Scientific transaction of the National University of Mongolia. Physics

U3Si2 түлштэй түлшээ үржүүлэн шатаах хурдан реакторын голомтын дизайны харьцуулалт

Одмаа С — 2026-01-23

Tүлшээ үржүүлэн шатаадаг хурдан реактор нь цөмийн эрчим хүчний реакторын дэвшилтэт нэг төрөл бөгөөд үүнийг барьж ашигласнаар байгалийн эсвэл бага баяжуулсан уран түлш хэрэглэх тул ураны нөөцөө үр дүнтэй ашиглах, ашигласан цөмийн түлшний хэмжээг багасгах, цөмийн ашигласан түлш дахин боловсруулах өртөг өндөртэй үйлдвэрийн хомсдолыг нөхөх зэрэг олон асуудлыг шийдэх боломжтой юм.

Шингэн натри болон хар тугалга нь нейтроны алдагдал болон дулаан зайлуулах шинж чанараараа өөр өөр тул ижил чадал үйлдвэрлэхэд эдгээр хөргүүр бүхий голомтын дизайн ялгаатай байж, нейтроникийн гүйцэтгэлийг харьцуулах шаардлагатай. Иймд энэ ажлын гол зорилго нь ураны нягт өндөртэй цахиурт уран (U₃Si₂) түлш бүхий натри эсвэл хар тугалга хөргүүртэй түлшээ үржүүлэн шатаадаг хурдан реакторийн голомтын дизайн хийж харьцуулна. Цахиурт уран түлш нь голдуу судалгааны реакторт ашиглагдаж байсан ба хурдан реакторын уламжлалт түлш болох метал түлштэй өрсөлдөхүйц байж болно.

Энэхүү ажлаар 750 МВт чадалтай, цахиурт уран (U₃Si₂) түлштэй, шингэн натри эсвэл шингэн хар тугалга хөргөлттэй, сэлгэн байрлуулах схемтэй, түлшээ үржүүлэн шатаах хурдан реакторын эхлэл голомтын дизайн хийж, түлшний шаталтын анализ гүйцэтгэн нейтроникийн үзүүлэлтийг тодорхойлон харьцуулав.

[ English ]

A breed-and-burn (B&B) fast reactor is an advanced type of nuclear power reactor. By building and utilizing it, it can use natural or low-enriched uranium fuel, which can solve many problems, such as efficiently using uranium resources, reducing the amount of spent nuclear fuel, and compensating the shortage of the expensive spent nuclear fuel reprocessing plant.

Liquid sodium and lead have different features on neutron loss and heat removal characteristics, so to produce the same power, the core design with these coolants must be different and the neutronic performances have to be compared.

Therefore, the main objective of this work is to design and compare a breed-and-burn fast reactor core with sodium or lead coolants, using high-density uranium silicide (U₃Si₂) fuel. Uranium silicide fuel has been used primarily in research reactors and may be competitive with metal fuel, the traditional fuel for fast reactors.

In this work, the design of the start-up core of a 750 MW, uranium silicide (U₃Si₂) fueled, liquid sodium or liquid lead cooled, breed-and-burn fast reactor with a shuffling scheme was designed, fuel burnup analysis was performed, and neutronic parameters were determined and compared.

Resolving γ-ray overlap of 117mSn, 117Sb, and 123mTe for cross-section measurement

Zolbadral Tsoodol — 2026-01-18

The production cross-sections of ^117mSn, ¹¹⁷Sb, and ^123mTe in α-particle induced reactions on ⁿᵃᵗSn were measured up to 50 MeV using the stacked-foil activation technique. A significant analytical challenge arose from the overlapped peak near the 159 keV γ-rays from these nuclides. This overlapped peak was resolved using a time-differential analysis that leveraged the different half-lives (¹¹⁷Sb: 2.8 h, ^117mSn: 13.6 d, ^123mTe: 119.2 d). Through γ-ray spectrometry at multiple cooling times (0.6 h to 144.9 d), a sequential subtraction method based on the activation formula was used to distinguish the overlapped peak. The resulting independent cross-sections of these ^117mSn, ¹¹⁷Sb, and ^123mTe isotopes, are in good agreement with literature data, thereby validating the method for resolving complex γ-ray interferences.

