Neutronic study for GENeuSIS, a test facility for critical components of the ITER fusion reactor

This thesis presents a neutronic study supporting the development and characterization of the GENeuSIS (General Experimental Neutron System Irradiation Station) test facility, designed to reproduce ITER-relevant radiation environments for diagnostics and electronic component testing. The system is optimized to emulate the neutron energy spectrum of the ITER Equatorial Port Cell using a 14 MeV D–T neutron source at the Frascati Neutron Generator (FNG). Monte Carlo simulations performed with MCNP were used to characterize neutron and photon fields inside the irradiation cavity, assessing, where present, their irregularities and anisotropies. Particular attention was devoted to spatial and angular distributions, as well as spectral variations within the cavity. The results demonstrate that GENeuSIS-II successfully reproduces the target ITER spectrum with good spectral agreement and flux intensity, although knowledge of the flux distribution within the cavity will be required to optimize the experiments.

Questa tesi presenta uno studio neutronico a supporto dello sviluppo e della caratterizzazione dell'assemblaggio sperimentale GENeuSIS (General Experimental Neutron System Irradiation Station), progettata per riprodurre ambienti radioattivi rilevanti per il reattore ITER, destinati alla qualificazione di diagnostiche e componenti elettronici. L'apparato sperimentale è stato ottimizzato per emulare lo spettro energetico neutronico della Equatorial Port Cell di ITER utilizzando una sorgente neutronica D–T da 14 MeV, disponible presso il Frascati Neutron Generator (FNG). Sono state impiegate simulazioni Monte Carlo eseguite con MCNP per caratterizzare i campi neutronici e fotonici all'interno della cavità di irraggiamento, valutandone, ove presenti, eventuali irregolarità e anisotropie. Particolare attenzione è stata dedicata alle distribuzioni spaziali e angolari, nonché alle variazioni spettrali all'interno della cavità. I risultati dimostrano che GENeuSIS-II è in grado di riprodurre lo spettro target di ITER con buon accordo spettrale e adeguata intensità di flusso; tuttavia, una conoscenza dettagliata della distribuzione del flusso all'interno della cavità sarà necessaria per ottimizzare le future campagne sperimentali.