Availability analysis for the 30-MW proton linac of the JAEA-ADS project

JAEA-ADSプロジェクトの30MW陽子リニアックにおける駆動率の解析

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)は、加速器駆動未臨界システム(ADS)を提案している。この基本コンポーネントの1つとして、30MWの陽子線形加速器(リニアック)を設計している。ADSの加速器には、未臨界原子炉構造の停止に伴う熱応力回避のために、非常に高い信頼性と可用性が要求される。加速器の信頼性および駆動率評価では、設計におけるラティスの脆弱性を見出し、要求される運転を満足できる冗長構成を持つことと、これらの評価が必須となる。本研究では、信頼性ブロック図(RBD)法を適用し、候補となる様々なリニアック構成における平均故障間隔(MTBF)を計算で評価した。対象とする構成は、全リニアック直列構成、低エネルギー部のホットスタンバイ構成、及び高エネルギー部のk-out-nの冗長性を持つ構成とした。本検討では、リニアックのラティスを構成する空洞と磁石の詳細な配置を考慮した。本報告では、高い信頼性を得るリニアックの構成モデルおよびそのMTBFの結果に関し報告するとともに、必要な稼働率に向けた運転方法に関して議論する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is designing a 30-MW proton linear accelerator (linac) as one of the fundamental components for its accelerator-driven subcritical system (ADS) project. ADS accelerators demand extremely high reliability and availability to avoid thermal stress in the subcritical reactor structures. Thus, reliability and availability assessments of the accelerator are mandatory to detect weakness in the lattice designed and evaluate redundancy configurations to fulfill the demanded operation. This study applied the Reliability Block Diagrams (RBD) method to calculate the Medium Time Between Failures (MTBF) for different linac configurations: all the linac's elements in a series configuration and a combination of hot-standby for the low-energy section of the linac and k-out-n redundancy for the high-energy part. The estimation considered the detailed arrangement of the cavities and magnets that compose the linac lattice. In this report, we describe the reliability model of the JAEA-ADS linac, report the MTBF results, and point out the potential route toward operating with the required availability.