De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

candidats pour la fenêtre et les structures irradiées s’ils sont utilisés entre 350 et 550°C, des
températures plus basses favorisant la fragilisation par l’irradiation et les produits de spallation.
3.1.2.2. Le design d’une cible avec fenêtre
En matière de recherche sur la faisabilité d’une cible de spallation avec fenêtre pour un
ADS le projet MEGAPIE est sans doute l’expérience la plus avancée et constitue déjà une
référence dans ce domaine pour un démonstrateur. Dans le but de valider le couplage entre un
accélérateur et une cible de spallation de métal liquide, une cible de Pb-Bi liquide a été conçue et
réalisée pour être couplée à un faisceau de protons de 1 MW (1,7 mA à 575 MeV) au SINQ de
l’Institut Paul Scherrer (PSI) en Suisse.
Le module complet de la cible comprend plusieurs systèmes représentés figure 8: le
faisceau de protons arrivant par le bas doit d’abord traverser une double enceinte de confinement
en AlMg 3 refroidie par eau lourde. Le faisceau traverse ensuite la fenêtre en acier T91 (voir figure
9) pour interagir avec le Pb-Bi liquide contenu derrière la fenêtre où se produisent les réactions de
spallation et où se fait donc l’essentiel du dépôt de puissance du faisceau. Une pompe
électromagnétique fait remonter le métal liquide par la zone centrale de la cible pour lui faire
traverser un échangeur de chaleur situé au-dessus. Le métal refroidi redescend par la zone
périphérique externe de la cible. Une deuxième pompe électromagnétique réinjecte directement
une partie du métal refroidi au plus près de la fenêtre par un tube de contournement pour
améliorer son refroidissement (pompe et tube « by-pass »). Des systèmes auxiliaires à l’extérieur
de la cible assurent l’alimentation en courant et en fluides, le remplissage en Pb-Bi, l’évacuation de
la chaleur, la gestion des gaz et le contrôle commande de l’ensemble.
La première phase de conception du système a été riche d’enseignements car elle a dû
tenir compte des contraintes du SINQ (faisceau arrivant par le bas, géométrie de la place
disponible) pour loger l’ensemble des constituants de la cible, et s’adapter aux équipements
disponibles pour la manutention et le stockage. La seconde phase, qui a vu la construction de la
cible et qui comprend également son irradiation au PSI est en cours d’achèvement : la cible est en
effet en cours d’irradiation à l’automne 2006 et produit donc des neutrons. La dernière phase
d’analyse des matériaux et du retour d’expérience à l’issue de cette irradiation est prévue pour le
premier semestre 2007.
Figure 8 : La cible du projet MEGAPIE avec détail de la zone cible-fenêtre [27].
Un travail également très important a été réalisé pour établir le dossier de sûreté de
MEGAPIE afin d’obtenir l’autorisation de fonctionnement des autorités de sûreté, analysant les
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