Development of a low activation concrete shielding wall by multi-layered structure for a fusion reactor

核融合炉用多層構造低放射化コンクリート遮蔽壁の開発

佐藤 聡; 前川 利雄*; 吉松 賢二*; 佐藤 孝一*; 野中 英*; 高倉 耕祐; 落合 謙太郎; 今野 力  

Sato, Satoshi; Maegawa, Toshio*; Yoshimatsu, Kenji*; Sato, Koichi*; Nonaka, Akira*; Takakura, Kosuke; Ochiai, Kentaro; Konno, Chikara

核融合炉等の中性子発生施設に用いるコンクリート壁に関し、建設コストや廃棄コストの増加を抑制しながら誘導放射能を低減させることを目的として、ボロン含有コンクリート層を有する多層コンクリート構造体を開発した。本構造体は、中性子線源側から順に、低放射化コンクリート,ボロン含有低放射化コンクリート,普通コンクリートから構成されている。本研究では、多層コンクリート構造体の有効性を確認するために、原子力機構の核融合中性子源施設FNSを用いて、多層コンクリート構造体試験体の14MeV中性子照射実験を行い、金とニオブの反応率分布,コンクリート中の誘導放射能分布を測定した。比較のために、普通コンクリート単一構造体及びボロン含有低放射化コンクリート単一構造体に対しても、照射実験を行った。多層構造コンクリート構造体では、試験体表面から深さ15cmの位置での金の反応率は、普通コンクリート単一構造体のおおむね1/3程度となった。また、その値は、ボロン含有コンクリート単一構造体での金の反応率とほぼ同じ値であり、開発した多層コンクリート構造体を用いることにより費用の高いボロン量を抑制しながら、誘導放射能を低減させることができることを確認した。

The multi-layered concrete structure has been developed to reduce induced activity in the concrete applied for neutron generation facilities such as a fusion reactor. The multi-layered concrete structure is composed of the low activation concrete as the first layer, the boron-doped low activation concrete as the second layer and the ordinary concrete as the third layer from the side of the neutron source. By applying the multi-layered concrete structure, the volume of the boron can drastically decrease compared with the monolithic boron-doped concrete. A 14 MeV neutron irradiation experiment with the multi-layered concrete structure mockups was performed at FNS and several reaction rates and induced activities in the mockups were measured. This experiment demonstrated that the multi-layered concrete effectively reduced low energy neutrons and induced activities.