ВРАЩАЮЩАЯСЯ МИШЕНЬ С ВОДЯНЫМ ИНЖЕКТОРНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ДЛЯ КОМПАКТНОГО ИСТОЧНИКА НЕЙТРОНОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Компактные источники нейтронов, в том числе основанные на бомбардировке бериллия протонным пучком (например, как в проекте DARIA), предполагают использование мишеней, в которых выделяется большое количество тепла (~10 кВт). Для отвода этой мощности нами ранее была предложена концепция вращающейся мишени с водяным охлаждением, в которой каждый протонный импульс приходился на новую бериллиевую пластину. Это позволило распределить тепловую мощность по большой поверхности и добиться приемлемого теплоотвода из системы. Однако охлаждение было не оптимальным: требовались большие потоки воды, создающие существенные давления около бериллиевых сегментов, что создавало угрозу их разрушения в ходе эксплуатации прибора. В настоящей работе рассмотрена новая, более эффективная, концепция водяного охлаждения, в которой потоки воды направлены перпендикулярно охлаждаемым поверхностям (инжекторное охлаждение). Проведены термодинамические расчеты, позволяющие оценить максимальную температуру мишеней и давление воды около бериллиевых сегментов в зависимости от расхода охлаждающей жидкости. В результате показано значительное улучшение всех характеристик устройства по сравнению со старой концепцией блока мишени.

Об авторах

П. В Швец

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Автор, ответственный за переписку.
Email: pshvets@kantiana.ru
Научно-образовательный центр "Функциональные наноматериалы" Калининград, Россия

П. А Прокопович

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Email: pshvets@kantiana.ru

Научно-образовательный центр "Функциональные наноматериалы"

Калининград, Россия

Е. И Фатьянов

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Email: pshvets@kantiana.ru

Научно-образовательный центр "Функциональные наноматериалы"

Калининград, Россия

С. Ф Сидоркин

Институт ядерных исследований РАН

Email: pshvets@kantiana.ru
Москва, Россия

А. Ю Гойхман

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Email: pshvets@kantiana.ru

Научно-образовательный центр "Функциональные наноматериалы"

Калининград, Россия

Список литературы

  1. Iyengar P.K. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 1987. V. 255. № 1–2. P. 253. https://www.doi.org/10.1016/0168-9002(87)91111-9
  2. Carpenter J.M. // EPJ Web Conf. 2020. V. 231. P. 01001. https://www.doi.org/10.1051/epjconf/202023101001
  3. Grigoriev S.V., Kovalenko N.A., Pavlov K.A., Moskvin E.V., Syromyatnikov V.G., Grigoryeva N.A. // Bull. RAS: Phys. 2023. V. 87. № 11. P. 1561. https://www.doi.org/10.3103/S1062873823703690
  4. Subbotina V.V., Pavlov K.A., Kovalenko N.A., Konik P.I., Voronin V.V., Grigoriev S.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2021. V. 1008. P. 165462. https://www.doi.org/10.1016/j.nima.2021.165462
  5. Skalyga V.A., Izotov I.V., Vybin S.S., Kulevoy T.V., Kropachev G.N., Sitnikov A.L., Grigoriev S.V. // J. Phys: Conf. Series. 2022. V. 2244. P. 012092. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/2244/1/012092
  6. Pavlov K.A., Konik P.I., Kovalenko N.A., Kulevoy T.V., Serebrennikov D.A., Subbotina V.V., Pavlova A.E., Grigorev S.V. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. P. 3. https://www.doi.org/10.1134/S1063774522010096
  7. Kropachev G.N., Kulevoy T.V., Sitnikov A.L., Vinogradov S.V., Khabibullina E.R., Skachkov V.S., Sergeeva O.S. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. P. 759. https://www.doi.org/10.1134/S1027451023040079
  8. Kilmetova I.V., Kozlov A.V., Kropachev G.N., Kulevoy T.V., Liakin D.A., Sergeeva O.S., Skachkov V.S., Stasevich Yu.B. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. V. 17. № 4. P. 772. https://www.doi.org/10.1134/s1027451023040067
  9. Yamagata Y., Hirota K., Ju J., Wang S., Morita S., Kato J., Otake Y., Takeami A., Seki Y., Yamada M., Ota H., Bautista U., Jia Q. // J. Radioanalyt. Nucl. Chem. 2015. V. 305. P. 787. https://www.doi.org/10.1007/s10967-015-4059-8
  10. Moroz A.R., Kovalenko N.A., Grigoriev S.V. // J. Neutron Res. 2022. V. 24. P. 1. https://www.doi.org/10.3233/JNR-220025
  11. Baxter D., Gutberler T., Otake Y., Ott F., Wang X. // J. Neutron Res. 2021. V. 23. P. 99. https://www.doi.org/10.3233/JNR-210012
  12. Terroh S., Sordo F., Magán M., Ghiglino A., Martinez F., de Vicente P.J., Vivanco R., Thomsen K., Períado J.M., Bermejo F.J., Abdnades A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2013. V. 724. P. 34. https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.04.072
  13. Shvets P.V., Prokopovich P.A., Fatyanov E.I., Clemeniyev E.S., Moroz A.R., Kovalenko N.A., Golhman A.Yu. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. P. 792. https://www.doi.org/10.1134/S102745102304016X
  14. Agostini B., Fabbri M., Park J.E., Wojtan L., Thome J.R., Bruno M. // Heat Transfer Engineering. 2007. V. 28. № 4. P. 258. https://www.doi.org/10.1080/01457630601117799
  15. COMSOL Multiphysics → v. 6.1 (2022). COMSOL AB, Швеция. www.comsol.com. Дата посещения 31.01.2025
  16. Abraham J.P., Sparrow E.M., Tong J.C.K. // Int. J. Heat Mass Transf. 2009. V. 52. P. 557. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.07.009

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).