Low activation materials applicable to the IFMIF accelerator

IFMIF加速器に適用される低放射化材料

杉本 昌義; 竹内 浩

Sugimoto, Masayoshi; Takeuchi, Hiroshi

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は加速器型中性子源で核融合炉材料開発を行うものであり、安定連続運転の実現が重要である。稼働率向上には、ビーム損失による構成機器の放射化を防ぎ、保守作業開始までの冷却時間の短縮が要である。重陽子及び2次中性子線による放射化を考慮し、1日程度の冷却で保守作業可能な放射線レベルとなるよう、材料選定を行った。加速器には工学的理由から空洞用に銅,ビームダクト用にアルミが使用される。これらが定常的ビーム損失で強く放射化しないよう、損失量を5nA/mまで抑える。その実現にはビームサイズに対し、ビーム通過孔に十分な余裕を持たせるとともに、ビーム径方向に広がる分布のすそ野をカットするためのスクレーパが必要である。候補材としては高Zであるタンタルがよいことがわかり、スクレーパの設置場所や構造,周囲の遮蔽等を決定した。加えて、施設寿命後の放射化量の減衰まで考慮すると、空洞やビームダクトへの低放射化材料コーティング等が重要となる。

IFMIF is an accelerator-based intense neutron source for developing fusion reactor materials, and a stable and continuous operation is a primary importance. The radioactivity produced by the beam loss prolongs the cooling time before maintenance and results in a potential limit to the availability. The materials selection is important for minimizing the total radioactivity produced by ion beam and neutrons, after about one day cooling time in advance of hands-on maintenance. For the major parts, Cu for cavity and Al for beam duct, the beam loss needs to be reduced below 5nA/m. Such a low loss can be realized by suppressing the beam halo and by using the scrapers made from high-Z material, Ta, to cut the tail of beam. The insertion points of the scrapers are determined from the beam size evolution along the accelerator and the available room for radiation shielding around them. The reduction of the radioactivity after the whole lifetime of facility is another issue and the possibility to use low activation materials coating for cavity and beam duct is presented.