npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562926010173PCJNKRnpe-654Research ArticleМатериалы и технология для новых источников энергииMaterials and Technologies for New Sources of EnergyРАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ РАДИОИЗОТОПНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯCOMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF RADIATION FIELDS OF RADIOISOTOPE POWER SOURCESКасковД. О.KaskovD. O.ТашлыковО. Л.TashlykovO. L.БутаковД. С.ButakovD. S.Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University (UrFU)Russian FederationАО “Институт реакторных материалов”РоссияJSC Institute of Reactor Materials (JSC IRM)Russian Federation202611052026173375381Copyright © Касков Д.О., Ташлыков О.Л., Бутаков Д.С., 20262026Касков Д.О., Ташлыков О.Л., Бутаков Д.С.Kaskov D.O., Tashlykov O.L., Butakov D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/654

В работе рассматривается использование метода Монте-Карло для определения мощности дозы γ-излучения и плотности потока бета-частиц, создаваемых радиоизотопными источниками питания на основе таких источников β-излучения как 90Sr/90Y и 99Tc. Описываются особенности моделирования и результаты экспериментов, направленных на проверку точности и надежности полученных данных. Рассчитана эффективность различных видов защит для конкретной компоновки сборки источников питания. Предложен вариант наиболее эффективного материала в случае необходимости минимизации мощности дозы.

This paper explores the application of the Monte Carlo method to determine the gamma-ray dose rate and beta-particle flux density generated by radioisotope power sources based on β-emitters such as 90Sr/90Y and 99Tc. The specifics of modeling and the results of experiments aimed at verifying the accuracy and reliability of the obtained data are described. The shielding efficiency of various materials was calculated for a specific power source assembly configuration. An optimal shielding material is proposed for cases requiring dose rate minimization.

радиоизотопный источник питанияметод Монте-Карлобета-излучениемощность дозыradioisotope power sourceMonte Carlo methodbeta radiationdose rateReferencesБутаков Д.С. Автономные источники питания конденсаторного типа с прямым преобразованием энергии распада радиоизотопов в электричество. Дисс. к.т.н. 2024. Заречный: ИРМ.Бутаков Д.С. Автономные источники питания конденсаторного типа с прямым преобразованием энергии распада радиоизотопов в электричество. Дисс. к.т.н. 2024. Заречный: ИРМ.Cabauy P., Olsen L., Elkind B., Adams T. // Micropower Betavoltaic Hybrid Sources. 2010. City Labs Inc. https://citylabs.net/micropower-betavoltaic-hybridsources-city-labs (accessed: 01.11.2023).Cabauy P., Olsen L., Elkind B., Adams T. // Micropower Betavoltaic Hybrid Sources. 2010. City Labs Inc. https://citylabs.net/micropower-betavoltaic-hybridsources-city-labs (accessed: 01.11.2023).Zhou C., Zhang J., Wang X., Yang Y. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. P. 027005.Zhou C., Zhang J., Wang X., Yang Y. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. P. 027005.Сауров А.Н., Булярский С.В., Рисованый В.Д. и др. // Изв. высш. учебн. завед. Электроника. 2015. Т. 20 (5). С. 474–480.Сауров А.Н., Булярский С.В., Рисованый В.Д. и др. // Изв. высш. учебн. завед. Электроника. 2015. Т. 20 (5). С. 474–480.Костылев А.И., Фирцин Н.Г., Печерцева Е.А. и др. // Радионуклидный источник питания суперконденсаторного типа и способ его изготовления. 2019. Патент России №2021127432. Бюл. № 22.Костылев А.И., Фирцин Н.Г., Печерцева Е.А. и др. // Радионуклидный источник питания суперконденсаторного типа и способ его изготовления. 2019. Патент России №2021127432. Бюл. № 22.Tashlykov O.L., Shcheklein S.E., Russkikh I.M., Seleznev E.N., Kozlov A.V. // At. Energy. 2017. V. 121. P. 303–307. https://doi.org/10.1007/s10512-017-0202-7Tashlykov O.L., Shcheklein S.E., Russkikh I.M., Seleznev E.N., Kozlov A.V. // At. Energy. 2017. V. 121. P. 303–307. https://doi.org/10.1007/s10512-017-0202-7Russkikh I.M., Seleznev E.N., Zyryanova A.A., Kotelnikov N.A., Tashlykov O.L. // Nucl. Energy Technol. 2024. V. 10 (3). P. 161–168. https://doi.org/10.3897/nucet.10.128016Russkikh I.M., Seleznev E.N., Zyryanova A.A., Kotelnikov N.A., Tashlykov O.L. // Nucl. Energy Technol. 2024. V. 10 (3). P. 161–168. https://doi.org/10.3897/nucet.10.128016Бутаков Д.С., Николкин В.Н., Келлер Н.В., Аскарова А.А., Плюхина В.Я., Рисованый В.Д. // Новости российской электроэнерг. 2024. № 6. С. 21–31.Бутаков Д.С., Николкин В.Н., Келлер Н.В., Аскарова А.А., Плюхина В.Я., Рисованый В.Д. // Новости российской электроэнерг. 2024. № 6. С. 21–31.СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. 2009. Москва: Роспотребнадзор.СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. 2009. Москва: Роспотребнадзор.Na B.C. Benchmark on the VENUS-2 MOX Core Measurements. 2000.Na B.C. Benchmark on the VENUS-2 MOX Core Measurements. 2000.Касков Д.О., Ташлыков О.Л., Бутаков Д.С. Сходимость результатов моделирования и экспериментального исследования радиационных полей источников бета-излучения. Тез. докл. XII Всеросс. молод. конф. “Научные исследования и технологические разработки для обеспечения развития ядерных технологий нового поколения”. 2025. Димитровград: НИИАР.Касков Д.О., Ташлыков О.Л., Бутаков Д.С. Сходимость результатов моделирования и экспериментального исследования радиационных полей источников бета-излучения. Тез. докл. XII Всеросс. молод. конф. “Научные исследования и технологические разработки для обеспечения развития ядерных технологий нового поколения”. 2025. Димитровград: НИИАР.Kulesza J.A. et al. // MCNP® Code Version 6.3.0 Theory & User Manual. 2022. Los Alamos: LANL. LAUR-22-30006.Kulesza J.A. et al. // MCNP® Code Version 6.3.0 Theory & User Manual. 2022. Los Alamos: LANL. LAUR-22-30006.Ардашников С.Н., Гольдин С.М., Николаев А.В., Рузер Л.С., Центер Э.М. Защита от радиоактивных излучений. Под ред. А.Н. Николаева. 1961. Москва: Металлургиздат.Ардашников С.Н., Гольдин С.М., Николаев А.В., Рузер Л.С., Центер Э.М. Защита от радиоактивных излучений. Под ред. А.Н. Николаева. 1961. Москва: Металлургиздат.Бормотов А.Н., Прошин А.П., Баженов Ю.М., Данилов А.М., Соколова Ю.А. Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации. 2006. Москва: Палеотип.Бормотов А.Н., Прошин А.П., Баженов Ю.М., Данилов А.М., Соколова Ю.А. Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации. 2006. Москва: Палеотип.Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучении: Справочник. 4-е изд. 1995. Москва: Энергоатомиздат.Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучении: Справочник. 4-е изд. 1995. Москва: Энергоатомиздат.

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