NTDシリコン照射専用炉の検討

Preliminary nuclear analyses of irradiation reactors for production of Neutron Transmutation Doping (NTD) silicon

米田 政夫   ; 山本 和喜 ; 佐川 尚司; 一色 正彦*; 川崎 幸三*; 山下 清信

Komeda, Masao; Yamamoto, Kazuyoshi; Sagawa, Hisashi; Isshiki, Masahiko*; Kawasaki, Kozo*; Yamashita, Kiyonobu

シリコン中にリンを均一に添加できる中性子ドーピング(NTD:Neutron Transmutation Doping)法によって製造される高品質シリコンウェーハは、パワーデバイスに適用されており、省エネ効果と相まって近年その需要が急増している。将来の需要を見込み、大口径シリコン(12インチ)を多数照射可能なシリコン照射専用炉について中性子輸送計算モンテカルロコードMVPを用いて予備的な核設計を行った。原子炉燃料としてMTR燃料に加えて、燃料費,再処理コストの低減が期待されるUOペレット燃料についても検討を行った。12インチという大口径シリコンになると、熱中性子を主体とする照射を行った場合、中央での熱中性子束が低下し径方向の均一性が悪くなる。そこで、入射する熱中性子の割合を減少させ、径方向での均一性を高めるために、熱中性子フィルターとして2mm厚のホウ素混入アルミニウムをシリコンの周りに配置する手法を取り入れた。計算の結果、UOペレット燃料を用いた原子炉でも、径方向のドーピング分布を5%以内に抑えることが可能であり、MTR燃料モデルと同等の体系及びNTDシリコン生産能力を持つ原子炉の設計が可能であることがわかった。

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