Про ускорители - MYRRHA и другие, Вынос из темы БРЕСТ Опции

[AtomInfo.Ru]

И по конкурентам. А то, говорят, блогеры волнуются.

По свежей информации от человека, скажем так, рядом с MYRRHA, бельгийцы отказались не только от ADS, но и от собственно ТЖМТ-реактора.
То есть, они останутся с голым ускорителем, на котором будут что-то там облучать.

В общем. реально по ТЖМТ работы сегодня могут вести только китайцы. А сколько в их заявлениях под барабанную дробь правды и сколько дезинформации (китайцы - очень большие мастера дезы!) - на этот вопрос сейчас не ответит никто.

[Ultranauth]

По свежей информации от человека, скажем так, рядом с MYRRHA, бельгийцы отказались не только от ADS, но и от собственно ТЖМТ-реактора.
То есть, они останутся с голым ускорителем, на котором будут что-то там облучать.

Ну нихрена себе.

[AtomInfo.Ru]

Ну нихрена себе.

Подтверждений всяких я не видел, но человек, который мне про это сказал - он хорошо в курсе тамошних дел. Так что, вероятность того, что именно так и есть, большая...

[arcanist]

То есть, они останутся с голым ускорителем, на котором будут что-то там облучать.

а в чём смысл то? в ускорении?

[AtomInfo.Ru]

а в чём смысл то? в ускорении?

Если всё именно так и будет, то ни в чём особенном.

Ну, получат хороший ускоритель. Может, грант какой под него добудут...

[arcanist]

https://www.oecd-nea.org/science/reports/20...6881-MYRRHA.pdf
вот тут пишут, что сам по себе такой ускоритель разработать - дело нетривиальное. Так что может и правильно они поступают, что сначала подтверждают, что ускоритель сработает так как надо, а решение о реакторе будут потом принимать

[Ultranauth]

https://www.oecd-nea.org/science/reports/20...6881-MYRRHA.pdf
вот тут пишут, что сам по себе такой ускоритель разработать - дело нетривиальное. Так что может и правильно они поступают, что сначала подтверждают, что ускоритель сработает так как надо, а решение о реакторе будут потом принимать

Есть более свежий отчет по разработке ускорителя http://ipnwww.in2p3.fr/MAX/images/stories/...ee_download.pdf где резюмируется, что вопрос соединения ускорителя и реактора не проработан, и нужны специальные усилия, время и деньги на это, из-за чего мирха сползает аж на 30е годы.

Но вопрос тут в другом еще. MYRHHA - это проект реактора-сменщика всех эти BR-1, BR-2. Если ее не будет, а будет только бессмысленный линак на 600 МэВ, то SCK CEN как ядерный центр закончится. Вспомнить еще закрытие Halden, и тенденция вырисовывается очень тревожная - одна за другой европейские страны полностью отказывают в каких-либо перспективах атому.

[AtomInfo.Ru]

вот тут пишут, что сам по себе такой ускоритель разработать - дело нетривиальное. Так что может и правильно они поступают, что сначала подтверждают, что ускоритель сработает так как надо, а решение о реакторе будут потом принимать

Мне сложно судить, ускорители - не моя специальность.
Но такой факт отмечу. Когда мы задаём вопросы по ADS ускорительщикам и спрашиваем "Что будет самым трудным?", они едва ли не в один голос отвечают: "Ускоритель".

Так что, вполне возможно, что так и есть.

[AtomInfo.Ru]

тенденция вырисовывается очень тревожная - одна за другой европейские страны полностью отказывают в каких-либо перспективах атому.

Или оптимизация?

Имея хорошие центры во Франции, может быть и нет смысла для ЕС содержать их в других своих странах.

[KTN]

Когда мы задаём вопросы по ADS ускорительщикам и спрашиваем "Что будет самым трудным?", они едва ли не в один голос отвечают: "Ускоритель".

Разумеется. Говоря научно-популярно, что нужно для реактора и что для ускорителя?
В случае реактора, из грунта в природе отделяем уран от других веществ, собираем в кучу с замедлителем и когда куча достаточно большая, материальный параметр вместо мнимого становится вещественным и цепная реакция с выделением мощности возникает сама по себе.

В случае ускорителя не так. Дело даже не в вакууме десять минус седьмой.
Чтобы ускорять ионы, надо сначала всю ту мощность, которая потом в форме ускоренных частиц будет поступать из вакуума ускоряющей структуры на урановую мишень, взять от высоковольтной ЛЭП и преобразовать в форму радиоизлучения в диапазоне СВЧ.

Для передатчика обычного регионального телевидения, сигнал которого с вышки высотой метров 200 уверенно принимается в радиусе 20 километров, достаточна СВЧ мощность 5 кВт.
Для линейного ускорителя, наподобие Лос-Аламосского, нужна та же самая СВЧ мощность (в том же диапазоне), однако - несколько МВт средней и до 100 МВт в импульсе. Эту мощность, сформированную в радиосигнал с неким КПД, нужно подать в ускоряющие резонаторы (желательно сверхпроводящие) и с неким КПД перевести в поток ускоренных частиц, которые затем идут на мишень.

Общий КПД (ЛЭП)->(ускоренные частицы) во многих отечественных проектах, по ряду причин о которых можно долго говорить, оказался на порядок меньше проектного.
Проектный исторически приобрёл высокое (десятки процентов) значение только недавно, когда по мере прогресса на Западе перешли к применению сверхпроводящих резонаторов. Пока-что используются температуры жидкого гелия и всё это очень дорого.

Если говорить о нашей стране, надёжность поддержания параметров потока ускоренных частиц сильно зависит от общего совершенства мощного радио-оборудования, которым располагают проектировщики, от культуры производства вакуумной техники. Почему в СССР кухонные микроволновые печи не получили развития, в отличие от США и ЕС? Причин много, важен факт.
В мощных СВЧ усилителях отставание от Запада было меньше чем в бытовых, однако после 1991 произошёл откат по ассортименту и характеристикам. В 1980-е к примеру, самая мощная радиолампа диапазона 200 МГц освоенная промышленностью, отечественная, имела гарантию по техпаспорту до 5 МВт в импульсе и до 500 кВт средней мощности. Сейчас - 3 МВт в импульсе и до 140 кВт средней, в тех же стыковочных габаритах.

Между магнитным Управляемым Термоядерным Синтезом и линейными ускорителями ионов (протонов, дейтронов) общим является, что они на заряженных частицах. Не на нейтронах поэтому обязательны вакуум уровня "Аш-минус", мегаваттное СВЧ диапазона около 1 ГГц, сверхпроводники и жидкий гелий.
А на современном уровне развития цивилизации эти вещи освоены не так давно, и малым количеством коллективов, по сравнению с водяным охлаждением "железяки" (ТВЭЛа) в случае реактора.

По всем этим причинам, миллиард долларов капвложений и сопутствующая работа 5 - 8 лет междисциплинарного коллектива численностью 3 - 5 тысяч человек, производит либо реактор электрической мощностью 1 ГВт, либо ионный ускоритель со средней мощностью протонов на мишени 1 МВт.

В результате всего этого, на практике, нужно формулировать реакторную задачу под имеющийся ускоритель. Только тогда она не растянется на неопределённое время.
Сейчас в мире ускорителей, представляющих "критсборочный" интерес, всего несколько, в богатейших и одновременно технологически развитых странах.
Это SNS в Окридже (США), линейник на 800 Мэв в Лос-Аламосе (США), есть также изохронный циклотрон в Церне, ускоритель J-PARC в Японии, и строящийся ESS (проектная мощность 5 MW) в Евросоюзе.

По моему мнению, хорошо бы расположить MYRRHA как одну из мишенных станций SNS. Или, если никуда не торопятся, то ESS.

[Ultranauth]

По моему мнению, хорошо бы расположить MYRRHA как одну из мишенных станций SNS. Или, если никуда не торопятся, то ESS.

Там 2-3 порядка не дотягивает флюэнс ESS в мишенных каналах до того, что планировали получать на MYRHHA, в SNS должно быть еще хуже (хотя я не помню наизусть параметров SNS). ESS, кстати, ударно строят, через 2 года уже ожидается first beam on target.

