Nuclear and thermal feasibility of lithium-loaded high temperature gas-cooled reactor for tritium production for fusion reactors

核融合炉用トリチウムを製造するリチウム装荷高温ガス炉の核熱成立性の検討

後藤 実  ; 奥村 啓介 ; 中川 繁昭  ; 稲葉 良知  ; 松浦 秀明*; 中屋 裕行*; 片山 一成*

Goto, Minoru; Okumura, Keisuke; Nakagawa, Shigeaki; Inaba, Yoshitomo; Matsuura, Hideaki*; Nakaya, Hiroyuki*; Katayama, Kazunari*

高温ガス炉にリチウム化合物を装荷し、Li(n,)反応を用いて核融合炉用燃料であるトリチウムを製造する方法が提案されている。一般的な高温ガス炉の設計においては、過剰反応度を抑制するために、可燃性毒物としてホウ素が炉心に装荷される。本研究では、熱エネルギーとトリチウムの生産を両立するために、リチウムをホウ素の代わりに炉心に装荷することとした。リチウムを装荷した高温ガス炉の成立性を確認するために、核特性値及び燃料温度を計算した。これらの計算結果は設計要求を満たし、熱エネルギーとトリチウムの生産を両立するリチウム装荷高温ガス炉の成立性を確認した。

A High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) is proposed as a tritium production device, which has the potential to produce a large amount of tritium using Li(n,)T reaction. In the HTGR design, generally, boron is loaded into the core as a burnable poison to suppress excess reactivity. In this study, lithium is loaded into the HTGR core instead of boron and is used as a burnable poison aiming to produce thermal energy and tritium simultaneously. The nuclear characteristics and the fuel temperature were calculated to confirm the feasibility of the lithium-loaded HTGR. It was shown that the calculation results satisfied the design requirements and hence the feasibility was confirmed for the lithium-loaded HTGR, which produce thermal energy and tritium.