Modeling, processing, and analysis of neutron flux in the horizontal channel of the critical experimental reactor facility of the WWR-K reactor
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2024.v91.i4.a2Keywords:
neutron detectors, GEANT4, neutron moderators, scintillation detectors, WWR-K reactorAbstract
The article examines the process of modeling and registering neutron flux in the horizontal channel of the critical experimental reactor facility of the WWR-K reactor. The focus is on the use of neutron detectors, such as the SNM-18 and a scintillation detector based on ortho-carborane. The work employed modeling methods using the GEANT4 software package, enabling a detailed study of neutron interactions with various moderators, including polyethylene, boron-containing polyethylene, and configurations without moderators.
The research involved the development and testing of methodologies for registering neutron fluxes in different operating modes of the critical assembly. The use of scintillators with ortho-carborane additives provided high sensitivity, allowing for accurate neutron flux registration. Furthermore, the data obtained from modeling and experimental studies were processed using modern analysis tools such as ROOT.
The results contribute to the advancement of technologies in neutron measurements, nuclear physics, and radiation safety. These approaches can be applied to improve neutron detection methods, which are important for both scientific research and industrial applications.
References
Оскомов В. В., Седов А. Н., Садуев Н. О., Каликулов О. А., Мендибаев К. О., Жумабаев А. И., Мухамеджанов Е. С., Искаков Б. А., Байгарашев Д. М., Tаутаев Е. М., Кенжина И. Е. Микромощные узлы радиоэлектронного тракта нейтронного детектора // Известия НАН РК, Серия физико-математическая . – 2014. – 2(294). – С. 69-73.
Мухамеджанов Е.С., Каликулов О.А., Шинбулатов С.К., Жумабаев А.И., Утей Ш.Б., Ережеп Н.О., Седов А.Н., Сәрсенбай У.С., Бақтораз A.Е., Садуев Н.O. Разработка методики и аппаратуры для измерения плотности потока нейтронов от реактора ВВР-К // Вестник КазНУ. Серия физическая. – 2020. – T. 75, №4. – C. 96–101.
Коломеец Е.В., Фридман Ш.Д., Абеленцев В.В., Айтбаев Ф.Б., Воробьев А.А., Ефимов В.В., Оскомов В.В., Пфеффер Р.Г-Э., Седов А.Н., Стельников Н.В. Разработка способа и автоматической системы по определению влагозапаса в снеге и влажности почв по космическим лучам. – Алматы. – 1986. – 121 с.
Филиппов М.В., Махмутов В.С., Стожков Ю.И., Максумов О.С., Raulin J.-P., Tacza J. Наземная установка для детектирования нейтральной компоненты космических лучей “Нейтронный детектор” // Приборы и техника эксперимента. – 2020. – № 5. – с. 96–103.
Стенькин Ю.В., Алексеенко В.В., Громушкин Д.М., Сулаков В.П., Щеголев О.Б. Подземная физика и эффект влияния барометрического давления на подземный фоновый поток тепловых нейтронов // ЖЭТФ. – 2017. – Т 151, №5. – С. 845–849.
А. А. Шаймерденов, Ш. Х. Гизатулин, Д. А. Накипов, Е. А. Кенжин, Е. В. Чихрай, Ж. А. Заурбекова, А. У. Толенова, Е. А. Нестеров, Г. Кизанэ Экспериментальная база реактора ВВР-К для исследования выхода трития из материалов при их облучении // Вестник НЯЦ РК. – 2020. – Выпуск 1. – стр. 104-110.
Shaimerdenov, A.A. The 50 Anniversary of the WWR-K Research Reactor / A. A. Shaimerdenov, D. A. Nakipov, F. M. Arinkin, Sh. Kh. Gizatulin, P. V. Chakrov, and Ye. A. Kenzhin // Physics of Atomic Nuclei. – 2018. – Vol. 81. – P. 1408-1411.
Brovchenko M. et al. Neutron-gamma flux and dose calculations in a Pressurized Water Reactor (PWR) // EPJ Web of Conferences. – 2017. – Vol.153. – Art.No 07030.