[pappadeux]

Там 2-3 порядка не дотягивает флюэнс ESS в мишенных каналах до того, что планировали получать на MYRHHA, в SNS должно быть еще хуже (хотя я не помню наизусть параметров SNS). ESS, кстати, ударно строят, через 2 года уже ожидается first beam on target.

Это почему?

MYRHHA пучок 2.4МВт на мишень (http://myrrha.sckcen.be/en/Engineering/Accelerator/Beam_specifications), SNS где-то 1.2 (http://status.sns.ornl.gov/beam.jsp), но выход нейтронов на протон раза в два меньше 1ГэВ vs 600МэВ, так что суммарно по нейтронам фактор двойка, да и то может быть... Откуда там порядки?

[Ultranauth]

Это почему?

MYRHHA пучок 2.4МВт на мишень (http://myrrha.sckcen.be/en/Engineering/Accelerator/Beam_specifications), SNS где-то 1.2 (http://status.sns.ornl.gov/beam.jsp), но выход нейтронов на протон раза в два меньше 1ГэВ vs 600МэВ, так что суммарно по нейтронам фактор двойка, да и то может быть... Откуда там порядки?

Порядки там оттуда, что у MYRRHA все нейтроны рождаются сразу внутри АЗ где и остаются жить, а у ESS распределяются по 48 нейтроноводам, в которые попадают далеко не все нейтроны из мишени - в итоге в каждом нейтроноводе и набегает 2 порядка по нейтронной яркости. А переделывать ESS так, что бы их вольфрамовое колесо окружить активной зоной, разумеется, никто не будет (ставить реактор в конце нейтроновода тоже, но это более реалистичный сценарий, тем не менее).

[KTN]

у MYRRHA все нейтроны рождаются сразу внутри АЗ где и остаются жить, а у ESS распределяются по 48 нейтроноводам, в которые попадают далеко не все нейтроны из мишени

Внешние нейтроноводы не влияют на коэффициент диффузии нейтронов в мишени. Первичное производство нейтронов на 1 протон*Mev, при энергиях 600 Мэв (~10 нейтронов на протон) и 1000 Мэв (~20) почти одинаковое, различается только ионизационный пробег протона в жидком свинце, в обоих случаях имеющий свои преимущества.

переделывать ESS так, что бы их вольфрамовое колесо окружить активной зоной, разумеется, никто не будет (ставить реактор в конце нейтроновода тоже, но это более реалистичный сценарий

Эффективность исследовательского центра оптимальна, когда на ускоритель и на экспериментальный корпус расходы одного порядка. Поэтому мощный ускоритель имеет несколько устройств, принимающих ускоренные протоны. Протонный вакуумированный канал разветвляется на несколько установок, которые включаются по очереди (в некоторых проектах даже одновременно разделением частот).

MYRRHA может быть одной из нескольких мишенных станций SNS или ESS, включаясь 1 - 2 раза в год по 3 месяца.

[Dobryak]

MYRRHA может быть одной из нескольких мишенных станций SNS или ESS, включаясь 1 - 2 раза в год по 3 месяца.

На SNS линас производит ГэВ-ные протоны, которые идут в накопительное кольцо, в котором пучки банчируют и банчи выводят в мишень с частотой в 60 банчей в секунду. Длительность каждого банча одна микросекунда. Столь короткие банчи принципиальны, так как в основе многих, большинства экспериментов время-пролетная методика: по базе до детектора и времени пролета определяется энергия (или импульс) нейтрона. На реакторах, где нейтронные пучки непрерывные, с той же целью пучки рубят чопперами. Видите ли, нейтральные нейтроны вредны тем, что другого способа измерения их энергии природа не предусмотрела...

Все это поэзия, к Вам же прозаический вопрос: устроит ли MYRRHA такая импульсная подпитка протонами, когда от плевка до плевка 1/60 секунды? На этом масштабе та одна микросекунда непринципиальна, пусть и миллисекунда... Да вот только никого из остальных пользователей нейтронного источника это не устроит.

