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Neutronic analysis of fusion tokamak devices by PHITS

PHITSコードによるトカマク型核融合試験装置のニュートロニクス解析

助川 篤彦; 滝吉 幸嗣*; 天野 俊雄*; 川崎 弘光*; 奥野 功一*

Sukegawa, Atsuhiko; Takiyoshi, Koji*; Amano, Toshio*; Kawasaki, Hiromitsu*; Okuno, Koichi*

臨界プラズマ試験装置(JT-60U)と超伝導トカマク装置(JT-60SA)の3次元放射線遮へい解析をPHITSコードで実施した。PHITSは高エネルギー粒子輸送及び重イオンの輸送計算可能な汎用コードで、20MeV以下の中性子と光子の輸送については、MCNP-4Cと類似のモデルである。JT-60U装置はトカマク装置であり、運転停止後の放射化量を評価するために精度よく中性子束分布を評価する必要がある。また、JT-60SA装置は超伝導コイルシステムを有するトカマク装置であり、超伝導コイルの核発熱、線量評価のために中性子束分布の評価を必要とする。JT-60SA装置は既存のJT-60建屋を利用するが、JT-60SA装置の年間中性子発生量はJT-60U装置の約50倍増加する。JT-60SA装置では中性子のポートストリーミング等の影響が無視できず、同装置の遮へい構造の検討,核発熱量の精度向上が必要不可欠である。PHITSコードをトカマク型核融合装置に適用するため新たに線源ルーチンを変更し、中性子束分布と光子線束分布の可視化,超伝導コイルの核発熱分布、及び装置周辺の線量率の計算を行い、その初期結果を示した。

A complete 3D radiation shielding analysis by PHITS has been performed for the JT-60U and JT-60 superconducting tokamak device (JT-60SA) in the present study. The PHITS has been developed for high energy particles physics in Japan. The neutron and photon transport analysis less than 20 MeV with the general cross section library is the same algorism of MCNP-4C code. The monoenergetic neutron (E$$_{rm n}$$ = 2.45 MeV) of the DD fusion devices are used for the neutron source in the analysis. The neutron source distribution are available a toroidally symmetric source for the analysis. The toroidal source has a poloidal distribution, so that a source routine in the PHITS has been replaced a newly developed source routine. The visual nuclear responses such as the neutron flux distribution, the photon flux distribution, the nuclear heating of the coils and the dose rate around the devices has been calculated by the PHITS for the fusion tokamak devices. Initial results by the PHITS have been demonstrated.

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