NTA

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 2 NTA Progetto strategico: attività sugli acceleratori di interesse strategico per lINFN Comitato: –S. Bertolucci – Presidente –F. Ferroni (ex-officio, pres. Gr.I) –A. (ex-officio, pres. Gr.III) –U. Bottigli (ex-officio, pres. Gr.V –F. Cervelli –P. Dalpiaz –M. Napolitano –W. Scandale

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 3 Attività e budget Attività (2007): –CLIC (LNF) Accelerazione di fasci di particelle con alti gradienti acceleranti + Generazioni di alta potenza di radiofrequenza a 30 GHz. CTF3: CLIC Test Facility 3: elettroni 35A, 140ns, 150 MeV –HCCC (FE, LNL, PG, RM1) Studio dei cristalli per la collimazione dell'alone in fasci adonici ad alta energia mediante channeling –PLASMONX (LNF, MI, PI) Ricerca e sviluppo nel campo di nuove tecniche di accelerazione di particelle ed in quello delle sorgenti X gamma monocromatiche ed accordabili basate sullo Scattering Thomson. –ILC (LNF, MI, PI, LNL, RM2) –DISCORAP (GE, MI, LNF) Sviluppo di dipoli superconduttori rapidamente pulsati –HPPA (LNL, LNS, MI, NA) –SuperB (LNF) Gruppo di studi per super B-Factory –TTF (LNF, RM2) (piccola rimanenza) Monitoring fasci TTF Budget 2007: –1.900 k

NTA-HPPA [MI, NA, LNS, LNL]

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 5 Perchè una sigla HPPA in NTA? LINFN lavora da anni (1996) sulla fisica e la tecnologia degli acceleratori di protoni ad alta intensità, con importanti realizzazioni tecnologiche in varie sedi, attraverso il programma TRASCO/ADS e partecipazione a progetti in anbito comunitario! –TRAsmutazione delle SCOrie –Finanziamento MIUR –Programma INFN (MI, GE, NA, LNL, LNS +...)/ENEA + Industrie –Ricadute su programmi nazionali (SPES!) Le STESSE tecnologie sviluppate con TRASCO sono alla base di numerosi progetti internazionali

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 6 Le proposte e i progetti di HPPA mondiali JPARC, Joint KEK/JAERI, in costruzione –Fase I: 3 GeV per una spallation source/50 GeV per alte energie –Fase II: 600 MeV per trasmutazione SNS, Spallation Neutron Source, In costruzione –1.4 MW di fascio sul target (1 GeV, 1.4 mA) Proton Driver 8 GeV a FNAL –macchina multipurpose (e-, p, H-,,...) SPL (passando per LINAC4) –Prima fase in 6PQ:CARE-HIPPI –Stesura del CDR2 con aggiornamento a 4 GeV Programmi per la trasmutazione –5PQ:PDS-XADS verso 6PQ:EUROTRANS Facility per Fasci Radioattivi –EURISOL-DS (1 GeV – 5 mA), SPES-1 (20 MeV – 10 mA) MOU e disegno cavità Firmato il DS Partner CERN chiede partecipazione Partner Leadership INFN

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 7 Cosa hanno in comune gli HPPA? Per tutte le proposte di HPPA la parte iniziale del complesso di acceleratori è un linac –sorgente microonde (tipo TRIPS/LNS) seguita da RFQ (tipo LNL) –linac sc (almeno da MeV, in altri casi prima) Cavità di niobio massivo, che utilizzano la tecnologia sviluppata e portata allo stato dellarte dalla Collaborazione TESLA, di cui lINFN è stato (ed è) uno dei principali partner (NTA.TTF!) Le potenze di fascio sono estremamente alte, è necessario garantire una dinamica di fascio che comporti bassisime perdite del fascio di protoni! La maggior parte delle problematiche tecnologiche sono state affrontate con TRASCO –Sorgenti TRIPS e PM_TRIPS –TRASCO RFQ in fabbricazione –nei linac superconduttivi per protoni si trovano nella regione sotto al GeV, quando i protoni non sono ancora altamente relativistici cavità di volume ridotti, campi più concentrati, TRASCO =0.47

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 8 Scopo di HPPA HPPA ha la funzione di –mantenere e sviluppare queste competenze conservando una sostanziale unità della collaborazione TRASCO, pur potendo i vari gruppi partecipare a progetti internazionali e nazionali diversi in base alle loro specifiche caratteristiche ed alle necessità dei rispettivi laboratori di appartenenza –fornire supporto programmatico INFN ai programmi Europei –complementare, quando necessario, le risorse strumentali e umane, fermo restando che le attività afferenti a HPPA troveranno, in generale, il grosso delle risorse alleesterno

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 9 Cosa HPPA fa NTA.HPPA dovrebbe quindi –seguire le attività che continuano nei programmi, sia nazionali che sponsorizzati dalla CE e consentire una cabina di regia INFN per tutte le tematiche di interfaccia tra le differenti attività –Consentire la prosecuzione dellattività di R&D, che copra tutte le aree tecnologiche di competenza INFN finora sponsorizzate da TRASCO/ADS e garantirne uno sviluppo organico alle attività che continueranno nellambito dei programmi Europei (es. EURISOL, CARE-HIPPI, EUROTRANS, EURONS, SRF, …)

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 10 HPPA: partners e temi LNS –Sorgente LNL –RFQ –Cavità s.c. bassa energia ( /4, /2, spoke, …) MI –cavità s.c.per protoni ( da =0.47 / 90 MeV) –criomoduli NA –(Studi cavità a gap di banda fotonica) –(RFQ circolare)

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 11 Assegnazioni 2007 StrutturaMIMECONSINVCATotale LNL1,02,03,0 LNS3,08,010,057,078,0 MI2,010,04,08,024,0 NA2,06,02,010,0 Totali8,026,012,061,08,0115,0

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 12 IP EUROTRANS

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 13 EUROTRANS Consortium/1

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 14 EUROTRANS Consortium/2

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 15 Governing Council

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 16 Framework and strategy of P&T

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 17 Overall Objectives of EUROTRANS/1

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 18 Overall Objectives of EUROTRANS/2

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 19 Overall Objectives of EUROTRANS/3

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 20 Domains and Budget 5 Domains –1 DESIGN –2 ECATS (Exp. Activities on the coupling of an accelerator, a spallation target an a subcritical blanket) –3 AFTRA (nuclear fuel development) –4 DEMETRA (heavy liquid metal technologies, structural materials,…) –5 NUDATRA (nulear data) Budget and duration –23,0 M EC contribution (INFN 625 K), 42,9 M total budget –4 years from April 1°, 2005

European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 21 DM1 (Design): objectives To carry out a detailed design of an experimental ADS called XT- ADS that construction can be started within the next 8 years. The XT-ADS should be as much as possible serving as a technological test bench of the main components of an industrial scale transmutation facility called EFIT To carry out a conceptual design of the industrial scale ADS Pb cooled EFIT and a gas cooled back up option of EFIT To develop, construct and test the key components of the LINAC technology that will be serving for XT-ADS as well as for EFIT. The driving parameter inthis work is the improvement of the beam reliability To design the windowless spallation target module of the XT- ADS in terms of thermo-mechanical, thermal-hydraulic and vacuum To reassess the global safety approach for ADS in presence of MA fuel and apply it to the XT-ADS for assessment of DBC and DEC transients for preparing the SAR for the XT-ADS To assess the investment and operational costs of the XT-ADS and their scaling to EFIT and identify the needed R&D efforts