核融合原型炉における放射性廃棄物減容化に向けた保守概念研究

Conceptual study of maintenance for fusion DMEO reactor toward reduction of radioactive waste

染谷 洋二; 飛田 健次; 宇藤 裕康; 朝倉 伸幸; 星野 一生; 中村 誠; 坂本 宜照; 徳永 晋介

Someya, Yoji; Tobita, Kenji; Uto, Hiroyasu; Asakura, Nobuyuki; Hoshino, Kazuo; Nakamura, Makoto; Sakamoto, Yoshiteru; Tokunaga, Shinsuke

核融合原型炉の定期保守時に発生する廃棄物を減らすために保守シナリオの検討を行った。交換機器であるブランケットセグメント及びダイバータの重量は、それぞれ、5,630ton(ブランケットモジュール: 1,930ton、バックプレート: 3,700ton)及び990tonである。また、ダイバータカセットの交換を1年周期、ブランケットモジュール及びその後方のバックプレートの交換頻度を3年毎とし、これらをワンススルーで処分すると仮定すると、運転開始から3年後には8,600tonの廃棄物が発生することが分かった。他方、3次元核解析の結果、廃棄物の大半を占めるバックプレートとダイバータカセットボディ(628ton)の弾き出し損傷率は約1dpa/3years及び約1dpa/yearであることを明らかにし、配管などの再溶接箇所に留意して設計を行えば、再利用できる見通しを得た。これらを再利用した場合、廃棄物を68%程度減少できることを示した。これらの評価検討に基づいて放射性廃棄物の管理シナリオを提案した。

We are considering the reduction of radioactive waste which is generated in every replacement of an in-vessel component such as a blanket segment and divertor cassette for fusion DEMO reactor. Main parameters of DEMO reactor are 8.2 m of major radius and 1.35 GW of fusion output. Maintenance scheme is to replace the blanket segment and divertor cassette independently, as the lifetime of them is different. The blanket segment consists of some blanket modules mounted to back-plate. Total weight is estimated to amount to about 5,630 ton (1,930 ton of blanket module, 3,700 ton of back-plate and 990 ton of divertor cassette). The lifetimes of blanket segment and divertor cassette are assumed to be 3 years and 1 year, respectively, 8,600 ton wastes is generated in 3 years. Therefore, there is a concern that a contamination controlled area for the radioactive waste may increase because much the waste is generated in every replacement. In this paper, management scenario is proposed to reduce the radioactive waste. The back-plates and cassette bodies (628 ton) of divertor was reused. As a result of three dimensional neutron transportation code MCNP, the displacement per atom (DPA) of the back-plates of SUS316L was about 0.6 DPA/3years and that of the cassette bodies of F82H was 1.0 DPA/year. Therefore, reusing the back-plates and cassette bodies would be possible, if re-welding points are arranged under neutron shielding. It was found that radioactive waste in 3 years could be reduced by 68%.