兆瓦级质子束能量生产演示装置
仪器与探测器
2014-07-18 v1 核理论
摘要
本文对能量生产演示装置（Energy Production Demonstrator, EPD）概念进行了初步研究，该概念利用 GeV 量级的高强质子束辐照固态重金属靶，旨在产生比消耗更多的能量。利用 MARS15 代码模拟了钨、钍和天然铀靶在 0.5 至 120 GeV 质子能量范围内的中子产生、裂变、能量沉积、能量增益、测试体积及氦产生。研究表明，对于天然铀 EPD 以及最适合质子加速器设施的基于钨的测试站，2 至 4 GeV 的质子能量范围是最优的。基于模拟的保守估计（不包括钚的增殖和裂变）表明，1 mA 的质子束流足以使天然铀 EPD 产生 1 GW 的热输出功率，同时供给加速器运行的功率不到该功率的 8%。热分析显示，所考虑的概念存在堆芯熔毁的潜在问题；然而，本研究提出了多种缓解该问题的方法（首先是束流扫描）。本研究还评估了所考虑的 EPD 作为材料测试站（Materials Test Station, MTS）的效率。
引用
@article{arxiv.1407.4503,
title = {Energy Production Demonstrator for Megawatt Proton Beams},
author = {Vitaly S. Pronskikh and Nikolai Mokhov and Igor Novitski and Sergey I. Tyutyunnikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.4503},
year = {2014}
}
备注
Presented at the 12th Meeting on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-12), April 28-30, 2014, Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA