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Investigation of beam window structure for accelerator-driven system

加速器駆動未臨界システムのビーム窓構造検討

菅原 隆徳 ; 鈴木 一彦; 西原 健司; 佐々 敏信; 倉田 有司; 菊地 賢司; 大井川 宏之

Sugawara, Takanori; Suzuki, Kazuhiko; Nishihara, Kenji; Sasa, Toshinobu; Kurata, Yuji; Kikuchi, Kenji; Oigawa, Hiroyuki

加速器駆動未臨界システム(ADS)の成立性にかかわる課題の1つであるビーム窓の健全性確保について、有限要素法による構造解析を行い、成立性の高い設計概念の検討を行った。これまでの研究から、座屈防止が最も重要であることが確認されていたので、座屈防止を図るため、ビーム窓の板厚について、有限要素法コードによるパラメトリックサーベイを行い、ビーム窓形状の最適化を行った。併せて座屈評価上の安全率を合理化することを目的に、不整量を考慮した座屈解析も行い、ビーム窓のための安全率について検討を行った。検討の結果、ビーム窓の安全率として3程度を確保すれば十分であることを確認し、これによりビーム窓の基本的な成立性の見通しを得ることができた。安全率3、設計外圧を1.0MPaとして、パラメトリックサーベイの結果を評価した結果、先端部の板厚を2.0-2.4[mm]とし、遷移部の板厚を2.0-4.0[mm]の範囲とする長円型の概念が、現在のADS設計概念に対して最も成立性が高いことがわかった。

The investigations of the beam window which is one of the most critical components for the Accelerator Driven System (ADS) were performed. In the previous study, it was found that the buckling failure was the most severe failure mode for the beam window. Hence, the shape and the thickness of the beam window were optimized to prevent the buckling failure. The buckling analyses with initial imperfections were also performed to identify the level of the factor of safety (FS). The results showed that FS of 3 was conservative enough to ensure the integrity of the beam window. It was also shown that the ellipse shape concepts with the thickness of 2.0-2.4[mm] at the top and the thickness of 2.0-4.0[mm] at the transient part were acceptable under the current ADS design parameters.

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