Mariya Brovchenko, Isabelle Duhamel, Benjamin Dechenaux Neutron-gamma flux and dose calculations for feasibility study of DISCOMS instrumentation in case of severe accident in a GEN 3 reactorEPJ Web of Conferences 153, 07030 (2017) DOI: 10.1051/epjconf/20171530
B.M. van der Ende, L. Li, D. Godin, B. Sur Stand-off nuclear reactor monitoring with neutron detectors for safeguards and non-proliferation applications NATURE COMMUNICATIONS (2019) 10:1959 https://doi.org/10.1038/s41467-019-09967-4
Prasoon Raj, Maurizio Angelone, Ulrich Fischer, Axel Klix Computational study of a chromium self-powered detector for neutron flux monitoring in the test blanket module of ITER Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A. – 2018. – V. 908. – P.10–17.
A. Klix, M. Angelone, U. Fischer, D. Gehre, B. Ghidersa, A. Lyoussi, P. Raj, Th. Reimann, D. Szalkai, and K. Tian Neutron Measurement Instrumentation Development at KIT for the European ITER TBM // IEEE. – 2015. – V. 47. – p.8. DOI: 10.1109/ANIMMA.2015.7465635
Филиппов М. В., Махмутов В. С., Стожков Ю. И., Ролан Ж.-П., Калинин Е. В. Исследование вариаций потоков нейтронов с помощью наземного нейтронного детектора // Известия РАН. Серия физическая. – 2019. – Т. 83, № 5. – С. 670–672.
Мұхаметқалиұлы Ә. Методика измерения потоков тепловых нейтронов с помощью детектора СНМ-18 для прикладных задач // Международная конференция студентов и молодых учёных «ФАРАБИ ƏЛЕМІ». – Алматы, 2022. – С. 151.
В.Е. Алейников, В.А. Архипов, Л.Г. Бескровная, Г.Н. Тимошенко СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ДЕТЕКТОРОВ НЕЙТРОНОВ ПРИ РАБОТЕ В ПОЛЯХ С ВЫСОКИМИ УРОВНЯМИ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ // Препринт ОИЯИ, Дубна. –1997. –P16. –P.97-158.
А. А. Шаймерденов, Ф.М. Аринкин, Ш.Х. Гизатулин, Д.С. Дюсамбаев, С.Н. Колточник, П.В. Чакров, Л.В. Чекушина, И.В. Шаманин Пуск и нейтронно-физические характеристики критического стенда РГП «Институт ядерной физики» РК с низкообогащенной активной зоной // Альтернативная энергетика и экология. – 2015. – №23 (187). – C. 51-59.
Basaglia T., Bell Z.W., Dressendorfer P., Larkin A., and Pia M.G., “Writing Software or Writing Scientific Articles?” // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 2008. – V. 55. – N. 2. – P. 671-678.
Allison J., et al., “Geant4 Developments and Applications” // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 2006. – V. 53. – N. 1. – P. 270-278.
Тертышников А.В. Модель приземного нейтронного фона в Кабардино-Балкарии и на южном склоне Эльбруса в июне 2014 г. // Гелиогеофизические исследования. – 2015, №13. – С. 42-48.
Филиппов М. В., Стожков Ю. И., Махмутов В. С., Максумов О. С., Викторов С. В., А. Н. Квашнин, Квашнин А. А. Разработка компактного наземного нейтронного детектора // Известия РАН. Серия физическая. – 2015. – Т. 79, № 5. – С. 753–756.
С.К. Шинбулатов, Н.О.Садуев, О.А Каликулов и др. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА НЕЙТРОНОВ ОТ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО РЕАКТОРА // Recent Contributions to Physics. – 2023. –No2(85).
Кузнецов С. П., И. В. Мешков, Поташев С. И., Бурмистров Ю. М., Караевский С. Х. Анализ данных, измеренных с помощью детектора нейтронов на основе бора-10 и счетчика с гелием-3 на фотонейтронном источнике нейтронов ИЯИ РАН // Известия РАН. Серия физическая. – 2018. – Т. 82, № 6. – С. 808–810.