[KTN]

На SNS линас производит ГэВ-ные протоны, которые идут в накопительное кольцо, в котором пучки банчируют и банчи выводят в мишень с частотой в 60 банчей в секунду. Длительность каждого банча одна микросекунда.

Если правильно помню, длительность импульсов из накопительного кольца у них 300 наносекунд.

Столь короткие банчи принципиальны, так как в основе многих, большинства экспериментов время-пролетная методика: по базе до детектора и времени пролета определяется энергия (или импульс) нейтрона. На реакторах, где нейтронные пучки непрерывные, с той же целью пучки рубят чопперами.

Всё верно. Механические прерыватели нейтронов сейчас применяются только в твердотельных исследованиях, для ядерной физики метод считается устаревшим. Верх возможного по этой методике, для непрерывных источников, был достигнут в 1960-е. Проведено много измерений, результаты выложены в знаменитый отчёт BNL-325 и подобные времён Второй Женевской конференции.

Там фокус в том, что если укорачивать вспышку, нужно вырезать в металле ротора меньший угол, что не только влияет на интенсивность. Во время закрытого состояния ротор полупрозрачен для быстрых нейтронов, в отличие от тепловых. И скорость вращения ограничена центробежной силой, прочностью материала. В сочетании с полупрозрачностью закрытого ротора и малым углом вырезки, образуется высокая фоновая подложка при длительности меньше некой пороговой. В 1960-е был достигнут потолок этого метода. Месяцами спектрометры измеряли спектры, и когда перемеряли всё - методика своё отработала. Перешли на ускорительные импульсные источники, обеспечивающие меньшее число наносекунд на метр.

к Вам же прозаический вопрос: устроит ли MYRRHA такая импульсная подпитка протонами, когда от плевка до плевка 1/60 секунды? На этом масштабе та одна микросекунда непринципиальна, пусть и миллисекунда...

Специальная конструкция ТВЭЛов допускает импульсно-периодический характер тепловой нагрузки с частотой 60 Гц, почти без снижения потоков по сравнению с непрерывным подводом тепла. Примером являются импульсные реакторы ИБР-2, ИБР-2М. При частоте 60 Гц "выбег" температуры в импульсе невелик по сравнению с рабочей температурой, если протоны подаются в реактор минуя кольцевой накопитель. Длительность импульса ускорителя имеет порядок долей милли-секунды.

Если подавать полную мощность именно после накопителя, при 300 наносекундах вместо долей миллисекунды, при тех же 60 Гц термомеханические напряжения нужно считать численно. Мишень представляет собой жидкую ртуть или свинец-висмут, и предметом расчёта вероятнее будет конструкция применяемых ТВЭЛов.

[Ultranauth]

Внешние нейтроноводы не влияют на коэффициент диффузии нейтронов в мишени.

Да, но очень сильно влияют на количество нейтронов, которые до АЗ долетают из чисто геометрических соображений. С учетом максимального Кэфф, нейтронов нам надо много, больше чем отдает ESS в каналы (если мне память не изменяет - 10^15 н на весь канал в импульсе).

Для иллюстрации геометрия отводов от замедляющей системы (бабочка в центре) - видно, что основная часть нейтронов улетит мимо нейтроноводов

[Dobryak]

Если правильно помню, длительность импульсов из накопительного кольца у них 300 наносекунд.

Микросекунда.

Специальная конструкция ТВЭЛов допускает импульсно-периодический характер тепловой нагрузки с частотой 60 Гц, почти без снижения потоков по сравнению с непрерывным подводом тепла. Примером являются импульсные реакторы ИБР-2, ИБР-2М. При частоте 60 Гц "выбег" температуры в импульсе невелик по сравнению с рабочей температурой, если протоны подаются в реактор минуя кольцевой накопитель. Длительность импульса ускорителя имеет порядок долей милли-секунды.

Ничего не понял. Откуда ускоритель на ИБР-2? Какой? Его вспышки запускаются механически вращающимся отражателем нейтронов, из-за механики импульс продолжительностью типично четверть миллисекунды, в идеале полста микросекунд, и это при фоне до десятка процентов.

