ADS液态金属散裂靶的中子学性能研究

高功率液态金属散裂靶是ADS中耦合加速器和次临界反应堆的关键一环，散裂靶的中子学性能设计即是ADS物理设计的有机组成部分，也是散裂靶设计的出发点。本项目将结合与次临界堆的中子学耦合，通过蒙卡模拟计算研究不同类型、构型、参数的液态金属散裂靶的产生中子特性、散裂产物、辐照损伤、感生放射性等中子学性能，研究散裂靶参数对嬗变长寿命核素的影响；本项目计划建立中高能质子厚靶实验的中子积分测量装置，初步开展中高能质子薄靶的散裂产物和厚靶的中子产额的实验研究；通过模拟计算和实验的相互检验和验证，为ADS液态金属散裂靶及其与加速器、次临界堆耦合的工程设计提供可靠的中子学基础数据，为开展其他散裂靶中子学实验打下基础。本项目将结合散裂靶的热工设计、与加速器、次临界堆耦合的设计等，探索中子学性能优化的ADS液态金属散裂靶设计方案。

本项目旨在为ADS物理设计提供不同类型的液态金属散裂靶的中子学性能数据，建立中高能质子散裂反应厚靶实验的中子积分测量实验研究设备，初步开展中高能质子－铅/铋靶实验研究，为ADS散裂靶及其与加速器、次临界堆耦合的设计提供辐照损伤、散裂产物、感生放射性等基础数据，开展散裂靶参数对嬗变放射性废物MA、LLFP的影响研究。.在散裂靶中子学性能蒙卡模拟研究方面，我们研究获得不同能量、束流分布的质子入射不同构型铅铋靶/铅靶/钨靶的裸靶及结合次临界堆条件下的靶中子产额、泄露中子能谱、空间分布等中子学性能。研究了不同靶构型、靶材料和尺寸对源质子效率、次临界堆功率分布、对次临界堆内不同位置Pu/Am/Cm和Te99/I129等MA和LLFP的嬗变率的影响。发展了流动固体小球靶的精简几何分割算法,开发了流动固体小球靶的几何材料输入卡自动生成程序，提高了计算速度和效率。计算和获得了T9/SS316/Al5083等结构材料和W/Ta/Pb等靶材料的中高能质子和中子的损伤能量截面、H/He产率以及原子离位截面。研究了不同散裂靶构型对靶结构材料和靶材料的辐照损伤、散裂产物、放射性核素存量及其随时间演化规律等的影响。 .在散裂靶中子学实验研究方面，我们开展了水浴法中子产额测量、基于放射性核素衰变Gamma谱的散裂产物测量、多Bonner球中子能谱测量等的实验方法和数据分析方法的研究，发展了散裂产物的多核素混合复杂Gamma谱线的核素鉴别分析方法，开发了基于最大熵方法和SAND-II的Bonner球中子能谱解谱程序。建立了水浴法中子积分产额测量设备，在兰州重离子加速器国家实验室CSR外靶终端进行了C6+束轰击铅靶以及氢束轰击铅靶和钨靶的水浴法中子积分产额、散裂产物及其分布、泄露中子能谱等测量实验。