Design and techniques for fusion blanket neutronics experiments using an accelerator-based deuterium-tritium neutron source

大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 前川 藤夫; 前川 洋; 山口 誠哉; 津田 孝一; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; et al.

Fusion Technology, 28(1), p.56 - 73, 1995/08

加速器型14MeV中性子源を用いた工学指向の中性子工学実験体系の考え方を述べる。原研と米国エネルギー省との協力計画で行ったこの実験は幾何学的及び物質的な配置についての考察に基づいて計画した。これらの実験体系の核特性を核融合炉モデルのものと比較し、これらの実験体系とその材料の製作法について述べた。また、これらの実験のためにトリチウム生成率などの核パラメータを測定する種々の技術が開発または導入されたが、これらについて実験誤差などの特徴をお互いに比較検討した。

Measurement techniques for fusion blanket neutronics experiments

大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 前川 藤夫; 前川 洋; 山口 誠哉; 津田 孝一; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 28, p.716 - 723, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0920-3796(94)00311-T

核融合ブランケット中性子工学についての日米共同実験を通じて開発または応用された測定手法について述べ、評価を行なう。これらはトリチウム生成率、中性子スペクトル、反応率、ガンマ発熱である。最も重要な、トリチウム生成率には6つの方法、即ち、2つのオンライン法と3つの液体シンチレーション法そして一つのTLD法が開発・適用された。スペクトルではNE213とガス比例計数管、反応率では放射化反応の組合せが選ばれ、ガンマ発熱では、TLD内挿法とNE213による荷重関数法が適用された。これらの測定誤差はトリチウム生成率で3-5%、スペクトルで5-10%、反応率で3-6%、そしてガンマ発熱で10-20%と見積られた。核融合炉装置での実験適用性では、放射化箔法を除いて、高温高磁場環境に直ちに適用できるものはなく、新しい測定技術の開発が必要である。

Phase IIC experiments of the USDOE/JAERI collaborative program on fusion blanket neutronics; Experiments and analysis of heterogeneous fusion blankets, Volume II: Analysis

中川 正幸; 小迫 和明*; 森 貴正; 大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 山口 誠哉*; 津田 孝一*; 前川 洋; 中村 知夫*; et al.

JAERI-M 92-183, 106 Pages, 1992/12

JAERI-M-92-183.pdf:2.6MB

核融合中性子工学に関する原研/米国エネルギー省協力研究のフェイズIIC実験ではいくつかのブランケット設計にみられる実際的な非均質性をもつブランケットについての積分実験と計算解析が行われた。二つの配置、即ち酸化リチウムとベリリウムの多層系(BEO)および水冷却チャンネル(WCC)体系が採用された。実験の目的は非均質構造周辺てのトリチウム生成率等の予測精度を調べることで、MORSE-DDとMCNPコードが両体系に、DOT3.5/GRTONCLとDOT5.1/RUFFコードがWCC体系に適用された。BEO体系実験では領域別トリチウム生成率の測定値に対して、計算との比(C/E)が原研が0.95-1.05米国が0.98-0.9であり、これまでの実験の傾向と一致した。WCC体系実験ではリチウム6によるトリチウム生成率のC/Eが水冷却チャンネルの周辺で著しく変化した。NE213によって求めたリチウム7によるトリチウム生成率では米国が20-25%大きく、用いた両国の核データの差に原因がある。

Measured characteristics of Be multi-layered and coolant channel blankets; Phase IIC experiments of the JAERI/USDOE collaborative program on fusion neutronics

大山 幸夫; 山口 誠哉; 津田 孝一; 今野 力; 池田 裕二郎; 前川 洋; 中村 知夫; K.Porges*; E.Bennett*

Fusion Technology, 19(3), p.1955 - 1960, 1991/05

核融合中性子工学に関する日米協力実験計画のフェーズIIのシリーズとして、2種類の非均質ブランケットに対して、積分実験を行なった。一つはベリリウムと酸化リチウムを交互に5cm厚で積層したブランケットで、他方は5mm厚のポリエチレン板を薄いステンレス板で覆った模擬水冷却チャネルを3層垂直に挿入したブランケット体系である。両体系に対して、NE213、Li-glassによるトリチウム生成率、及び放射化箔によって反応率の各分布を測定した。非均質の特徴である物質境界では、酸化トリチウムのブロックを直接埋めこんだ領域別法や、Li箔、金箔など極薄サンプルをすき間に挿入することで、ボイドの影響の少ない、位置分解能の良いトリチウム生成率分布、及び反応率分布を得た。中心軸上のトリチウム生成率を積分した局所T増殖比は、ベリリウム多層系の場合、それを含まない場合の40%の増加を示した。

Phase-IIB experiment of JAERI/USDOE collaborative program on fusion blanket neutronics

