核融合DEMO炉でのリチウム燃焼度のTBRへの影響

Effects of lithium burn-up on TBR in DEMO reactor

佐藤 聡; 西谷 健夫; 今野 力  

Sato, Satoshi; Nishitani, Takeo; Konno, Chikara

核融合DEMO炉のブランケットにおいて、トリチウム増殖材であるリチウムは核反応(トリチウム生成反応)により燃焼し、減少する。DEMOブランケット設計(SlimCS、増殖材は90%濃縮LiSiO)を対象に、数値計算(ANISNコード)により中性子輸送計算を行い、1-10年運転後におけるリチウム燃焼度のトリチウム増殖比(TBR)への影響を評価した。中性子壁負荷3MW/m、連続運転の条件でTBRを計算し、1年ごとに原子個数密度を減少させ10年運転後の燃焼度とTBRを求めた。SlimCSブランケット設計では、トリチウム増殖材層は厚さ方向に10層あり、10年運転後のLiの燃焼度は8-80%、Liは3%以下であった。10年運転後のLiのTBRは、第2層では初期値の63%であるが、一方、第4層では初期値に比べて9%増加した。リチウム燃焼度による全TBRの減少は、4年後では1%以下、10年後では4%以下と小さく、リチウム燃焼度によるTBRの影響は大きくないことがわかった。

Lithium in a breeding blanket is burned up through neutron nuclear reactions in fusion DEMO reactors. Effects of decrease of solid breeder materials due to lithium burn-up on tritium breeding ratio (TBR) are not systematically calculated in the past. For the SlimCS blanket design, TBR is calculated taking into account the lithium burn-ups by one dimensional Sn radiation transport calculation code ANISN in this study. The Li burn-ups are 8 - 79% after 10-year operation. TBR due to Li decreases to 40 % of the initial one in some layer, while it increases in some layers. The TBR integrated over all the blanket decreases to around 96% of the initial one. The study makes it clear that the reduction of the TBR due to the lithium burn-up is not so large.