ADS散裂中子源材料不锈钢和钨的辐照效应(英文)

研究了80 MeV碳或85 MeV氟离子辐照在国产改进型316L不锈钢、普通不锈钢和钨中产生的辐照效应。实验结果表明,不锈钢的抗辐照性能比钨的好;它们中,国产改进型316L不锈钢具有最好的抗辐照性能。选用不锈钢做ADS散裂中子源的束窗等材料是较好的选择,采用国产改进型316L不锈钢是最佳的选择。     

国产改进型316L不锈钢辐照效应随剂量变化研究

加速器驱动洁净能源系统(ADS)是核能可持续发展的一种创新的技术路线。散裂中子源是ADS的三个主要组成部分之一,产生强度约为10~(18)s~(-1)(以中子数计),驱动临界堆。不锈钢常用作散裂中子源的束窗材料,也用作散裂中子源的靶材料。工作过程中不锈钢受到很强的高能质子和中子的照射,年位移损伤剂量可能达到100～200 dpa(每个原子的位移);不锈钢也是重要的快堆等的结     

7 W辐照效应随剂量变化研究

加速器驱动洁净能源系统（ADS）是核能可持续发展的一种创新的技术路线。散裂中子源是ADS的三个主要组成部分之一，产生强度约为10^18s^-1的中子，驱动临界堆。作为ADS系统的窗和靶材料，受高剂量的质子和中子辐照，其累积剂量率每年可以达到约200dpa。如此高的剂量，会产生严重的辐照损伤，导致ADS系统的故障或造成不堪设想的事故。钨用作ADS系统散裂中子源的窗和靶材料，需要对辐照损伤效应进行研究。本工作研究钨辐照损伤随辐照剂量的变化。现有中子和质子源强度低，不能直接用于ADS所遇到的高剂量的辐照效应研究，采用重离子辐照模拟方法研究高剂量中子或质子辐照在钨中产生的辐照损伤。     

68 钽辐射损伤随辐照剂量的变化研究

在加速器驱动洁净能源系统中，钽是一种重要的散裂中子源的靶材料。工作中受到高剂量的质子和中子辐照。辐照在材料中产生缺陷和气泡等，导致材料宏观性质的变化。材料的辐射损伤与辐照剂量、温度等密切相关。本工作用重离子辐照模拟研究钽的辐射损伤随辐照剂量的变化。     

国产改进型不锈钢氢气泡和钨辐射损伤随辐照剂量变化研究

在加速器驱动洁净能源系统中，钨和不锈钢是重要的散裂中子源的束窗和靶的候选材料。工作中受到高剂量质子或中子照射，将产生辐射损伤。辐照在材料中产生缺陷和气泡等，导致材料宏观性质的变化。材料的辐射损伤与辐照剂量、温度等密切相关。     

散裂中子源靶站和中子散射谱仪的概念设计

本文介绍了可应用于多学科应用的散裂中子源(CSNS)靶站和中子散射谱仪概念设计的进展。CSNS靶站将由重水冷却多片钨靶,铍/铁反射体和铁/重混凝土生物屏蔽体组成。采用三个WING型慢化器:水(室温),液体甲烷(100K)和液体氢(20K),设有18个水平中子孔道。MonteCarlo模拟显示优化的靶截面高宽比为1:2.5左右。额定的100kW核功率的质子束轰击后,慢化器处钨靶溢出的脉冲中子通量约为2.4×1016cm?2·s?1。有限元方法计算表明,钨靶体内的总发热量是47kJ/s。即使使用截面较小的钨靶,在通常的水冷速率下,靶体温度也仅略高于90°C。靶体的热应力形变最大不超过0.2mm。根据经济实用原则选择建造粉末衍射仪、小角散射仪、反射仪及直接几何非弹性散射仪等四类有代表性的中子散射谱仪,就能覆盖>80%的中子散射研究领域。     

中国散裂中子源反角白光中子源准直器的设计与测试

为获得核数据测量所需的束斑形状及较低的实验本底,反角白光中子源需通过准直器对束流进行刮束准直。以中子开关为例,根据相关要求确定了整体的设计方案。通过将挡块一分为二的设计,解决了小直径深孔加工的难题。利用有限元分析软件,优化了真空盒的外形结构及密封方式。针对挡块的工作环境,搭建了可用于真空的高精度耐辐射移动平台。经测试,中子开关的主要技术指标均满足要求,说明设计合理。     

用DCE/CEM和LAHET软件计算ADS标准散裂靶的比较

利用蒙卡程序DCM／CEM和LAHET对加速器驱动的次临界系统ADS标准散裂中子靶进行了计算。长为0．6m、直径为0．2m的圆柱形^208Pb靶在0．15—1．6GeV的高能质子轰击的情况下,利用两软件对质子在靶内的能量沉积、Pb靶发生散裂反应产生的中子及靶内和表面的中子注量、中子能谱分布等进行了比较计算。结果表明：两者模拟结果在中能区(0．8—1．0GeV)符合很好,但在质子能量较高或较低时,两者略有差别。     

