Neutronics design of accelerator-driven system for power flattening and beam current reduction

出力平坦化とビーム電流縮小のための加速器駆動炉の核設計

西原 健司  ; 岩永 宏平*; 辻本 和文 ; 倉田 有司; 大井川 宏之 ; 岩崎 智彦*

Nishihara, Kenji; Iwanaga, Kohei*; Tsujimoto, Kazufumi; Kurata, Yuji; Oigawa, Hiroyuki; Iwasaki, Tomohiko*

本研究では、鉛ビスマス溶融金属冷却加速器駆動炉(ADS)の核設計において、出力ピークとビーム電流の低減を目的とした幾つかの設計手法を検討し、被覆管とビーム窓温度の低減効果を評価した。用いた設計手法は、希釈材割合のサイクルごとの調整,ピン径と希釈材割合についての炉心多領域化、そして、ビーム窓位置と中央集合体高さの調節である。検討の結果、希釈材割合のサイクルごとの調整,希釈材割合についての多領域化、そして、ビーム窓位置調整を組合せることで、被覆管とビーム窓温度低減の観点からADSの核設計を最適化できることがわかった。被覆管表面温度とビーム窓表面温度を、それぞれ、91Cと38C低下させることができ、これにより、鉛ビスマスによる材料腐食の影響を大幅に緩和できる。

In the present neutronics design of the Accelerator-driven system (ADS) cooled by lead-bismuth eutectic (LBE), we investigated several methods to reduce the power peak and beam current, and estimated the temperature drops of the cladding tube and beam window. The methods are adjustment of inert matrix ratio in fuel in each burn-up cycle, multi-region design in terms of pin radius or inert matrix content, and modification of the level of the beam window position and the height of the central fuel assemblies. As the result, we optimized the ADS combined with the adjustment of inert matrix ratio in each burn-up cycle, multi-region design in terms of inert matrix content and deepened window level. The maximum temperatures of the optimized ADS at the surface of the cladding tube and the beam window were reduced by 91 and 38 C, respectively.