大山 幸夫; 山口 誠哉; 津田 孝一; 池田 裕二郎; 今野 力; 前川 洋; 中村 知夫; K.G.Porges*; Bennett, E. F.*; R.F.Mattas*

Fusion Technology, 15(2), p.1293 - 1298, 1989/03

原研と米国DOEとの核融合ブランケット中性子工学に関する協力計画に基づいて、PhaseIIB体系による実験を行った。本実験はPhaseIIシリーズ実験の一つで、試験ブランケット領域のみにベリリウムを配したIIA体系対し、中性子源をとりかこむ炭酸リチウム領域内面にもベリリウムを配して反射による入射スペクトルの変化の効果を比較した。

Neutron source and field characteristic measurements for JAERI/USDOE phase-II experiments on fusion blanket neutronics

池田 裕二郎; 今野 力; 大山 幸夫; 山口 誠哉; 津田 孝一; 前川 洋; 中村 知夫; Bennett, E. F.*

Fusion Engineering and Design, 9, p.303 - 308, 1989/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(89)80050-X

日本共同第2段階閉鎖体系における中性子源および場特性実験を放射化法および小型NE213スペクトロメーターを用いて行った。目的は1)中性子源解析計算の検証用データの提供とともに2)、核融合炉を模擬した閉鎖体系での総中性子量の推定および3)、スペクトル評価法の確立にある。その結果、速中性子束はLiOテスト領域表面でほぼターゲットから距離の逆自乗で中心軸に対し対称に分布しているが反射成分を含む低エネルギー中性子はキャビティー内に一様に分布していることが明らかになった。

A Small spherical NE213 scintillation detector for use in N-assembly fast neutron spectrum measurement

大山 幸夫; 田中 俊一; 津田 孝一; 池田 裕二郎; 前川 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 256, p.333 - 338, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(87)90227-0

直径14mmの小型球形NE213液体シンチレーション検出器を製作し、その基本的な特性を調べた。調べた項目は、検出感度の方向性、システムの直線性、ガンマ線に対する発光量、計数率変化による利得の変化等である。システムの較正法として各ガンマ線源によるコンプトンエッヂの半波高値の値をVerbinskiの発光量単位(Naユニット)で決定した。また波形弁別特性として、壁効果を受けた反跳陽子の波形特性をモンテカルロ計算による成分別のレスポンスと比較することで明らかにした。得られた結果は従来の他の報告と比較議論され、本検出器が体系内スペクトロメータとして優れていることが示せれた。

Measured neutron parameters for phase 1 experiments at the FNS facility

前川 洋; 中村 知夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小方 厚; 津田 孝一; 大石 晃嗣*; K.G.Porges*; E.F.Bennett*; T.J.Yule*; et al.

Transactions of the American Nuclear Society, 52, p.109 - 110, 1986/00

原研/米国DOE協同研計画の第1段階実験がFNSを用いて実施された。ブランケット模擬体系はLiOをトリチウム増殖材としたもので、FNSの第1第2ターゲット空間の壁に備えられた貫通孔に設置、回転ターゲットからのD-T中性子を利用し、実験した。実験では基礎となるRNTからの中性子源特性として、エネルギースペクトルや角度分布を測定した。次いで、LiOのみの基準系、種々の第1壁を模擬したFW系、Beによる中性子増信効果を調べるBe系で、実験が行なわれた。最も重要な測定項目であるトリチウム生成率(TPR)はオンライン法として、LiについてはLiグラスシンチレータ、Liに対してはNE213シンチレータで、また、積分法として、LiOペレット及びLiメタルサンプルを用いた液体シンチレーション法で測定した。放射化箔による反応率やNE213及びPRCによるスペクトルも測定した。

Measurements of Tritium Production-Rate Distribution in Simulated Blanket Assemplies at the FNS

前川 洋; 津田 孝一; 井口 哲夫*; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 福本 亨; 関 泰; 中村 知夫

JAERI-M 83-196, 15 Pages, 1983/09

JAERI-M-83-196.pdf:0.62MB

原研に新しい強力なD-T中性子源であるFNSが完成した。模擬核融合炉ブランケット体系中のトリチウム生成率(TPR)分布をFNSを用いて測定した。模擬体系は黒鉛反射体付き酸化リチウム球体系と40cm厚さの酸化リチウム平板体系である。TPRを(A)Dierckxの方法、(B)LifのTLDの自己照射法、(C)LiOの焼結体ペレットによる液体シンチレータ法の3種類で測定した。(B)と(C)は原研で開発した方法である。測定されたTPRの分布は3つの方法の間で良く一致した。(B)と(C)の方法が核融合炉のニュートロニクスの実験で有効であることを示した。実験結果はP.G.Youngの評価したLi(n、n')Tの断面積が妥当であることを示唆した。