Если подавать полную мощность именно после накопителя, при 300 наносекундах вместо долей миллисекунды, при тех же 60 Гц термомеханические напряжения нужно считать численно. Мишень представляет собой жидкую ртуть или свинец-висмут, и предметом расчёта вероятнее будет конструкция применяемых ТВЭЛов.

Мой вопрос был не о термомеханических напряжениях, а о нейтронике реактора MYRRHA, в версии, когда надкритичность его создается импульсами с частотой 60 герц. Время между импульсами как-то неуютно сопоставимо с периодом полураспада для части осколков, дающих запаздывающие нейтроны...

Сообщение отредактировал Dobryak - 23.1.2017, 6:26

[alex_bykov]

Мой вопрос был не о термомеханических напряжениях, а о нейтронике реактора MYRRHA, в версии, когда надкритичность его создается импульсами с частотой 60 герц. Время между импульсами как-то неуютно сопоставимо с периодом полураспада для части осколков, дающих запаздывающие нейтроны...

Я так понимаю, что любой ADS-реактор подкритичен (что на мгновенных, что на запаздывающих нейтронах). Всплеск - это только источник. С точки зрения управляемостью реактора он не интересен, как и соотношение между длительностью импульса и периодами полураспада ядер-источников запаздывающих нейтронов.

Условно говоря, можно разложить реакцию размножающей среды на исходный импульс на 2 части:
1) практически мгновенное усиление исходного импульса на мгновенных нейтронах, коэффициент усиления = 1/(1-(Кэфф-бэта)) и
2) "боковые лепестки" спада энерговыделения после прохождения импульса, связанные с распадом ядер-предшесвенников запаздывающих нейтронов.

Практически, речь может идти только о степени перекрытия 1) от текущего импульса с 2) от предыдущего, что позволит несколько снизить консерватизм в оценке, например, термомеханических напряжений в топливе и твэлах, в отличие от расчётов на прямоугольных импульсах энерговыделения.

[Dobryak]

Я так понимаю, что любой ADS-реактор подкритичен (что на мгновенных, что на запаздывающих нейтронах). Всплеск - это только источник. С точки зрения управляемостью реактора он не интересен, как и соотношение между длительностью импульса и периодами полураспада ядер-источников запаздывающих нейтронов.

Условно говоря, можно разложить реакцию размножающей среды на исходный импульс на 2 части:
1) практически мгновенное усиление исходного импульса на мгновенных нейтронах, коэффициент усиления = 1/(1-(Кэфф-бэта)) и
2) "боковые лепестки" спада энерговыделения после прохождения импульса, связанные с распадом ядер-предшесвенников запаздывающих нейтронов.

Практически, речь может идти только о степени перекрытия 1) от текущего импульса с 2) от предыдущего, что позволит несколько снизить консерватизм в оценке, например, термомеханических напряжений в топливе и твэлах, в отличие от расчётов на прямоугольных импульсах энерговыделения.

Уважаемый Александр,

боюсь, что я вопрос сформулировал невнятно. Любой ADS сaм по себе подкритичен по определению. Кончились протоны --- прервалась цепная реакция и баста. Работa того же МИРРА (может произноситься и МЮРРА?) в импульсном режиме, как подкритической сборки, представляется неинтересной --- зачем такое городить под такое банальное дело? Т.е., я полагал, что МИРРА затеяли как прототип энергетического ADS-реактора. Ясно, что плевок в сутки не годится. Плевок раз в час тоже не годится. Не годится и плевок в минуту --- пульсирующий источник к энергосети не подключишь. Вопрос: какая минимальная частота плевков (это термин не базарный, а стандартный у ускорительщиков!) устроит и реакторщиков и энергетиков?

С точки зрения потребителей нейтронов на SNS или ESS удлинение банчей, чтобы нейтроны от первого банча хорошо перекрывались по времени с нейтронами от второго банча и т.д. --- неприемлемо.

Сообщение отредактировал Dobryak - 23.1.2017, 21:04