Impact of N-isotope composition control of ferritic steel on classification of radioactive materials from fusion reactor

核融合炉における放射性廃棄物の低減のためのフェライト鋼中の窒素同位体濃縮の効果

林 孝夫; 笠田 竜太*; 飛田 健次; 西尾 敏; 沢井 友次; 谷川 博康; 實川 資朗

Hayashi, Takao; Kasada, Ryuta*; Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi; Sawai, Tomotsugu; Tanigawa, Hiroyasu; Jitsukawa, Shiro

核融合炉における浅地埋設可能な低レベル放射性廃棄物(LLM)の割合を増やすためのフェライト鋼中の窒素同位体濃縮の効果を調べた。おもに窒素から生成される炭素14は放射性廃棄物をLLMに分類するうえで重要な核種の一つである。今回の計算ではF82H(フェライト鋼)中の窒素の量は200ppmとした。窒素15の濃度は天然存在比の0.37%から95%に変更した。この濃縮によりアウトボード側の第一壁領域に設置したF82H中のC濃度は7.810から3.210Bq/gに減少し、Cの日本におけるLLM分類基準である3.710Bq/gを下回ることがわかった。常設ブランケットにおいては95%Nを用いた場合の最大C濃度は1.010Bq/gであった。一方、インボード側のC濃度はアウトボード側より低く、C濃度についてはインボード及びアウトボード側に設置したすべてのブランケット中のF82Hが95% N濃縮によりLLMに分類できることがわかった。

The impact of increasing the enrichment of N in low activation ferritic steel, F82H, of a fusion reactor has been investigated in order to increase the fraction of low level material (LLM), which can be disposed by shallow land burial. Carbon-14, mainly produced from nitrogen, is one of the most critical nuclei for qualifying as a LLM. The concentration of nitrogen in F82H is 200 ppm in the calculations. The enrichment of N was varied from natural abundance of 0.37% to 95%. The concentration of C at the outboard first wall decreased from 7.8 10 to 3.2 10 Bq/g by enriching N, which is lower than the C regulation (3.7 10 Bq/g) for LLM in Japan. In the permanent blanket, the highest C concentration with 95% N enriched nitrogen was 1.0 10 Bq/g. The C concentration on the inboard side was lower than the outboard side. Therefore, with regard to the C concentration, the F82H used in the inboard and outboard blankets can qualify as a LLM by enriching N.