核能科学与发电技术学报

用于实验加速器驱动的次临界反应堆的重液态金属中子散裂靶设计

Rawat RS、Swain PK、Rai PK、Tiwari V、Satyamurthy P 和 Despande AV

本文详细设计了一种液态金属铅铋共晶 (LBE) 中子散裂靶，该靶用于亚临界度 (k) 为 0.975、功率约为 30 MW 的 ADS 实验反应堆。高能束由 650 MeV 和 0.9 mA 质子束组成。液态金属的循环基于气升法。已经进行了大量数值模拟，以优化目标几何形状、LBE/气体流速、束参数、中子产额等。本文还包括时间相关的两相 CFD 分析，以研究氮气流速对 LBE 流速的影响，以及窗口附近液态金属流动和散裂区域的 3D 热工水力研究。已经进行了目标底部的最佳非对称流动几何形状，以移动停滞区以最小化窗口温度，并对窗口中的热机械应力进行了估算。此外，利用高能粒子输运程序FLUKA估算了散裂中子的产生及其能谱、热沉积分布、散裂产物及其活度。