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时间:2019-02-18
《c-ads中的质子束窗的物理设计-研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、摘要中国加速器驱动次临界系统(C.ADS)中,需要将强流质子直线加速器的束流引入铅铋合金靶中,产生中子供给次临界反应堆以维持其裂变反应持续进行。强流质子直线加速器运行时,需要保持质子所处的环境为高真空状态,而中予靶内存在氦气和其它气体,因此需要质子束窗(PBW)将加速器真空管道和中子靶区进行真空隔离。质子束窗位于强流质子直线加速器高能输运线(HEBT)末端,隔开直线加速器的真空室和充满氦气的中子靶区。质子束流穿越束窗时会沉积一定的热功率,沉积的能量集中在质子束窗膜的狭小体积中。同时,质子与中子靶作用会产生相当数量的背散射中子,这部
2、分背散射中子会对束窗的微观结构造成损伤,并进而降低束窗的力学性能。因此,质子束窗面临的热功率问题和辐照损伤如何处理是一个重要问题。在这篇论文里,我们通过模拟计算质子经过低压氦气状态时的损失J隋况,证实了质子束窗在ADS装置中的必要性,并模拟了质子穿越质子束窗时的热功率沉积问题,以及质子束的散射情况。利用蒙卡软件Fluka,可以求出质子柬穿越质予束窗时的能量沉积,随后利用流体软件Fluent模拟有冷却系统时质子束窗的温度分布。计算中对比了不同的材料和不同的几何结构,优化了设计。模拟显示,必须采取一些措施来减小束窗所受的损伤,如扩大束
3、团的尺寸,选取性能更优异的材料等。优化质子束窗的设计对于解决上述问题至关重要。关键词:质子束窗;C—ADS;HEBT;铝合金;水冷;热传递。摘要ABSTRACTintheC-ADS(chinaacceleratordrivensub.criticals3,stem),protonbeamwouldbeinjectedintotheneutronsourcemadeupofLBE(1ead.bismutheutecticl.producingtheneutronsthataresuppliedforthecoreandmaintai
4、nthesub-criticalstate·Highvacuumisneededintheprotonbeamline,SOPBW(protonbeamwindow、15necessar37toseparatethehighvacuumareafromthehardatmosphereintheheliumvesselPBWisaboundarywalllocatedbetweenthevacuumpipeandthehelium、,eS5eJatahighbeanapowertaNet.Whenprotonbeamgetthro
5、ughthePBW,alargeanlountofpowerwouldbedepositedinasmallvolume.AndtheneutronsDroducedb)7theinteractionofprotonsandLBEwilldamagethePBWseriousl37.Sothethe舯a1andmechanicalproblemsinthePBWarecriticalproblemsinthedesignandoperationofC.ADS.Thisdissertationwillreportfilesimula
6、tionstudiesofthethennalandmechanicalproblemsandthescatteringeffectinPBW.ItisstudiedthattheenergvdepositionofthehighpowerprotonsinthebeamwindowofADSacce】eratorandthec。He8pondingtemperatureriseofthewindow,withcooling,usingtheMonte.CarlocodeFluka.Thetemperaturedistributi
7、onofthebeamwindowiscalculatedbvFluentinpresenceofthecoolant.DifferentmaterialsanddifferentstructuresofPBWared峪cussedandtheprocessofcomputationforvariousrnaterialswillbeintroduced.andanoptimizeddesig-nschemeisgiven.Thesimulationssuggestthatson】emeasurescouldbeadoptedtO
8、reducethedamagetothebeamwindow,suchasenlargingthetransVersebeamsizeorusingwaterascoolant,eta1.Andtheresultsshowthatt11edesig
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