Benchmark shielding calculations for fusion and accelerator-driven sub-critical systems

核融合と加速器駆動未臨界システムにおけるベンチマーク遮蔽計算

岩元 洋介   ; 津田 修一  ; 小川 達彦   

Iwamoto, Yosuke; Tsuda, Shuichi; Ogawa, Tatsuhiko

本レビューでは、核融合,加速器駆動未臨界システム(ADS)等の先進的な原子炉システムにおける放射線遮へい設計の検証に有益な実験データの解説と、放射線輸送計算コードPHITSと核データライブラリJENDL-4.0/HEを用いた実験値の検証計算結果について報告する。関連する加速器施設の遮蔽に関する実験の多くは日本国内で実施されている。今回、(1)14MeV中性子を線源とした鉄遮蔽体内の中性子スペクトル、(2)14MeV中性子を線源とした様々な材料の球状パイルからの漏洩中性子スペクトル、(3)数十MeV中性子源による鉄及びコンクリート遮蔽体透過後の中性子スペクトル、(4)高エネルギー重イオン入射によるターゲットからの生成中性子スペクトル、及び(5)重イオン核反応生成粒子を線源としたコンクリート中の誘導放射能量について検討した結果、全体を通して実験値と計算値は概ね良く一致することがわかった。これらの実験データは、先進的な原子炉システムの遮蔽設計に用いられる他の放射線輸送計算コードや核データライブラリの検証に活用される。

This review describes experimental data useful for validation of radiation shielding design in advanced reactor systems such as nuclear fusion and accelerator-driven subcritical systems (ADS) and calculations using the PHITS code and JENDL-4.0/HE. The relevant experiments have been conducted mainly in Japan and include (1) neutron spectra in iron shields using 14 MeV neutron sources, (2) leakage neutron spectra from spherical piles of various materials using 14 MeV neutron sources, (3) neutron spectra after penetration through shields using several tens of MeV neutron sources, (4) neutron spectra produced from the target by high-energy heavy-ion bombardment, and (5) induced radioactivity in concrete using heavy-ion nuclear reaction product particles as a source. Throughout, the experimental and calculated values were agreed well. These experimental data are also useful for the validation of all radiation transport calculation codes used in the design of advanced reactor systems.