Jornal de Ciência de Energia Nuclear e Tecnologia de Geração de Energia

Projeto de um alvo de espalação de neutrões de metal líquido pesado para um reator subcrítico acionado por acelerador experimental

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

Neste artigo é apresentado o projeto detalhado de um alvo de espalação de neutrões de chumbo-bismuto-eutético (LBE) de metal líquido para um reator ADS experimental de ~ 30 MW com uma subcriticidade (k) de 0,975. O feixe de alta energia é constituído por um feixe de protões de 650 MeV e 0,9 mA. A circulação do metal líquido baseia-se no método gas lift. Foram realizadas extensas simulações numéricas para otimizar a geometria do alvo, a taxa de fluxo de LBE/gás, os parâmetros do feixe, o rendimento de neutrões , etc. Este artigo também inclui a análise CFD de duas fases dependente do tempo para estudar o efeito da taxa de fluxo de gás nitrogénio na taxa de fluxo de LBE, Estudos termo-hidráulicos 3D do escoamento de metal líquido junto à janela e região de espalação. Foi realizada a geometria de fluxo assimétrica ideal na parte inferior do alvo para deslocar a zona de estagnação de forma a minimizar a temperatura da janela e a estimativa do stress termomecânico na janela. Além disso, a geração de neutrões por espalação e o seu espectro de energia , distribuição de deposição de calor, produtos de espalação e as suas atividades foram estimados através do código de transporte de partículas de alta energia FLUKA.