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Robust and compact design of a 30-MW beam transport line for an accelerator-driven subcritical system

加速器駆動未臨界システムのための堅牢でコンパクトな30MWビーム輸送ラインの設計

Yee-Rendon, B. ; 近藤 恭弘   ; 田村 潤; 中野 敬太   ; 前川 藤夫  ; 明午 伸一郎   

Yee-Rendon, B.; Kondo, Yasuhiro; Tamura, Jun; Nakano, Keita; Maekawa, Fujio; Meigo, Shinichiro

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、マイナーアクチニドなど有害度低減のため、加速器駆動未臨界システム(ADS)の開発を進めている。JAEA提案型のADS(JAEA-ADS)では、30MWの陽子ビームを鉛ビスマス共晶(LBE)核破砕ターゲットに導入し、未臨界炉体系の炉心において中性子を生成する。未臨界体系に陽子を導入するビーム輸送系(BT)は、ビーム窓などの機器に高い熱応力がかからないよう、適切なビーム形状と安定なビームパワーを供給する必要がある。ビーム輸送系は、ビーム損失を軽減し、誤差があっても高い安定性を保ち、かつ輸送系の長さの要求を満たすために、多数のマクロ粒子を追跡して最適化した。本研究では、JAEA-ADSのビーム輸送系の設計とそのビームダイナミクス研究に関して紹介する。

The Japan Atomic Energy Agency accelerator-driven subcritical system (JAEA-ADS) pursues the reduction of nuclear waste by transmuting minor actinides. JAEA-ADS project drives a 30-MW proton beam to a lead-bismuth eutectic (LBE) spallation target to produce neutrons for a subcritical core reactor. To this end, the JAEA-ADS beam transport (BT) must provide a suitable beam profile and stable beam power to the beam window of the spallation target to avoid high-thermal stress in the components, such as the beam window. The beam transport was optimized by tracking a large number of macroparticles to mitigate the beam loss, performance with high stability in the presence of errors, and fulfill the length requirement on the transport. This work presents beam transport design and beam dynamics research for the JAEA-ADS project.

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