Краткая аннотация и научное обоснование:

Проект нацелен на определение оптимальной комбинации параметров пучка частиц и конвертора для оптимизации эффективности подкритического реактора, управляемого ускорителем.  Запланированные исследования будут в двух направлениях: (1) сравнительное изучение распределения деления и энергии, выделяемой в мишени, облученной пучками протонов с энергией 0,2-2 ГэВ и пучками ионов с массами до ²⁰Ne и энергиями в интервале 0,2-1 AГэВ; (2) измерение выхода нейтронов из различных конвертеров, облученных протонным и ионным пучками.

Возможность реализовать ядерную систему с повышенными возможностями горения заключается в использовании подкритического реактора с ускорительным приводом (ADSR). Он состоит из ускорителя частиц, соединенного с ядерным реактором.
Пучок частиц, падающий на конвертор, расположенный в центральной части реактора, реализует дополнительный источник нейтронов, позволяющий работать реактору в подкритическом режиме (с коэффициентом критичности keff ниже 0,99), обеспечивая более безопасную эксплуатацию атомных станций. Полученный более жесткий спектр нейтронов обеспечивает лучшее сжигание актинидов.

Несмотря на почти обобщенное мнение, что оптимальным пучком для ADSR является пучок протонов с энергией около 1–1,5 ГэВ, в ряде работ нами показано, что пучки ионов обладают большей энергетической эффективностью, чем протоны. Исследования в рамках проекта направлены на изучение условий, при которых достигается максимальная энергетическая эффективность ADSR и обеспечивается высокое выгорание актинидов. В предудущие годы реализации проекта были исследованы аспекты, связанные с геометрией активной зоны, материалом, используемым для конвертера, составом топлива, рабочим значением k_eff, обогащением и распределением удельной мощности. Исследовалось также влияние характеристик пучка (тип частиц, энергия, интенсивность пучка) и типа ускорителя. Полученные основные выводы составляют основу для продления проекта в соответствии с заявленными целями.

Предлагаемая конструкция графитовой мишени "GAMMA4" с размещенными внутри твэлами и центральным отверстием для конверторов различных видов позволяет корректно сравнивать количество делений и выделяемую энергию, реализуемую с протонными и ионными пучками. Использование графитового блока вместо свинцового дает возможность уменьшить необходимое количество делящегося материала за счет более мягкого спектра нейтронов. Данная конструкция позволяет облегчить манипуляции с мишенью ввиду меньшего веса и обладает меньшей стоимостью. Выбранная длина мишени (120 см) позволяет охарактеризовать зависимость выделяемой энергии от размеров бериллиевого  конвертера ионов низких энергий. Предлагаемая графитовая мишень "GAMMA4" подходит для сравнительного исследования эффективности различных пучков  в части возможности их использования в ADS-системах.

Ожидаемые результаты по проекту:

1. Выбор оптимальной конструкции мишени для ADS системы.
2. Проверка принципиально новой концепции ADS системы, основанной на использовании пучков ионов вместо пучков протонов.
3. Реализация первого этапа экспериментальной программы проекта, направленной на измерение выхода нейтронов с различными комбинациями преобразователей.

Ожидаемые результаты по этапам проекта в текущем году:

1. Определение оптимальной конструкции мишени для ADS системы.
2. Получение результатов моделирования по оптимальной конструкции мишени ADS системы.

Шаляпин В.Н., Стегайлов В.И.