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Accueil du site > Activités scientifiques et techniques > Physique & technologie des accelérateurs > Linacs supras haute intensité > Activités ADS & MYRRHA

Activités ADS & MYRRHA

LEs ADS

Dans le contexte du développement durable, l’énergie nucléaire, grâce à sa très faible contribution à l’effet de serre, est de plus en plus préconisée pour subvenir à la future augmentation de la demande mondiale en énergie. Cependant, cette solution est fortement débattue, notamment parce que la génération des réacteurs actuels à eau pressurisée (ainsi que la future 3ème génération des EPR) est génératrice de quantités non négligeables de déchets radiotoxiques de longue durée de vie, comme en particulier les actinides mineurs (AM). Le retraitement de ces déchets radioactifs est ainsi devenu plus que jamais d’actualité.

Une solution élégante pour résoudre ce problème pourrait consister en la transmutation de ces AM, induite par neutrons rapides au sein de systèmes dédiés sous-critiques. La source « externe » de neutrons est dans ce cas fournie par le biais d’un accélérateur de protons de forte puissance qui envoie son faisceau sur une cible de spallation placée au sein du réacteur sous-critique. C’est le concept de l’ADS (Accelerator Driven System).

La faisabilité d’un tel système ADS repose pour une grande partie sur l’utilisation d’un accélérateur efficace et extrêmement fiable, afin de ne pas induire de trop importantes contraintes thermiques sur la cible et surtout sur les structures du cœur du réacteur. Tout l’enjeu est donc ici de développer un concept d’accélérateur adapté à cet objectif, et d’arriver à démontrer, par la construction et le test de composants prototypes, que le niveau de fiabilité requis (moins de quelques pannes faisceau par an) pourra être atteint.


Le projet MYRRHA

"MYRRHA will be an innovative pan-European large Research Infrastructure. As a fast spectrum irradiation facility, it completes the renewal of European research area of experimental reactors. MYRRHA will be the unique first large facility in the world that will allow the demonstration of the Accelerator Driven System (ADS) concept, thus initiating a large programme of research in the field of spent fuel partitioning and transmutation. It will be the only fast spectrum irradiation facility in the EU."

ESFRI roadmap 2010

myrrhaconcept

MYRRHA (“Multi‐purpose Hybrid Research reactor for High‐tech Applications”) est un projet de nouveau réacteur de recherche à spectre rapide du SCK●CEN Mol (Belgique) dont la mise en service est envisagée aux alentours de 2013. Composé d’un accélérateur de protons, d’une cible de spallation et d’un coeur de 100 MWth refroidi par métal liquide (plomb-bismith), ce réacteur est spécifiquement conçu pour pouvoir opérer en mode critique mais surtout sous-critique (mode ADS). Pour piloter ce coeur sous-critique et fournir les neutrons nécessaires à la réaction en chaîne, MYRRHA nécessite ainsi un accélérateur de protons d’une puissance de 2.4 MW proton accelerator (600 MeV, 4 mA) fonctionnant en mode continu et avec une fiabilité hors normes afin de limiter au maximum le nombre d’interruptions de faisceau qui pourrait dégrader sensiblement le fonctionnement du réacteur.


Contributions de la Division Accélérateurs

maxexperiment

Le design conceptuel d’un accélérateur de type ADS est en cours de développement depuis environ 10 ans. Ces activités, coordonnées par la Division Accélérateurs de l’IPN Orsay au niveau Européen à travers les projets EURATOM des programmes cadres successifs, préconisent l’utilisation d’une solution basée sur un accélérateur linéaire supraconducteur, permettant d’obtenir une machine efficace et surtout très modulaire avec un grand potentiel en termes de fiabilité.

Depuis 2011 et le lancement du projet MAX, soutenu par le 7ème programme cadre d’EURATOM, ces études se focalisent essentiellement sur le cas de l’accélérateur pour le projet MYRRHA, pour en fournir un design consolidé avec un niveau de détails suffisant pour pouvoir démarrer en 2015 une éventuelle phase d’avant-projet détaillé puis de construction.

Les principales activités assurées par la DA sont les suivantes :

  • Conception générale
  • Etudes de dynamique du faisceau
  • R&D sur les cavités Spoke
  • R&D sur les le concept innovant de tolérance aux pannes
  • Etudes spécifiques sur l’interface accélérateur/réacteur


Illustration : le cryomodule prototype ADS pour le test des procédures de compensation rapide (collaboration IPN Orsay / INFN Milano / ADEX Madrid)



Quelques publications IPNO sur MYRRHA et les ADS...

The Issue of Accelerator Beam Trips for Efficient ADS Operation, ANS Nuclear Technology, 184:2 (2013), p. 249-260

Design of the MYRRHA 17-600 MeV Superconducting linac, Proc. SRF 2013

Developments and Tests of a 700 MHz Cryomodule for the Superconducting Linac of MYRRHA, Proc. SRF 2013

Beam operation aspects for the MYRRHA linear accelerator, Proc. TC-ADS 2013 (in press)

Approach of a Failure Analysis for the MYRRHA Linac, Proc. TC-ADS 2013 (in press)

Superconducting RF cavities activities for the MAX Project, Proc. TC-ADS 2013 (in press)

The R&D@UCL program in support of the MYRRHA linear accelerator, Proc. TC-ADS 2013 (in press)

Rapport sur la gestion durable des matières nucléaires (2012)

Thorium energy futures, Proc. IPAC 2012

The MYRRHA linear accelerator, Proc. IPAC 2011

High energy beam line design of the 600 MeV 4 mA proton linac for the MYRRHA facility, Proc. IPAC 2011

Reliability and current-adaptability studies of a 352 MHz, 17 MeV, continuous-wave injector for an accelerator-driven system, Phys. Rev. ST Accel. Beams 13, 080101 (2010)

Accelerator Reference Design for the MYRRHA European ADS Demonstrator, Proc. LINAC 2010

Low Level Radio-frequency Developments toward a Fault-tolerant Linac Scheme for an Accelerator Driven System, Proc. LINAC 2010

Developments and Test of a 700 MHz Prototypical Cryomodule for the MYRRHA ADS Proton Linear Accelerator, Proc. LINAC 2010

Accelerator reference design for the European ADS demonstrator, Proc. TC-ADS 2010

Developments of 350 MHz and 700 MHz prototypical cryomodules for the EUROTRANS ADS proton linear accelerator, Proc. TC-ADS 2010

Construction of a 700 MHz Prototypical Cryomodule for the EUROTRANS ADS Proton Linear Accelerator, Proc. SRF 2009

Accelerator R&D for the European ADS demonstrator, Proc. PAC 2009

Dynamic compensation of an RF cavity failure in a superconducting linac, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 072803 (2008)

Design of the prototypical cryomodule for the EUROTRANS superconducting linac for nuclear waste, Proc. EPAC 2008

R&D activities around the Eurotrans accelerator for ADS applications, Proc. ICENES 2007

 Status of the Eurotrans R&D activities for ADS accelerator development, Proc. HPPA 2007

Accelerator design for ADS, Proc. ICANS 2007

A reference accelerator scheme for ADS applications, Nuclear Instruments and Methods A 562 (2006) 565-661

A European advanced technology programme for ADS accelerator development, Proc. SRF 2005

Beam dynamics studies for the fault tolerance assessment of the PDS-XADS linac design, Proc. EPAC 2004

Beam dynamics studies for the fault tolerance assessment of the PDS-XADS linac design, Proc. HPPA 2004

A European roadmap for developing ADS for nuclear waste transmutation (2001)


Contact : Jean-Luc BIARROTTE


 

IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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