Барионы чөлөөт энергийг өнгөний сувгуудаар тооцоолох нь

Enkhtuya Galsandorj — 2026-01-26

Энэхүү ажилд барион системийг латтис КХД-ийн онолоор судалсан судалгааны ажлын эхний үр дүнгүүдийг 
танилцууллаа. Латтис дээр гурван кваркийг Поляковын гогцоогоор төлөөлүүлэн, тэдгээрийн корреляцийг 
тооцоолох замаар харилцан үйлчлэлийг нь судлав. Бид их температурт барионы чөлөөт энергийг тооцоолж, 
бусад судлаачдын үр дүнтэй харьцуулан програмаа баталгаажуулсны дараа чөлөөт энергээ температур ба гурван 
кваркийг холбож буй утасны уртаас хамааруулан судалсан. Мөн уг чөлөөт энергийг синглет, октет, декаплет 
гэсэн өнгөний сувгуудаар тооцоолж, тэдгээрийн нийлбэр өнгөөр дундажлагдсан чөлөөт энергийг бодож, өнгөний 
сувгуудаас хэрхэн хамаарч буйг судлав. Симуляцыг $32^3\times12$ хэмжээтэй латтис дээр, температурын 4, 
гурван кваркийг холбож буй утасны уртын 16 утганд гүйцэтгэв.

Цөмийн физикийн судалгааны төвийн тунгийн хэмжилт

Zolbadral Tsoodol — 2026-01-29

Энэхүү судалгааны ажлаар Монгол Улсын Их Сургуулийн Цөмийн Физикийн Судалгааны Төв (ЦФСТ)-ийн дотоод орчны цацрагийн аюулгүй байдлыг цогцоор нь үнэлэх зорилгоор иж бүрэн хэмжилт, шинжилгээ хийлээ. Хэмжилтийн үр дүнд тус төвийн ердийн ажлын болон нийтийн эзэмшлийн 17 талбайн гамма цацрагийн тунгийн чадлын дундаж утга 0.171 ± 0.003 мкЗв/цаг бөгөөд энэ нь байгалийн цацрагийн дэвсгэр түвшинтэй дүйцэж байна. Эдгээр хэсэгт нейтрон цацраг илрээгүй болно. Харин нейтрон үүсгүүр хадгалах өрөөнд хийсэн хэмжилтээр тунгийн чадал контейнерийн гадаргуу дээр гамма цацрагийн тунгийн чадал 16.63 ± 0.42 мкЗв/ц, нейтрон цацрагийн тунгийн чадал 17.10 ± 0.02 мкЗв/ц байна. Ажилтнуудын ажлын байрны онцлогт тулгуурласан гурван загварчлал ашиглан тооцоолоход, хамгийн их өртөлттэй байж болох судлаачийн жилийн эффектив тун 0.376 ± 0.017 мЗв-ээс хэтрэхгүй байгаа нь Монгол Улсын цацрагтай ажиллагсдад зөвшөөрөгдөх дээд хязгаар болох 20 мЗв-ийн ердөө 1.9%-тай тэнцэж байна. Түүнчлэн, үүсгүүр хадгалах өрөөний хамгаалалтын системийн (контейнер, хана, хаалга) гамма цацрагийн эрчмийг сулруулах итгэлцүүрийг 97 ± 3 байна. Энэхүү судалгааны үр дүн нь ЦФСТ-ийн орчин нь ажилтан, судлаач, оюутнуудад бүрэн аюулгүй бөгөөд үндэсний стандартад бүрэн нийцэж буйг нарийвчилсан тоон үзүүлэлтээр харуулна.

Химийн аргаар гарган авсан зэсийн оксидын нанонунтгийн фотокаталик болон бактерийн эсрэг идэвхийн шинж чанарын судалгаа

