Current activities for research and development on accelerator-driven system in JAEA

原子力機構における加速器駆動核変換システム研究開発に関する最近の活動

菅原 隆徳  ; 西原 健司  ; 武井 早憲   ; 岩元 大樹   ; 大泉 昭人   ; 佐々 敏信   ; 辻本 和文 

Sugawara, Takanori; Nishihara, Kenji; Takei, Hayanori; Iwamoto, Hiroki; Oizumi, Akito; Sasa, Toshinobu; Tsujimoto, Kazufumi

原子力機構では、高レベル放射性廃棄物から分離されるマイナーアクチノイドを核変換することを目的に、加速器駆動核変換システム(ADS)の検討を行っている。ADSは加速器と原子炉を組み合わせたシステムのため、様々な固有の研究開発項目がある。ここでは、より成立性および信頼性の高いADS概念を得るために行われている最新の2つの活動について報告する。成立性については、ビーム窓の設計が重要な課題の一つとなっている。ビーム窓の設計条件を緩和する、すなわち陽子ビーム電流値を下げるため、未臨界度調整機構を導入した炉心概念の検討を行った。その結果、例えば制御棒を導入することにより、陽子ビーム電流値を従来設計の20mAから10mAに下げることができることを示した。信頼性については、ビームトリップ頻度の問題が挙げられる。本研究では、加速器二台構成概念を提案した。この概念に対して、J-PARCリニアックの運転データおよびモンテカルロ法を用いてビームトリップ頻度を評価した。これらの評価の結果、加速器二台構成概念は、より信頼性の高いADS加速器の運転を可能とすることが示された。

The JAEA has investigated an accelerator-driven system (ADS) to transmute minor actinides which will be partitioned from the high level waste. There are various inherent issues for the research and development on the ADS. This study introduces the current two activities to get a feasible and reliable ADS concept. For the feasibility, the beam window design is one of the most important issues. To mitigate the design condition of the beam window, namely to reduce the proton beam current, the subcritical core concepts with subcriticality adjustment mechanism were investigated. As the result, the proton beam current reduced from 20mA to 10mA by the installation of the control rods. For the reliability, the two accelerators concept was proposed and the beam trip frequency was estimated by the J-PARC LINAC data and Monte-Carlo method. Through these investigations, it was confirmed that the two accelerators concept was useful to realize reliable accelerator operation for the ADS.