Estimation of acceptable beam trip frequencies of accelerators for ADS and comparison with experimental data of accelerators

加速器駆動核変換システムにおける許容ビームトリップ頻度の評価と現状との比較

武井 早憲   ; 西原 健司  ; 辻本 和文 ; 古川 和朗*; 矢野 喜治*; 小川 雄二郎*; 大井川 宏之 

Takei, Hayanori; Nishihara, Kenji; Tsujimoto, Kazufumi; Furukawa, Kazuro*; Yano, Yoshiharu*; Ogawa, Yujiro*; Oigawa, Hiroyuki

現存する大出力陽子加速器では経験上頻繁にビームトリップ事象が発生するため、加速器駆動核変換システム(ADS)の未臨界炉を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。このビームトリップがADSの未臨界炉を構成する4か所の部位(ビーム窓,燃料被覆管,内筒,原子炉容器)に与える影響を調べるため熱過渡解析を実施した。熱過渡解析では、燃料被覆管での許容ビームトリップ頻度の算出、プラントの稼働率の考察などに基づき、従来の解析結果に修正を加えた。その結果、許容ビームトリップ頻度はビームトリップ時間に依存して、年間回となった。この許容ビームトリップ頻度を現状の加速器の運転データから推測されるADS用陽子加速器のビームトリップ頻度と比較したところ、既にビームトリップ時間が10秒以下のビームトリップ頻度は許容値を満足していた。一方、ビームトリップ時間が5分を超えるビームトリップ頻度については、許容値を満足するためには約35分の1に減少させる必要があることがわかった。

Frequent beam trips as experienced in existing high power proton accelerators may cause thermal fatigue problems in ADS components which may lead to degradation of their structural integrity and reduction of their lifetime. Thermal transient analyses were performed to investigate the effects of beam trips on the reactor components, with the objective of formulating ADS design that had higher engineering possibilities and determining the requirements for accelerator reliability. These analyses were made on the thermal responses of four parts of the reactor components; the beam window, the cladding tube, the inner barrel and the reactor vessel. Our results indicated that the acceptable frequency of beam trips ranged from 43 to times per year depending on the beam trip duration to keep the plant availability 70%. In order to consider measures to reduce the frequency of beam trips on the high power accelerator for ADS, we compared the acceptable frequency of beam trips with the operation data of existing accelerators. The result of this comparison showed that the beam trip frequency for durations of 10 seconds or less was within the acceptable level, while that exceeding five minutes should be reduced to about 1/35 to satisfy the plant availability conditions.