杨伟峰，张雪荧，王 飞，李 龙，赵 强，魏计房，强成文

(中国科学院 近代物理研究所，甘肃 兰州 730000)

加速器驱动的次临界系统(ADS)是目前最安全有效的核废料处置技术方案，它包括强流质子加速器、液态金属散裂靶及次临界反应堆3个部分。中国科学院已开展“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”战略性先导科技专项的研究[1]。液态金属散裂靶作为强流质子加速器和次临界反应堆的耦合装置，在ADS系统中起至关重要的作用。铅铋共晶体(LBE)具有良好的中子学性能、抗辐照性能和传热性能，是目前认可的散裂靶首选材料[2]。

根据几何构型的不同，液态金属散裂靶可分为有窗靶和无窗靶。无窗靶是现阶段最有应用前景的散裂靶构型方案，国内外已开展大量研究[3-5]。无窗靶要求在束流管道内形成稳定的自由液面，以保证稳定的中子产额与分布，并满足加速器出口高真空度的要求及实现反应堆内部高功率热量的有效传输。由于液态金属是不透明介质，很难直接观测自由液面区域的流场与形状，目前实验大多使用水作模拟介质[6-7]。然而，水和液态金属性质的差异使研究工作无法实现根本性突破，必须使用液态金属才能更有效地开展研究。镓是一种具有特殊性质的金属，它的熔点很低，为29.78 ℃，而沸点极高，达到2 403 ℃，并且无毒性，安全易用。用镓模拟LBE，可在更低温度下进行，降低了对实验设备的要求，在初期实验研究中具有较大优势。且在相同靶件几何结构及相同热……