4 ADS次临界实验装置——启明星1#

加速器驱动的次临界系统（ADS）是嬗变放射性核废物、有效利用核资源及产生核能的装置。该系统包括中能强流质子加速器、外源中子产生器和次临界反应堆。当加速器加速的高能质子轰击重金属靶（如铅）时，与重金属靶核发生散裂反应，一个质子引起的散裂反应可产生几十个中子，用散裂产生的中子作为中子源作用于次临界反应堆上，次临界反应堆发生并维持链式反应，在一定功率下运行。因此，ADS概念一经提出就受到极大关注，被世界核能界公认为是目前解决大量放射性废物，降低深埋储藏风险的最具潜力的工具。     

跳源法在ADS中子学研究中的应用

简要介绍了跳源法在ADS中子学研究中测量次临界度的原理、外源驱动的次临界中子学的实验装置、堆芯布置及中子源驱动系统。主要研究了^252Cf中子源在堆芯不同轴向位置、模拟质子束管和散裂中子靶件处不同缓冲区材料对Keff的影响。实验结果与其它实验方法的结果进行了比较，符合较好。     

国产改进型不锈钢的辐照损伤随辐照温度变化研究

不锈钢常用作散裂中子源的靶结构材料。散裂中子源系统是ADS系统中的重要组成部分之一，为驱动次临界装置提供源中子。在ADS散裂中子源系统中，不锈钢(S．S．)用于束窗及靶材料，材料将受到高能、高强度的质子或／与中子辐照，年积累位移损伤剂量可达几百dpa。不锈钢的辐照损伤与辐照温度及剂量有关。     

69 马氏体不锈钢辐照效应研究

低活化马氏体钢具有良好的抗辐照肿胀热物理性能，所以最有希望成为实验聚变堆第1壁和包层结构材料，也是正在进行研究设计的聚变堆次临界系统（Fusion Driven Sub—critical System，FDS）的首选结构材料之一。     

2 ADS次临界中子学研究进展

ADS系统反应堆物理基础研究为中国科技部973项目“加速器驱动核能系统的物理及技术基础研究”的第2课题。五年来，已经完成了计划任务书中规定的所有的项目，包括第1阶段的稳态外源（^252Cf）驱动水堆零功率次临界（东风3号）实验及分析和第2阶段的建立“启明星”实验装置并开展初步实验研究。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究

散裂靶位于加速器驱动的次临界系统（ADS）的中心,为核嬗变提供所需的中子源。通过分析散裂靶的热工要求,选取铅铋合金（LBE）作为ADS的靶材料和冷却剂。使用MCNP程序计算质子束轰击靶区产生的能量沉积,并使用CFD程序FLUENT计算靶区热工特性。分析了不同设计参数及不同靶窗形状对ADS靶区温度分布和速度分布的影响,得到满足热工要求的可选方案。     

工业用铅冷加速器驱动次临界系统(ADS)初步概念设计

本文进行了热功率为800 MW工业用铅冷ADS(加速器散裂中子源驱动的次临界系统)的概念设计.设计要求嬗变堆在运行的全过程中满足设定的各项技术要求散裂源中子的能量增益M＞400,keff＜0.98,峰值线功率密度低于30 kW/m,此外,要求嬗变燃料的平均燃耗深度大于20%.为此,进行了倒料计算,直至堆运行达到平衡状态.设计特点是将嬗变燃料靠近中子源以期提高嬗变率,外围燃料棒含丰产燃料并采用可燃毒物以减缓keff随燃耗的下降.设计考虑了物理与热工问题,说明从堆的角度看,设计方案能满足P&T技术对嬗变堆有效处置次量锕系核素(MA)的要求,平均燃耗深度大于20%,可望将需要深埋处置MA的数量降低至1/100,而支持比则可达10以上.     

ADS散裂靶产生的放射性毒性

利用SHIELD程序计算不同能量质子照射不同靶产生的散裂产物分布。采用年摄入量限值(ALI)标准定义的放射性毒性，对散裂靶中散裂产物产生的放射性毒性进行研究分析。研究结果表明：散裂产物具有较大的毒性，特别是在加速器驱动的次临界系统(ADS)要求的入射粒子(质子)能量下，产生了一些处于稀土区长寿命的α放射性核素。这些核素若不能在辐射场中被嬗变掉，其毒性将对生物环境产生长期的影响。     

散裂中子源(3.7GeV p+Pb)靶散裂研究中Lavsan探测器的应用

利用Lavsan探测器探测了直径8cm，厚20cm的铅靶中散裂反应的分布规律，并利用理论对实验结果进行了模拟解析，同时利用实测的散裂产物在靶区的分布验证了Lavsan探测结果及理论模拟结果。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。