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Estimation of decay heat in fusion DEMO reactor

核融合原型炉における崩壊熱評価

染谷 洋二; 飛田 健次

Someya, Yoji; Tobita, Kenji

核融合炉の崩壊熱評価は安全性の観点からも重要であることから、核融合炉の崩壊熱の評価を行った。炉形状はSlimCSを参考にし、主要機器であるインボードブランケット,アウトボードブランケット、及びダイバータに対して、放射化計算コードACT-4を用いて計算を行った。運転停止直後の崩壊熱は短寿命核種が支配的であり、半減期より長く照射(運転)するとその核種は飽和することから中性子束に依存する。これより、核融合出力を低下させることは崩壊熱の減少に有効である。他方、高い崩壊熱を発生するWにおいて起因となる反応は$$^{187}$$W(n, $$gamma$$)$$^{187}$$Reである。つまり、熱中性子の減少を考慮した設計を行えば、崩壊熱の減少が有効である。今回の解析において、核融合炉の崩壊熱を減少させる方法としては、(1)核融合出力の低減及び(2)熱中性子低減を考慮した設計であるとわかった。(1)に関しては、崩壊熱の減少とTBRの向上という利点がある。一方、(2)に関しては崩壊熱とTBRはトレードオフ関係にある。最後に(1)と(2)の関係を定量的に評価し、核融合炉の崩壊熱を評価する。

Decay heat of activated materials is important in safety of fusion DEMO reactor. Effects of decay heat for main components of the SlimCS DEMO reactor are studied. The main reactor components consist of the inboard (IB) and outboard (OB) blanket modules, and divertor. The decay heats of IB blanket, OB blanket and divertor are calculated by a design code for radioactive, ACT-4. The dominant radioactive nuclide determining the decay heat is short-lived nuclide at the immediately after the shutdown of operation. Therefore, the decay heat depends in a large part on neutron flux after the shout down. On the other hand, the dominant reaction determining the decay heat is (n, $$gamma$$) reaction. When thermal neutron is decreased, the decay heat is decreased in the blanket and divertor. Methods of reducing the decay heat are (1) decreased thermal neutron and (2) decreased the fusion power. Finally, a detailed estimation of between (1) and (2) is discussed from view point of fusion DEMO reactor.

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