Аннотация:

Представлены результаты исследования, полученные в рамках коллаборации E&T, направленные на выявление условий, которые максимизируют эффективность подкритических электроядерных систем (ADSR). Эксперименты, проведенные в протяженной мишени из природного урана “Квинта”, облученной пучками дейтронов и ¹²C с энергиями 0,5-4 АГэВ, и моделирование, реализованное с помощью кода Geant4 в обогащенных мишенях, были направлены на поиск, с одной стороны, оптимального пучка и энергии для ADSR, а с другой стороны, основных характеристик, которые максимизируют коэффициент прироста энергии G и сжигание актинидов. Были проанализированы аспекты, связанные с геометрией активной зоны, оптимальным значением коэффициента критичности k_eff, материалом используемым для конвертера и уровнем обогащения. Активная зона с k_eff 0,985-0,988, конвертор из Be и низкое обогащение обеспечивают глубокое сжигание актинидов в течение цикла (20-25 % от исходной массы актинидов). Оптимальная энергия протонов находится в диапазоне 1-1,5 ГэВ, в зависимости от типа ускорителя (линейный ускоритель или циклотрон) со значениями G 12-14. Ионные пучки, начинающиеся с ⁷Li, обеспечивают значительно более высокую G, от 20-25 для ⁷Li с энергией 0,25 АГэВ и до 35-45 для ¹⁶O и ²⁰Ne с энергией 0,75-1 АГэВ. Также проанализировано влияние типа топлива на мощность ADSR. Были проанализированы металлические, оксидные и нитридные топлива с различным распределением обогащения. Использование нитридного топлива предпочтительнее в ADSR, поскольку позволяет обеспечить высокую плотность мощности.