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D-T中性子照射による核融合炉材料中での逐次反応に関する実験的研究

Experimental study on sequential reactions in fusion reactor materials by D-T neutron irradiation

堀 順一; 佐藤 聡; 山内 通則*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

Hori, Junichi; Sato, Satoshi; Yamauchi, Michinori*; Ochiai, Kentaro; Nishitani, Takeo

本研究では、低放射化フェライト鋼(F82H)と酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼に対してD-T中性子照射を行い、逐次反応による$$^{56}$$Co生成実効断面積を測定した。F82H,ODSフェライト鋼に対する$$^{56}$$Co生成実効断面積は、鉄の約1.5倍となった。さらに、6種類の核融合炉材料(鉄,銅,バナジウム,チタン,タングステン,鉛)とF82Hに対して、水素化合物との接触面領域での逐次反応実効断面積の分布を測定した。水素化合物との接触面で逐次反応率は同一材料の場合と比べて20倍以上となり、F82Hに対しては50倍となった。核融合冷却水配管表面で生成される$$^{56}$$Coによる放射能は、1次中性子反応で生成される$$^{54}$$Mnによる放射能の3~10%に至ることを示した。逐次反応実効断面積を(n,xp), (p,n)反応断面積,陽子放出スペクトル,陽子阻止能を用いて評価し、実験値との比較を行なった。

D-T neutron irradiation experiments have been performed with F82H and ODS ferritic steels and the effective cross sections for $$^{56}$$Co productions in those materials via the sequential reactions were measured. The effective cross sections for F82H and ODS ferritic steels were about 1.5 times larger than that for iron. The distributions of effective cross sections were measured for 6 materials (iron, copper, vanadium, titanium, tungsten and lead) and F82H. The sequential reaction rates in the region close to hydrogen compound became over 20 times larger than that in material itself. In the case of F82H, the increase ratio was about 50. It was indicated that the activity for the sequential reaction product $$^{56}$$Co will reach to 3-10 $$%$$ of that for primary neutron reaction product $$^{54}$$Mn aound the surface of a cooling pipe in a fusion reactor. The effective cross sections were estimated by using (n,xp), (p,n) reaction cross sections, proton emission spectra, proton stopping power in the material. The estimated values were compared with experimental results.

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