ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

21
!" #$%"&& %!’(& &)*+,,-

description

Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHAPaul Schuurmans (SCKCEN)

Transcript of ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

Page 1: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

���������������� �������

������������������� �������������

���������������

��������������� ����������� ����

��������������� !���� �"��������������

��#$�%"&����&���� ���

���������������������������

%�����������!��'��(����&�������&�������)*�+,,-

Page 2: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

������

$ �.������������� ���������������������������'���/0,1),,��23

$ 45�� ���$ 5��6��������� ���������������

� 5�������������� 7���8�������������� �������������������������� �� ���������������� ������� �����������������+�/),,��2������������3

"�� ������� �������������������9��� ����'��� ���������������� �!�����

� Φ�� :);+6),)0�<��+ ;�3� Φ=,;*0���8 :,;>�),)0�<��+ ;�3

Page 3: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

mul

ti-di

scip

linar

yThe MYRRHA Project

proton-accelerator

p → nspallation

neutronmultiplier

‘fast’neutronsource

transmutationLong lived waste

Pb/Bi as spallation

source and coolant

LFRDemonstration

Page 4: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

MYRRHA: a Flexible Irradiation Facility

Minor Actinides test assemblies

Experimental rigs:• dedicated contents• dedicated irradiation

Page 5: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

Radioisotope production for IREtargets: 191Ir capsule (left); 235U-plates (right)

Page 6: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

������������ ��!����������������

Protonaccelerator

Sub-criticalneutron

multiplier

Spallationsource

n

p p

����������

n + p

5������

n n Fission material

Target material

keff=0.95

Page 7: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

�������������� �����?��������������� ������� ������

$ ��(�

� ��� ����),)* ��������<�������� ������������������@�(���A,;-0

� ��������� �'���������������

♣ ������������� ������ �������������

� 5�����������������������������/B��������6� ��������!� 3

♣ ����������� ��

♣C��1�6��� �������

� �������������������������6��������������� ���������������

♣���6��������������� ���

� ���!�!��/��������3

Page 8: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

�� ���.��� ��9���������������������

$ 2�� �'�������� ��

� ������������� ������

� �!�� ��������� � ���������������

� �����������������������'�� �'�����������������(������'��

$ 8�����������6��������������4�%����'

� ����������� �������

� 5���������������������

$ C����6������!���� ������/�����D3

� 4��!��������������������������

� �������������

� 4�����'���������� ���� �������E����

�4�������

Page 9: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

�� ���.��� ��9���������������������

$ ����������� �����������

� 4�'����������������������/����F)+0G�3

� 4�'�!��������������

/�����������������������������������3

$ ��������'��������

� 5���� ����!�������/)B��<�������������'3

� ��6/4�%��������3AH0,G�I����∆J�),,�G�� ������6���� �����������!�������������

$ ���!����������������� ���

� %��������������������������!���������������!���������������������� ��

� ������������1�����'������������!����������

Page 10: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

The spallation target zone

Beam lineFeeding system

FS1

FS2FS3

�������������� ��������������

Page 11: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ���������� �������

5��������������� ���������������

� ��������������8�����������6�������'�

� .�� ���������

Page 12: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ���������� �������

5��������������� ���������������

� 5���� � ���������

♣.������� ������1����������'�♣������� ���� ����������������

� ��������������E����9��������(

� 5�� ���(�����������/���'3

� ������������ �����������

♣ ��������������/+,,��E3

Page 13: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ������� ������������� ������� ��� ��

����������

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60Axial position (cm)

He

appm

/ D

PA

(A)Fuel clad, T91(B1)Outer wall, peak(B2)Nozzle(B3)Inner wall

0

5

10

15

20

25

30

35

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60Axial position (cm)

DP

A /y

r in

Fe-5

6

Total Fission neutronSource neutron(0-20) Source neutron(20-200)Source neutron(200-600) Proton(0-600)

� � �� � � � � � � � � � � � � �

Page 14: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ��8���������������������

$ �������!���������'�������������������� ��

� ����������������

� �����������?���������9�J�),1H �����

� �����������'���� ������ ��� ������� ���������

$ 8������������������������������

� C�� ����� �C#�/B;),1* �����@H,,G�3

� 7������ ������������������ �����9�C#

$ 8�����������������������

� ��������������� ������

� K�����������������!������������������������'�� �����

Page 15: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ��8���������������������

$ �������������� ���������������

� ������������'���������

$ .��� �����!������������

� %6��������!������/� ),�����3

/��� ���������������3

� +���� ����� ������/�+C&�**#3

� ������������ ��������(

� 7�������������1'��������!��

Samples B1 and B3

-0.15

0.05

0.25

0.45

0.65

0.85

1.05

350 400 450 500 550 600 650 700

/G�3

5������������������

J. Neuhausen (PSI)

Page 16: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

2�� �'������������������� ��������� ��������������

$ �������������1��������������������'������������������/*���83

$ 8������������������������������������),���/A�),,�6�L1�.�3� "������('�!���������� ������

� "���� ��������� ��������M��������������

� "���� ����������!���������������������

���)0,,�µ��2%�%L��������������������'�'������� ������� ��������������������'����������������������

�!��������� ������������'����'���������� ��� ����������������

����(������� ���������9��5.��� �����

Page 17: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

��������������� �/5������������3

$ ����������������� �����4�%

$ ������� ������/+,,��E3

$ �������� ��������N���'O

� )0,,6������� �����������0,6����������?�����

$ 4�%����'����!������������� �P�

���!���������� ������� P

Temperature [K]

Volume Fraction

Proton beam

Page 18: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

$ C6� ����������

� �����������7�������������� �

�������������� ��������������������

Page 19: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

$ C6� ����������

� �������

� � �� <����!�� ��6� ���/���� �������3

♣ �������������������!�����C�����������(��♣������������������� ������������������ ���� ♣ �6���� ���������������������������� ������� �!�����

� 7�����C6� ����� ������

♣ ���������������1!��������������1�����♣ ������������ ������� ����(�/������ ������3�

$ 5������� �P

� �� �������������� ����������.�����

� ����1������������� �/��������������������3

�������������� ��������������������

Page 20: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

�������

$ ����������� ��� �������������������������� �������

$ ��� �������������������9� �������� �����������

� ������ ���'�� �'

� ��������!���������������������'�������� ������������

� ���1�6������!����

� �'��������������� �4�%������� �������

� �������������� �����EE���9� ������ ����'

� �������������9�����!������������� �������

� 8������������

� C6� ���������������

$ �.�������������D

$ .��� ����!��'

Page 21: ESS-Bilbao Initiative Workshop. Concept and Technology of the PbBi-Target for MYRRHA.

MYRRHA key dates

• Presently : MYRRHA: conceptual design for MYRRHA/XT-ADS in FP6 project EUROTRANS (48 partners)

• 2009 – 2013 � work in parallel on:� 2009 – 2011 : advanced engineering design (FP7 CDT)� 2012 – 2013 : -drafting of technical specifications

-publication of call for tenders-awarding of manufacturing contracts

� 2009 – 2011 : testing of innovative components � 2009 – 2013 : licensing and permit

� obtain the authorization of construction at the end of 2013• 2014 – 2016 : construction of components & civil

engineering works on the Mol site.• 2017 : assembling together the different components• 2018 – 2019 : commissioning (at progressive levels of

power).• 2020 : MYRRHA full Power operation