neutronico di massima dell impianto sperimentale. Progetto Carlo Maria Viberti

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1 Progetto neutronico di massima dell impianto sperimentale. Fare clic per modificare lo stile del sottotitolo dello schema Carlo Maria Viberti

2 Punto di partenza I: il fuel assembly (h attiva 90 cm) h FA 130 cm Fuel Assembly y z=0 x L FA 9.7 cm 30 kguo 2 -enr./fa 45 kgpb/fa

3 Punto di partenza II: l assemblaggio sotto-critico Restrizioni: k eff 0.95 r tot y z=0 x quanti FAs? quanto riflettore? (r tot?) FAs vessel riflettore Beamline & target

4 Configurazione piena MCNPX 2.6.0, kcode, ENDF/B.-VII

5 Configurazione piena MCNPX 2.6.0, kcode, ENDF/B.-VII

6 Errore sistematico y z=0 x r tot =120 cm! k eff = $ " # % & 1.8 tuo 2 -enr. 2.7 tpb in FAs 84 tpb in rifl.

7 Studio del target Sbarra di Berillio, concezione TRADE p_i 200 gbe Ottimizzata per 70 MeV, 0.75 ma

8 Ottimizzazione dimensioni bersaglio I (Z (X) =20 X-9.5) Dimensione proposta

9 Ottimizzazione dimensioni bersaglio I Ginocchio: oltre il ginocchio sfuggono solo i protoni secondari. Infatti (Z (X) =20 X-9.5) Dimensione proposta

10 Ottimizzazione dimensioni bersaglio II Spettro energetico dei protoni in fuga dal target per d i f f e r e n t i dimensioni del bersaglio (A, B, ). Start Partenza Energia (MeV)

11 Ottimizzazione spot fascio 0.6 cm r 3 cm (Z (X) =20 X-9.5) Dimensione proposta R = 1.5 cm

12 Caratterizzazione sorgente Yield totale dei neutroni di sorgente: ( )! de d! " 0.091#p _ i $ 4.3 #10 14 neutroni sec. E! 4" (Corrente fascio: 0.75 ma) Fondamentale per progettare il sistema di refrigerazione dedicato al target! dv " 49.3 kw. V ( 1 MeV/cm 3 /p_i = 0.75 kwatt/cm 3 ) (Corrente fascio: 0.75 ma)

13 Collocazione assiale sorgente I Active core Beamline Target Centro del target δ h attiva 90 cm Centro dell active core δ Distanza tra i due centri quale δ è il migliore?

14 Collocazione assiale sorgente II Dimensione proposta δ 5 cm

15 Deutoni?

16 Deutoni? Yield totale: 70 MeV 50 MeV

17 Conoscere la sorgente! In un A.D.S. la sorgente deve essere ben conosciuta: vi è la necessità di studiare sperimentalmente p+ 9 Be per verificare/(eventualmente)correggere i risultati forniti da MCNPX. Resa neutronica di protoni da 62 MeV su bersaglio di Berillio: esperimento preliminare. M. Ripani, INFN-Ge

18 Andamento radiale potenza

19 Andamento radiale potenza Totale: ENDF/B.-VII: P tot ~190 kw th! P P tot ~230 kw tot = $ th " # -10 % & kw th JENDL-3.2:

20 Distribuzione assiale densità di potenza

21 Flusso neutronico barra interna Flusso integrale barra interna: φ tot ~ n/cm 2 /sec ( 70 MeV, 0.75 ma ) ENDF/B.-VII

22 Flusso neutronico barra interna Flusso integrale barra interna: φ tot ~ n/cm 2 /sec ( 70 MeV, 0.75 ma ) Flusso lento : φ <0.5 MeV n/cm 2 /sec φ <0.5 MeV / φ tot = (69.8±0.5)% Flusso veloce : φ >0.5 MeV n/cm 2 /sec φ >0.5 MeV / φ tot = (30.2±0.4)% ENDF/B.-VII

23 Simulazioni di bruciamento I 20 pcm Barra di MA nella posizione più interna. MCB-1c

24 Flusso neutronico riflettore Flusso integrale medio riflettore: φ tot ~ n/cm 2 /sec ( 70 MeV, 0.75 ma ) σ(n, γ) del 99 Tc Flusso medio parte attiva Flusso medio riflettore ENDF/B.-VII

25 Simulazioni di bruciamento II 5 pcm Barra di LLFP nel riflettore. MCB-1c

26 Ulteriori simulazioni A seguito delle simulazione effettuate per valutare gli O.d.G. delle caratteristiche fondamentali reattore, sono stati eseguiti altri studi per comprendere la componente veloce dei neutroni e l effetto di pozzetti per l inserimento di apparati sperimentali.

27 Dipendenza dall acceleratore acceleratore Legnaro - Ciclotrone 70 MeV, 0.75 ma P fascio target ~ 50 kw Legnaro - IFMIF 20 MeV, 120 ma P fascio target ~ 2.4 MW Barra interna P tot ~ 190 kw th φ tot ~ n/cm 2 /sec Percentuale flusso lento : φ <0.5 MeV / φ tot = (69.8±0.5)% Percentuale flusso veloce : φ >0.5 MeV / φ tot = (30.2±0.4)% P tot ~ 3.4 MW th φ tot ~ n/cm 2 /sec Percentuale flusso lento : φ <0.5 MeV / φ tot = (69.3±0.5)% Percentuale flusso veloce : φ >0.5 MeV / φ tot = (30.7±0.4)% (entrambi ENDF/B.-VII)

28 Dipendenza dai materiali strutturali: : studio sul flusso. Medio per barra

29 Studio sul flusso: tolto He, Al, cladding rod e cladding FA Rimane combustibile e matrice di piombo Medio per barra

30 Studio sul flusso: ripristino cladding FA Manca elio-gas, alluminio e cladding rod Medio per barra

31 Studio sul flusso: ripristino il cladding rod Manca elio-gas e alluminio Medio per barra

32 Studio sul flusso: ripristino l alluminio Manca elio-gas Medio per barra

33 Studio sul flusso: ripristinato anche He Tutto ripristinato Medio per barra

34 Studio sul flusso: Zircaloy anziché AISI AISI Medio per barra

35 Studio sul flusso: combustibile Frazione flusso veloce - yesox φ >0.5 / φ tot 30.1% Frazione flusso veloce - noox φ >0.5 / φ tot 32.8% Barra interna

36 Pozzi per esperimenti I: k piena eff! 0.95, k bucata eff " FA! k eff = $ " # % &! P tot = $ " # -10 % & kw th 57 FA k eff P tot 117 kw th

37 Pozzi per esperimenti II: k piena eff > 0.95, k bucata eff < FA k eff P tot = 298 kw th 65 FA k eff P tot 161 kw th

38 Pozzi per esperimenti III: k piena eff! 0.95, k bucata eff " FA k eff P tot 492 kw th 73 FA k eff P tot 217 kw th

39 Pozzi per esperimenti IV Pozzo vuoto più interno Frazione flusso lento φ <0.5 / φ tot ~74% Frazione flusso veloce φ >0.5 / φ tot ~26%