Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Entwurf eines Neutronen-Spallationsziels aus schweren Flüssigmetallen für einen experimentellen beschleunigerbetriebenen unterkritischen Reaktor

Rawat RS, Swain PK, Rai PK, Tiwari V, Satyamurthy P und Despande AV

In diesem Dokument wird der detaillierte Entwurf eines flüssigmetallischen Blei-Wismut-Eutektikum-(LBE)-Neutronen-Spallationstargets für einen experimentellen ADS-Reaktor mit ~30 MW und einer Unterkritikalität (k) von 0,975 vorgestellt. Der Hochenergiestrahl besteht aus einem 650-MeV- und 0,9-mA-Protonenstrahl. Die Zirkulation des Flüssigmetalls beruht auf der Gasliftmethode. Es wurden umfangreiche numerische Simulationen ausgeführt, um die Targetgeometrie, den LBE-/Gasdurchfluss, die Strahlparameter, die Neutronenausbeute usw. zu optimieren. Dieses Dokument enthält außerdem eine zeitabhängige Zweiphasen-CFD-Analyse, um die Wirkung des Stickstoffgasdurchflusses auf den LBE-Durchfluss zu untersuchen, sowie 3D-thermohydraulische Studien zum Flüssigmetallfluss in der Nähe des Fensters und des Spallationsbereichs. Die optimale asymmetrische Flussgeometrie am Boden des Targets zum Verschieben der Stagnationszone zwecks Minimierung der Fenstertemperatur und zur Abschätzung der thermomechanischen Spannung im Fenster wurde durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Erzeugung von Spallationsneutronen und ihr Energiespektrum , die Wärmeablagerungsverteilung, die Spallationsprodukte und ihre Aktivitäten mit dem Hochenergie-Partikeltransportcode FLUKA geschätzt.