Baasanjargal Saruultuya — 2026-02-06

Энэхүү судалгаанд зэсийн оксидын нанонунтаг (CuO NPs)-ийг химийн тунадасжуулах аргаар гарган авч, түүний шинж чанар, фотокаталитик идэвх болон бактерийн эсрэг идэвхийг судлав. Судалгааны ажлын дүнд дунджаар 409 нм хэмжээтэй бөөгнөрсөн, ойролцоогоор 7.066 нм урттай, кристал хэлбэртэй, моноклин талст хэлбэртэй наннонунтаг үүссэн болох нь батлагдсан. 301.12 нм долгионы уртын мужид гэрлийн максимум шингээлт, 690 см^-1 болон 490 см^-1 мужид зэс хүчилтөрөгчийн холбоо (Cu-O)-ны валентын хэлбэлзэл тус тус илэрсэн. Фотокаталитик идэвхийн судалгааг метилийн хөх будагч бодис ашиглан нанонунтаг нэмсэн болон нэмээгүй үед хэт ягаан туяаны ламп ашиглан шингээлтийн спектрийг судлахад фотокаталитик маш муу буюу бараг идэвх үзүүлээгүй. Дискэнд шингээх аргаар бактерийн эсрэг идэвхийг S. aureus болон E. coli бактерийн омгуудад CuO NPs-ийн ялгаатай таван концентрацитай (1000, 500, 250, 120, 60 мг/л) уусмалыг нэмэхэд үүссэн зоны өргөнийг шугамаар хэмжсэн. Хамгийн өргөн зоныг 1000 мг/л концентрацитай нанонунтаг үзүүлсэн бөгөөд бактерийн эсрэг идэвх үзүүлэх хамгийн бага концентрацийг 250 мг/л хэмээн тогтоосон.

Бага чадлын, хайлмал давсан хөргүүртэй реакторын голомтын дизайны нейтроник анализ

Жамъянсүрэн Тэрбиш — 2026-01-26

Энэхүү ажлаар 100 МВт дулааны чадалтай, хоёр урсгалтай Хайлмал Давсан Хөргүүртэй Үржүүлэгч Реактор (MSBR)-ын голомтын дизайныг хийж, Serpent кодоор нейтроник анализыг гүйцэтгэв. Тооцооллын үр дүнгээс харахад реактор нь бал чулуун удаашруулагчийн нөлөөгөөр дулааны нейтроны спектрээр ажиллаж, ²³²Th-ийн резонансын шингээлтийг ашиглан түлш үржүүлэх боломжтойг харуулж байна. Реактор ажиллаж эхлэх үед к_эфф,0= 1.28 Δk/k байсан хэдий ч, түлш сэлгэлтгүй (batch) горимд ажиллахад ²³³Pa- изотопын хагас задралын хугацаа, голомтод үүсэж буй хуваагдлын бүтээгдэхүүний нөлөөллөөс хамаарч 50 хоногийн дараа критикээс доогуур төлөвт орж байна. Гэвч хувиргалтын харьцаа (Conversion Ratio) хугацаа өнгөрөх тусам нэмэгдэж 1.0-ээс их байгаа нь уг реактор онолын хувьд түлш үржүүлэн шатаах боломжтой нь харагдаж байна.

Нейтрон идэвхжлийн шинжилгээгээр тодорхойлсон Pu+Be үүсгүүрийн орчим дахь дулааны нейтроны урсгалын түгэлт

Munkh-Erdene Tumen-Ulzii — 2026-03-26

Графитан удаашруулагчтай Pu+Be үүсгүүрээс гарах дулааны нейтроны урсгалын түгэлтийг алт (Au) болон индий (In)-гийн 2 ялтсыг шарж, цэвэр германий (HPGe) детектор бүхий гамма-спектрометрээр хэмжин, нейтрон идэвхжилийн шинжилгээний аргаар тодорхойлов.

Соронзон-Оптик Керрийн Эффектэд суурилсан нимгэн хальсны соронзон шинж чанарын судалгаа

Батзул Ганболд — 2026-03-26

Хураангуй: Соронзон-Оптик Керрийн Эффект (СОКЭ) гэдэг нь соронзон орноор үйлчлэхэд материалаас ойсон гэрлийн туйлшрал өөрчлөгддөг үзэгдлийг хэлнэ. СОКЭ-д суурилсан төхөөрөмжөөр орчин үеийн спинтроник ба нанотехнологийн салбарын хэрэглээнд тохирох нимгэн хальсны соронзон шинж чанарын судалгааг хийх боломжтой. Энэхүү ажлаар нимгэн хальсан дээжийн гадаргууд нормаль чиглэлээр соронзон орон дагуу гэрэл тусгах (полар конфигурац) горимд СОКЭ хэмжих төхөөрөмжийг угсарч, Gd₃Ga₅O₁₂ суурь ялтас дээр эпитакс аргаар ургуулсан 133 нм зузаантай, висмутаар хольцолсон Bi₂:Y₁Fe₅O₁₂ дээжийн талстын 100 чиглэл дагуу соронзон гистерезисийн муруйг хэмжсэн үр дүнг илтгэж байна.

