Research and development activities for accelerator-driven system in JAEA

原子力機構における加速器駆動未臨界システムの研究開発活動

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

Sugawara, Takanori; Takei, Hayanori; Iwamoto, Hiroki; Oizumi, Akito; Nishihara, Kenji; 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ため、加速器駆動未臨界システムの検討を行っている。ADSの研究開発には幾つもの固有の課題があり、本発表では実現性および信頼性が高いADS概念を実現するための2つの活動について紹介する。実現性については、加速器と未臨界炉の境界となるビーム窓の設計が大きな課題の一つである。このビーム窓の設計条件を緩和するため、未臨界度調整機構の導入を検討した。この炉心概念を対象として、粒子輸送, 熱流動, 構造解析の連成解析を行い、より実現性の高いビーム窓概念を提示した。信頼性に関しては、ビームトリップがADS固有かつ深刻な課題となっている。過去の検討では、既存の加速器の運転データをもとに、ADS用加速器のビームトリップ頻度を評価した。このビームトリップ頻度を改善するため、本検討では多重加速器概念を提案し、そのビームトリップ頻度を評価した。その結果、多重加速器概念は、より信頼性の高いADSプラントの運転を実現できることが示された。

The Japan Atomic Energy Agency (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. The recent two activities to realize a feasible and reliable ADS concept are introduced in this paper. For the feasibility, the design of a beam window which is a boundary of the accelerator and the subcritical core, 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 concept with subcriticality adjustment rods were investigated. For the reliability, the beam-trip is the inherent and serious issue for the ADS design because it induces rapid temperature change to coolant and structures in the subcritical core. To improve the beam-trip frequencies, a double-accelerator concept was proposed and its beam-trip frequency was estimated.