Estimation of TBR on the gap between neighboring blanket modules in the DEMO reactor
核融合原型炉におけるブランケットモジュール間ギャップ幅に対するTBR評価
染谷 洋二; 飛田 健次
Someya, Yoji; Tobita, Kenji
これまでは、原型炉のトリチウム増殖比(TBR)を[増殖領域における局所TBR]
[増殖領域の占積率(=有効増殖領域の表面積/第一壁表面積)]とみなして評価してきた。ブランケットモジュールを多数配列する場合、隣接モジュール間の間隙幅は増殖領域の占積率低下を招く。そこで、SlimCSの設計ではモジュール間隙幅を5mm以下として十分な占積率を確保する方針とした。一方、このような狭隘な間隙としたために、遠隔保守には厳しい作業精度を要求することとなった。最近、モジュール間隙での中性子散乱を考慮すると実際のTBRは従来の評価方法で求めるよりも高くなり得ることがわかってきたことから、3次元MCNP解析を実施し、許容されるモジュール間隙幅を定量化した。計算の結果、従来の評価法ではTBRは隣接モジュール間隔に比例して低下することになるが、MCNP解析によれば、実際には隣接間隔2cmまでほとんどTBRの低下はなく、TRBの値自体も約0.5高くなることを明らかにした。これは、ブランケットや遠隔保守に対する設計要求を緩和できることを示す重要な成果である。
When one wants to simply estimate Tritium Breeding Ratio (TBR) using 1D analysis, the TBR may be reduced from a "local" TBR for the breeding zone of a blanket module by multiplying the breeder coverage. The gap between adjoining modules and the frames of the modules are regarded as non-breeding zones. Based on the methodology, the width of the blanket modules gap was determined to be 5 mm or less in the SlimCS DEMO reactor. Contrary to this, recent study revealed that neutrons scattered in the non-breeding zones can enter breeding zones, contributing to tritium production. This means that the estimation method mentioned above tends to underestimate TBR. In order to assess the scattering effect quantitatively, we carried out the 3D Monte Carlo code MCNP-5 calculation. When a values of the TBR compare the MCNP to the previous method, indicating little decrease in TBR for the gap of less than 2 cm. The allowance of the gap will facilitate access of remote handling systems for replacement of the blanket modules.