Windowless spallation target – Proton beam interaction study in the MYRRHA reactor

MYRRHA wordt een subkritische reactor waarbij de vereiste externe neutronen afkomstig zijn van spallatiereacties die ontstaan bij impact van een hoog vermogen-protonenbundel op een vloeibaar metalen doelwit dat in rechtstreeks contact staat met het vacuüm van de deeltjesbundellijn. Omdat bij aanzetten van de bundel plots een grote hoeveelheid energie wordt afgezet in een klein volume, bestaat het risico op een opspatten van metalen vloeistofdeeltjes aan het vrij-vloeistofoppervlak van het doelwit gedreven door drukopbouw in de bulk. Dit is ongewenst daar het het vacuüm van de bundellijn compromitteert. Eerder onderzoek van het opspatfenomeen beperkte zich tot experimenten met vergelijkbare condities aan het vloeistofoppervlak alleen en enkele numerieke simulaties met onbevredigend resultaat. In deze masterproef werden voor het eerst bulk-simulaties uitgevoerd van een vereenvoudigd model voor het spallatiedoelwit van MYRRHA met het CFD programma Autodyn (Ansys Inc.) om uitsluitsel te brengen over het vraagstuk van het opspatten. Ter voorbereiding werken als benchmark Autodyn simulaties uitgevoerd van bundelinteractie-experimenten aan de ISOLDE afdeling van het CERN. Met deze masterthesis kan definitief uitgesloten worden dat er een opspatten zou plaatsvinden aan het vrij-vloeistofoppervlak van het spallatiedoelwit.