Abstract:
The Magneto-Optic Kerr Effect (MOKE) refers to the change in the polarization state of light reflected from a material when an external magnetic field is applied. MOKE-based instrumentation setup enables high-precision investigation of the magnetic properties of thin films relevant to contemporary applications in spintronics and nanotechnology. In this work, a MOKE measurement set-up of the polar configuration where the incident light is directed normal to the sample surface and parallel to the applied magnetic field was designed and assembled. Using this setup, magnetic hysteresis loops were measured along the (100) crystallographic direction of a 133-nm-thick bismuth-substituted Bi: YIG thin film epitaxially grown on a Gd₃Ga₅O₁₂ substrate. The obtained results demonstrate the capability of the constructed system for reliable characterization of the magnetic properties of magnetic thin films.

Бозе-Эйнштейний конденсатaд үүсэх хуйлралыг псевдоспектрийн аргаар тооцоолох

Sukh Ochir — 2026-03-26

Энэхүү судалгааны ажилд хэт нам температурт гармоник соронзон занганд байгаа бозон хийд хуйлрал үүсэх процессыг IV эрэмбийн хугацааны хуваагдалтай псевдоспектрын тоон аргаар шийдлээ. Бозе-Эйнштейний конденсацид (БЕК) хуйлралыг үүсгэхдээ соронзон зангаа тодорхой давтамжтай эргүүлэх ба бөөмийн тооноос хамааран хуйлрал үүсэх критик давтамж болон төлөвийн энергийн утгуудыг тооцоолсон үр дүнг танилцуулна.

Дижитал шилжилтийн үеийн багшлахуйг онцлог (Физикийн багшийн жишээн дээр )

Gantuya Badarch — 2026-03-26

This study aims to assess the combined readiness of secondary school physics teachers in artificial intelligence (AI) and digital competencies. It also explores how integrating these competencies shapes the evolving teacher paradigm for the 21st century. As the education system transitions to a digital learning environment powered by artificial intelligence, teachers need to not only be able to use technology but also integrate it with pedagogy, ethics, and data processing.

More than 53 high school physics teachers participated in the study, and quantitative data were collected using a questionnaire survey method. The survey instrument combined our proposed а teaching styles typology with the AI-TPACK framework developed by Celik (2023). It consisted of 48 items distributed across five subscales: (1) digital use, (2) AI integration, (3) instructional design and management, (4) data-driven assessment, and (5) AI ethics and information security. The study employed quantitative methods, including mean scores, standard deviations, and correlation analysis.

The results revealed that teachers demonstrated intermediate to high levels of digital competence (Likert level 3). They effectively supported their instruction using digital platforms such as Google Classroom, Moodle, and Microsoft Teams, as well as online assessment tools like Quizizz and Kahoot. However, competencies related to the use of artificial intelligence—such as aligning AI with learning objectives, integrating it effectively into instruction, analyzing data, and applying it ethically—were found to be relatively weak. This suggests that teachers tend to perceive AI primarily as an assistive technology rather than as a strategic pedagogical tool.

