陽子加速器・核分裂ハイブリッド炉核熱計算; エネルギー変換システムの研究

Nuclear and thermal calculations on a hybrid system combining a proton accelerator and a fission reactor core; Study of energy conversion system

大坪 章; 小綿 泰樹

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動燃では現在加速器による消滅処理研究の一環として、大電力電子線形加速器の研究をしている。そこで応用利用技術の一つとして、電子加速器とTRU燃料を用いた未臨界炉心体系を組み合わせたハイブリッド炉の核熱計算を昨年度行った。加速器と未臨界炉心体系を組み合わせたハイブリッド炉としては、良く知られているように電子加速器以外に陽子加速器を用いるハイブリッド炉がある。今年度は陽子加速器を用いるハイブリッド炉の核熱計算を実施して、両方のハイブリッド炉のTRU消滅特性を比較した。陽子加速器で加速された陽子ビームを、未臨界炉心体系の中央に位置するターゲット部に入射する。そして核破砕反応により中性子を発生させる。発生した中性子は周囲の未臨界炉心体系に入り、TRUを消滅させる。計算の結果、ビームパワー1MWの陽子線を1年間keffが0.95の未臨界炉心体系に入射した場合、TRU消滅量は約10kgになった。このTRU消滅量は、昨年度検討した電子加速器を用いるハイブリッド炉の場合のTRU消滅量の、約100倍である。

At present, a high power CW(Continuous Wave) electron linac accelerator is under development in PNC as a part of transmutation study by accelerators. Last year we performed nuclear and thermal calculation on a hybrid reactor system combining the electron linac and a subcritical core with TRU fuel as one of applied uses. It is well known that the hybrid reactor system can also use a proton accelerator instead of the electron one. The nuclear and thermal calculation was performed on the system using the proton accelerator in this year. Comparison of the extinguished quantity of TRU fuel was performed between calculation results of both systems. In the proton linac hybrid system, a proton beam accelerated from the linac is injected into a target located in the center of the subcritical core to produce neutrons by spallation reactions. The neutrons enter the surrounding subcritical core to extinguish the TRU. The result of calculation showed that the extinguished quantity of TRU was about 10 kg where the proton beam power of 100 MW injected into the subcritical core system of keff = 0.95 over 1 year. The extinguished quantity of TRU was about 100 times as large as that in the case studied last year on the electron linac hybrid system.