Journal de la science de l'énergie nucléaire et de la technologie de production d'électricité

Conception d'une cible de spallation de neutrons en métal liquide lourd pour un réacteur sous-critique expérimental piloté par accélérateur

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

Dans cet article, nous présentons la conception détaillée d'une cible de spallation de neutrons en métal liquide Plomb-Bismuth-Eutectique (LBE) pour un réacteur ADS expérimental d'environ 30 MW avec une sous-criticité (k) de 0,975. Le faisceau à haute énergie est constitué d'un faisceau de protons de 650 MeV et de 0,9 mA. La circulation du métal liquide est basée sur la méthode de l'ascenseur à gaz. Des simulations numériques approfondies ont été réalisées pour optimiser la géométrie de la cible, le débit LBE/gaz, les paramètres du faisceau, le rendement neutronique , etc. Cet article comprend également une analyse CFD à deux phases dépendante du temps pour étudier l'effet du débit d'azote gazeux sur le débit LBE, des études thermohydrauliques 3D de l'écoulement du métal liquide près de la fenêtre et de la région de spallation. La géométrie d'écoulement asymétrique optimale au bas de la cible pour décaler la zone de stagnation afin de minimiser la température de la fenêtre et l'estimation des contraintes thermomécaniques dans la fenêtre ont été réalisées. De plus, la génération de neutrons de spallation et leur spectre d'énergie , la distribution de dépôt de chaleur, les produits de spallation et leurs activités ont été estimés à l'aide du code de transport de particules à haute énergie FLUKA.