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The Analytical study of inventories and physicochemical configuration of spallation products produced in Lead-Bismuth Eutectic of Accelerator Driven System

加速器駆動システムの鉛ビスマス共晶合金中に生成する核破砕生成物のインベントリ及び物理化学的組成の分析研究

宮原 信哉*; 大平 直也*; 有田 裕二*; 前川 藤夫; 松田 洋樹 ; 佐々 敏信; 明午 伸一郎  

Miyahara, Shinya*; Ohdaira, Naoya*; Arita, Yuji*; Maekawa, Fujio; Matsuda, Hiroki; Sasa, Toshinobu; Meigo, Shinichiro

鉛ビスマス共晶(LBE)合金は加速器駆動システム(ADS)の核破砕中性子ターゲットや冷却材として用いられ、核破砕生成物として多くの元素が生成するため、その放出および輸送挙動を評価することが重要である。そこで、J-PARCのADSターゲット試験施設(TEF-T)のLBEループについて、LBE中に生成する核破砕生成物のインベントリおよび物理化学的組成について検討した。LBE内の核破砕生成物インベントリは、PHITSコードを使用して評価した。LBE中の核破砕生成物の物理化学的組成は、350$$^{circ}$$C$$sim$$500$$^{circ}$$CのLBE運転温度及びLBE中の酸素濃度10ppb$$sim$$1ppmの条件下、Thermo-Calcコードを用いて計算した。計算の結果、Rb, Tl, Tc, Os, Ir, Pt, Au, Hgの8元素がすべての条件下でLBEに可溶であり、化合物は形成されなかった。Ce, Sr, Zr及びYの酸化物はLBE中でCeO$$_{2}$$, SrO, ZrO$$_{2}$$およびY$$_{2}$$O$$_{3}$$として安定であることが示唆された。

Lead-Bismuth Eutectic (LBE) is used as a spallation neutron target and coolant materials of Accelerator Driven System (ADS), and many kinds of elements are produced as spallation products. It is important to evaluate the release and transport behavior of the spallation products in the LBE. The inventories and the physicochemical composition of the spallation products produced in LBE have been investigated for an LBE loop in the ADS Target Test Facility (TEF-T) in J-PARC. The inventories of the spallation products in the LBE were estimated using the PHITS code. The physicochemical composition of the spallation products in the LBE was calculated using the Thermo-Calc code under the conditions of the operation temperatures of LBE from 350$$^{circ}$$C to 500$$^{circ}$$C and the oxygen concentrations in LBE from 10 ppb to 1 ppm. The calculation showed that the 5 elements of Rb, Tl, Tc, Os, Ir, Pt, Au and Hg were soluble in LBE under the all given conditions and any kinds of compound were not formed in LBE. It was suggested that the oxides of Ce, Sr, Zr and Y were stable as CeO$$_{2}$$, SrO, ZrO$$_{2}$$ and Y$$_{2}$$O$$_{3}$$ in the LBE.

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分野:Nuclear Science & Technology

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