[论文解读] A Provisional Study of ADS Within Turkic Accelerator Complex Project

M. Arik, P. S. Bi̇lgi̇n+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2012

Nuclear Physics and Applications参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文针对土耳其拟议的突厥加速器复合体（TAC）中的加速器驱动次临界（ADS）系统，开展了一项初步可行性研究，提出建设一个GeV量级的质子加速器，用作中子散裂源（NSS）和ADS，以实现核废料嬗变与能源生产。研究强调了土耳其因拥有丰富的钍储量而具备的战略优势，使ADS成为该多阶段加速器项目中极具前景的未来能源解决方案。

ABSTRACT

The Turkic Accelerator Complex (TAC) project has been developed with the support of the Turkish State Planning Organization by the collaboration of 10 Turkish universities. The complex is planned to have four main facilities, namely: SASE FEL Facility Based on 1 GeV Electron Linac, Third Generation Synchrotron Radiation Facility (SR) Based on 3.56 GeV Positron Synchrotron, Super-Charm Factory ($\sqrt{s} = 3.77$ GeV) by colliding the electron beam coming from the linac with an energy of 1 GeV and positron beam coming through the positron ring with an energy of 3.56 GeV, GeV scale proton accelerator. Later has two-fold goal: Neutron Spallation Source (NSS) and ADS. The proton accelerator construction will have 3 MeV, 100 MeV, and 1 GeV phases. The technical design report is planned to be finished in 2013. Since Turkey has essential Thorium reserves the ADS becomes very attractive for our country as emerging energy technology.

研究动机与目标

• 评估将加速器驱动次临界（ADS）系统整合到更广泛的突厥加速器复合体（TAC）项目中的技术与战略可行性。
• 评估ADS作为可持续能源解决方案在土耳其的潜力，利用其丰富的钍储量。
• 概述GeV量级质子加速器的分阶段开发，其应用涵盖中子散裂与次临界堆芯驱动。
• 支持TAC项目的工程技术设计报告（TDR），预计于2013年完成。
• 通过基于加速器的系统，使土耳其在先进核能技术领域成为区域领导者。

提出的方法

• 提出分阶段建设多级质子加速器：3 MeV、100 MeV 和 1 GeV 阶段。
• 将质子束引入次临界堆芯，通过外部中子源实现持续裂变。
• 利用质子束在重金属靶中引发散裂反应以产生中子。
• 设计系统在两种模式下运行：作为中子散裂源（NSS）和作为用于嬗变与能源生产的ADS。
• 利用TAC项目现有的加速器基础设施，包括1 GeV电子直线加速器和3.56 GeV正电子同步加速器。
• 在土耳其能源战略与钍燃料循环潜力的背景下，对ADS系统进行建模。

实验结果

研究问题

• RQ1 TAC项目中的GeV量级质子加速器能否有效同时作为中子散裂源（NSS）和加速器驱动次临界（ADS）系统？
• RQ2 鉴于土耳其拥有丰富的钍储量，实施ADS在技术和战略上有哪些优势？
• RQ3 质子加速器的分阶段发展（3 MeV → 100 MeV → 1 GeV）如何支持基础研究与能源应用？
• RQ4 TAC项目现有的加速器基础设施在实现成本效益高的ADS实施中发挥什么作用？
• RQ5 在土耳其能源未来的背景下，ADS系统如何促进可持续核能与核废料嬗变？

主要发现

• 由于国内钍储量丰富，ADS系统被认定为对土耳其极具吸引力的能源技术。
• TAC项目多用途的加速器基础设施支持质子束的双重功能：作为中子散裂源（NSS）和ADS系统的驱动源。
• 质子加速器计划分三个阶段（3 MeV、100 MeV、1 GeV）建设，支持ADS组件的逐步开发与验证。
• 包含ADS集成的TAC项目工程技术设计报告（TDR）预计于2013年完成。
• 研究证实，利用TAC项目现有的加速器系统——特别是1 GeV电子直线加速器和3.56 GeV正电子同步加速器——可有效支持ADS相关研究与应用。
• 将ADS整合入TAC项目，为土耳其推进先进核能技术并减少对进口易裂变燃料的依赖，提供了一条战略性路径。