Revista de ciencia de la energía nuclear y tecnología de generación de energía

Diseño de un blanco de espalación de neutrones de metal líquido pesado para un reactor subcrítico impulsado por un acelerador experimental

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

En este artículo se presenta el diseño detallado de un blanco de espalación neutrónica de plomo-bismuto-eutéctico (LBE) de metal líquido para un reactor ADS experimental de ~30 MW con subcriticidad (k) de 0,975. El haz de alta energía consta de un haz de protones de 650 MeV y 0,9 mA. La circulación del metal líquido se basa en el método de elevación por gas. Se han llevado a cabo amplias simulaciones numéricas para optimizar la geometría del blanco, el caudal de LBE/gas, los parámetros del haz, el rendimiento neutrónico , etc. Este artículo también incluye un análisis CFD de dos fases dependiente del tiempo para estudiar el efecto del caudal de gas nitrógeno en el caudal de LBE, estudios termohidráulicos 3D del flujo de metal líquido cerca de la ventana y la región de espalación. Se ha llevado a cabo la geometría de flujo asimétrico óptima en la parte inferior del blanco para desplazar la zona de estancamiento para minimizar la temperatura de la ventana y la estimación de la tensión termomecánica en la ventana. Además, se han estimado la generación de neutrones por espalación y su espectro de energía , la distribución de la deposición térmica, los productos de espalación y sus actividades utilizando el código de transporte de partículas de alta energía FLUKA.