·1015 n/cm2·s was used for all energy groups. This approach will help in "designing" and selecting the real neutron spectrum that has the highest efficiency compared to the alternatives. The study considers the production efficiency of 63Ni (63Cu, 62Ni irradiation), 238Pu (237Np, 241Am irradiation). The most effective groups in terms of specific activity are selected and their behaviour is analysed. For 63Ni production from 62Ni, group 25 (1-2.15 eV) is preferable among all groups, based on its specific activity of ~ 15.8 Ci/g. In the case of 63Ni production from copper, such high specific activity values are not achieved. With the increase of irradiation duration and/or neutron flux value, the values of specific activity will increase. The maximum specific activity will be in group 2 (1.05·107-1.4·107 eV) and is ~ 0.45 Ci/g. The most preferable for production of 238Pu from 237Np is group 19 (100-215.44 eV), specific activity is ~ 15.7 Ci/g. In case of production of 238Pu from 241Am the most preferable groups for the production are 21 (21.54-46.42 eV) and 23 (4.64-10 eV), specific activity is ~ 6.5 Ci/g.

Abstract (Russian)

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.

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Исследование зависимости эффективности наработки <суп>63</суп>Ни и <суп>238</суп>Пу от энергетической структуры плотности нейтронного потока

Publishing Information

Journal Title
Voprosy Atomnoj Nauki i Tekhniki. Seriya: Yaderno-Reaktornye Konstanty
Journal Issue
no.4
Journal Page Range
p. 76-86
ISSN
2414-1038

INIS

Country of Publication
Russian Federation
Country of Input or Organization
Russian Federation
INIS RN
55106210
Subject category
S07: ISOTOPES AND RADIATION SOURCES; S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
Descriptors DEI
ACTIVITY LEVELS; CROSS SECTIONS; IRRADIATION; ISOTOPES; PRODUCTION

Optional Information

Notes
13 refs., 9 figs.