Effect of thermal neutrons on fusion power measurement using the microfission 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影響

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)を用いた中性子計測から核融合出力の評価を行う。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ことが原因と考えられ、特に熱中性子の影響が大きいことがわかった。この影響を低減する方法として、カドミウムのような熱中性子を吸収する材質をMFCの周りに設置することが挙げられる。そこで、中性子輸送解析を行って評価した結果、冷却水によって40%増大していたMFCの応答を、カドミウムをMFCの周りに巻くことにより10%以内に低減できることを示した。

A Microfission Chamber (MFC) provides time-resolved measurements of global neutron source strength in ITER. Measurements of the neutron source strength could be affected by cooling water in branch pipes installed near the MFC. The effect of the branch pipes upon the MFC is assessed through neutron transport calculation. Results indicate a significant increase in the MFC response rate due to the branch pipe. The increase in the MFC response is caused by the slowing down of the neutrons due to the cooling water in the branch pipes. One possible solution to reduce the effect is to cover the MFC with a material that absorbs thermal neutrons such as cadmium. The ways in which the absorbent material may affect MFC response is analyzed through neutron transport calculation. Results indicate that the increase in the MFC response can be reduced to 10% through cadmium coating.