Байгалийн гаралтай адсорбентыг усны хүнд металлыг цэвэршүүлэхэд ашиглах нь

Alimaa Vanganjal — 2026-03-26

ХУРААНГУЙ. Монгол улсад 1995 оноос Тамсаг болон Дорноговийн газрын тосны сав газруудад газрын тосны өрөмдлөг, олборлолтын үйл ажиллагаа эрчимтэй явагдаж, олборлосон газрын тосыг БНХАУ руу экспортолж байна. Газрын тосны өрөмдлөг, олборлолтын явцад өрөмдлөгийн угаалгын шингэн, цооногийн гүйцээлт, туршилт, үйлчилгээний ажлын шингэн, давхарга уруу шахах усны цэвэрлэгээнээс үүсэх хаягдал, олборлосон ус зэрэг байгаль орчинд сөрөг нөлөөтэй олон төрлийн шингэн хаягдал үүсдэг. Эдгээр хаягдал ус нь тослог бохирдуулагч болон хүнд металл агуулдаг тул хөрс, усны экосистемд ноцтой эрсдэл учруулдаг. Энэхүү судалгаанд малын гаралтай хаягдал ясыг 500°C температурт пиролизын аргаар боловсруулж гарган авсан бионүүрсийг ашиглан газрын тосны талбайн ахуйн болон технологийн хаягдал уснаас хүнд металлыг шүүх боломжийг судлав. Бионүүрсийг хүхрийн хүчил (H₂SO₄) болон натрийн гидроксид (NaOH)-оор химийн идэвхжүүлэлт хийж, тос шингээх чадвар, гадаргуугийн талбай болон хүнд металлын агууламжийн өөрчлөлтийг туршилтаар үнэлэв. Судалгааны үр дүнгээр хүхрийн хүчлээр идэвхжүүлсэн бионүүрс нь тос шингээх хамгийн өндөр чадвар (26.2%) үзүүлж, никель (Ni) болон хром (Cr)-ийн агууламжийг мэдэгдэхүйц хэмжээгээр бууруулсан нь тогтоогдов. Энэхүү үр дүн нь малын хаягдал яснаас гарган авсан бионүүрсийг байгалийн гаралтай, өртөг багатай адсорбент болгон газрын тосны салбарын шингэн хаягдал усыг цэвэршүүлэхэд ашиглах боломжтойг харуулж байна

[English] Abstract: Since 1995, petroleum drilling and production activities have been carried out in the Tamsag and Dornogovi oil basins of Mongolia, and crude oil has been extracted and exported to the People’s Republic of China [1]. Petroleum drilling and production activities generally generate various types of liquid wastes that are harmful to the environment. These mainly include drilling fluids, fluids used during well completion, testing and servicing operations, waste generated from the treatment of water injected into formations, and produced water extracted from wells [2].

The volume and hazardous characteristics of these wastes depend on the geological and technical conditions of the area, the scale and specific features of oil exploration and production activities, as well as the economic conditions and the level of technology applied.

Biochar has a highly porous surface that enables it to accumulate contaminants, and studies have shown that it has a particularly strong effect in filtering heavy metal pollution [3]. Internationally, activated biochar produced from various animal- and plant-based materials is widely used for wastewater treatment and for the removal of incompatible substances from certain pharmaceutical products.

In addition, animal bones are processed using physico-chemical methods to produce market-ready products such as bone-based biofertilizers, bone broth, bone protein, and bone marrow oil. In this study, biochar produced by pyrolysis at 500 °C from waste animal bones obtained from a broth-processing facility was used. Samples of drinking and domestic water as well as technological wastewater were collected from wells at Oil Field No. 21 in the Tamsag Basin, located in Dornod Province, and research was conducted. The results of this study are presented in this paper.

Solving the Two-Dimensional Poisson Equation by the Finite-Difference Method

Altankhuu Bayarsaikhan — 2026-03-31

Simulating incompressible lid-driven cavity flow requires solving the Navier–Stokes equations, where the pressure Poisson solve is often the dominant computational cost in pressure–velocity coupling schemes. This motivates Poisson solvers that are straightforward to implement, fast, and sufficiently accurate. In this work, we solve the two-dimensional Poisson equation on a
square grid using a second-order five-point finite-difference discretization with homogeneous Neumann boundary conditions. We benchmark representative direct methods (dense-matrix LU factorization, sparse-matrix LU factorization, and a discrete cosine transform (DCT) approach) against simple stationary iterative methods (Jacobi, Gauss–Seidel, and successive overrelaxation).
All solvers are implemented in Python 3.12 using NumPy, SciPy, and Numba in a Jupyter Notebook/Lab workflow on an Intel i7 quad-core laptop (4 CPUs, 8 threads, 2.3GHz base) with 16GB RAM under Windows. In our tests, the DCT-based solver is the fastest and most memory-efficient among the direct methods, followed by sparse LU. Among the iterative methods, Numba-accelerated SOR is the fastest when the relaxation parameter is chosen near its optimal value, but it remains slower and less accurate than the direct solvers considered here. The novelty of this work is a transparent, tool-specific benchmark of these standard methods on clearly documented commodity hardware, yielding concrete runtime and memory comparisons that can be reused in similar studies. Our focus is the practical selection of an easy-to-use Poisson solver that remains performant;
integrating the selected solver into full incompressible cavity-flow simulations is left for future work.