Design and burn-up analyses of new type holder for silicon neutron transmutation doping

新型シリコン照射ホルダーの設計及び燃焼解析

米田 政夫   ; 新居 昌至 ; 玉井 和夫*; 川崎 幸三*

Komeda, Masao; Arai, Masaji; Tamai, Kazuo*; Kawasaki, Kozo*

研究用原子炉JRR-3におけるシリコン照射において、シリコンインゴットを均一に照射するためのシリコン照射ホルダーの設計・製作及び燃焼解析を行った。新型シリコン照射ホルダーでは、アルミニウムと中性子吸収材であるBCからなる合金を用いることにより、軸方向の中性子束分布の均一化を図っている。しかし、中性子吸収材を用いることにより、長期使用時のフィルター性能の低下が懸念される。本研究により、800時間の照射では、ドーピング分布の変化がほとんど表れないことが分かった。ホルダーの寿命は、フィルターの性能低下以外に、ホルダーに含まれる不純物の放射化量で決まり、それは数百時間と推定される。不純物の放射化が問題となる照射時間の範囲では、ドーピング反応の分布は問題とはならないことが分かった。長期間照射で用いても安定した均一性を維持しており、ドーピング反応の軸方向の差異は、1600時間照射では1.08、4000時間照射では1.18であった。この新型ホルダーを用いることにより、従来のホルダーを用いることに比べて1.7倍の増産が期待されている。

We designed and fabricated a new type holder that achieved uniform doping under long-term use at JRR-3. The new type holder uses an aluminum alloy and BC particles as filter materials to ensure uniform vertical flux distribution. Although the amount of filter material decreases with long-term use, it was found that the doping distribution did not change by much until 800 h. The lifetime of the new type holder (of the order of hundreds of hours) depends mainly on the amount of trapped radioactive isotopes. This indicates that the decrease in filtering ability over the filter's lifetime is not significant. The filtering ability remains stable for a long time, and the difference in the vertical doping distribution is 1.08 at 1600 h and 1.18 at 4000 h. The irradiation efficiency is expected to increase by 1.7 times when using the new type holder.