NTA. European studies for nuclear waste transmutation NTA-HPPA – High Power Proton Accelerators 2 NTA Progetto strategico: attività sugli acceleratori.

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2 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

3 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 (FAIR@GSI) –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

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

5 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

6 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

7 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 100-400 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

8 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

9 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, …)

10 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)

11 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

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

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

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

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

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

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

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

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

20 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

21 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