Calculation of deuteron-induced reaction cross-sections for nuclear transmutation of long-lived fission products

長寿命核分裂生成物の核変換処理に向けた重陽子入射反応断面積の計算

中山 梓介  ; 古立 直也; 岩本 修  ; 渡辺 幸信*

Nakayama, Shinsuke; Furutachi, Naoya; Iwamoto, Osamu; Watanabe, Yukinobu*

原子炉から発生する長寿命核分裂生成物(LLFP)は安定ないし短寿命な核種へと変換することが強く望まれている。こうした中、近年、高エネルギー粒子による破砕反応によってLLFPを核変換処理することが検討されており、いくつかの実験研究からは重陽子による破砕反応断面積が陽子によるものよりも大きいことが明らかにされている。これらの結果は重陽子ビームによるLLFPの核変換処理が陽子ビームによるものよりも有効である可能性を示唆している。他方、我々はこれまでに重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発してきた。DEURACSは元々、重陽子加速器中性子源の設計に資するために開発されてきたが、本研究ではDEURACSをLLFPに対する破砕反応断面積の計算に適用する。実験値との比較を通じ、LLFPの核変換応用へのDEURACSの適用性を議論する。

Long-lived fission products (LLFPs) generated in nuclear reactors are strongly desired to be converted to stable or short-lived nuclides. Recently, it has been considered to transmute LLFPs by spallation reactions with high energy particles, and some experimental studies revealed that spallation reaction cross-sections induced by deuteron are larger than proton-induced ones. These results suggest the possibility that nuclear transmutation of LLFPs using deuteron beams is more efficient than one using proton beams. On the other hand, we have been developing a code system dedicated for deuteron-induced reactions, called DEURACS. DEURACS has been originally developed to contribute to the design of deuteron accelerator neutron sources. In the present study, we apply DEURACS to calculation of deuteron-induced spallation reactions on LLFPs. Through comparison with measured data, the applicability of DEURACS will be discussed.