Effect of thermal neutrons on fusion power measurement using micro-fission chamber in ITER

ITERにおけるマイクロフィッションチェンバーを用いた核融合出力計測に対する熱中性子の効果

石川 正男; 近藤 貴; 西谷 健夫; 草間 義紀

Ishikawa, Masao; Kondoh, Takashi; Nishitani, Takeo; Kusama, Yoshinori

ITERではマイクロフィッションチェンバー(MFC)を用いて核融合出力の計測を行う。しかし、MFC近傍に設置される水冷管が計測に影響を及ぼす可能性があるため、その影響を中性子輸送解析コードMCNPを用いて評価した。その結果、水冷管内の冷却水によって、中性子束はほとんど影響を受けないものの、MFCの応答は約40%増大すると評価された。これはMFCで用いるウラン235が中性子のエネルギーが低いほど高い反応断面積を持つために、冷却水による中性子の減速の効果がMFCの応答に影響を及ぼすためであると考えられる。このため、ITERの計測要求(10%以下の測定誤差)を満たすためには、特に低エネルギーの中性子である熱中性子の取り扱いが重要であり、熱中性子を吸収する材質をMFCの周りに設置することはその影響を低減する一つの方法である。本研究では、吸収体の材質及び厚さを変えることで、熱中性子がMFCの応答に与える影響がどのように低減されるかを評価した。

The effect of water cooling pipes attached to the blanket module is assessed by MCNP 5 in order to estimate the effect of this equipment upon the MFC. Results indicate a significant increase in the MFC response rate (up to 40% higher) due to the branch pipe. Findings reveal that neutrons are slowed down by the water in the branch pipes. In order to meet the ITER measurement specifications (within 10 % error), devising ways for dealing with thermal neutrons is very important. Covering the MFC with a material that absorbs thermal neutrons such as cadmium is one possible way to reduce their effect. The ways in which the absorbent material (type of material, thickness, etc.) may affect MFC response is analyzed through a neutron transport calculation.