Влияние материала подложки на процессы охлаждения локально наклонных мишеней в мишенном модуле Nirta Solid Compact

Abstract

Представлены результаты численного моделирования тепловых процессов в локально-наклонных мишенях, изготовленных из прессованного порошка молибдена с подложками из титана и меди. Целью моделирования является оценка пригодности таких мишеней для облучения высокоинтенсивными протонными пучками в мишенном модуле Nirta Solid Compact Model TS06 при производстве медицинского радиоизотопа Tc-99m. Расчеты выполнялись с использованием инженерного пакета Fluid Flow (Fluent) программной платформы ANSYS Workbench на моделях мишеней с аксиально-симметричными гофрами в зоне облучения. Исследования показывают, что локально-наклонные мишени с титановыми и медными подложками позволяют снизить температуру мишеней за счет гофрирования. Кроме того, мишени с медными подложками могут обеспечить увеличение предельного тока облучения в 1.5 раза по сравнению со стандартными плоскими мишенями, что близко к ранее полученным данным для мишеней с подложками из ниобия. На локально-наклонных мишенях с титановыми подложками гофрирование не приводит к практически значимому увеличению предельного тока облучения в связи с низкой теплопроводностью титана. The results of numerical modeling of thermal processes in locally inclined targets made of pressed molybdenum powder with holders of titanium and copper are presented. The simulation was conducted to determine the suitability of such targets for irradiation with highintensity proton beams in the “Nirta Solid Compact Model TS06” target module for producing the medical radioisotope Tc-99m. Calculations were carried out using the Fluid Flow (Fluent) engineering package of the ANSYS Workbench 18.2 software platform on models of targets with axially symmetric corrugations in the irradiation zone. It is shown that the target temperature decreases on locally inclined targets with titanium and copper holders due to corrugation. On targets with copper holders, it is also possible to increase the maximum irradiation current by 1.5 times compared to standard flat targets, comparable with previously obtained results for targets with niobium holders. It has been established that on locally inclined targets with titanium holders, corrugation does not provide a practically significant increase in the maximum irradiation current due to the low thermal conductivity of titanium.