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論文

A Design study on a metal fuel fast reactor core for high efficiency minor actinide transmutation by loading silicon carbide composite material

大釜 和也; 原 俊治*; 太田 宏一*; 永沼 正行; 大木 繁夫; 飯塚 政利*

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(6), p.735 - 747, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

A metal fuel fast reactor core for high efficiency minor actinide (MA) transmutation was designed by loading silicon carbide composite material (SiC/SiC) which can improve sodium cooled fast reactor (SFR) core safety characteristics such as sodium void reactivity worth and Doppler coefficient due to neutron moderation. Based on a 750 MWe metal fueled SFR core concept designed in a prior work, the reactor core loading fuel subassemblies with SiC/SiC wrapper tubes and moderator subassemblies was designed. To improve the reactor core safety characteristics efficiently, three layers of SiC/SiC moderator subassemblies were loaded in the core by replacing 108 out of 393 fuel subassemblies with the moderators. The reactor core with approximately 20 wt% MA-containing metal fuel satisfied all safety design criteria and achieved the MA transmutation amount as high as 420 kg/GWe-y which is twice as high as that of the axially heterogeneous core with inner blanket and upper sodium plenum, and two-thirds of that of the accelerator-driven system.

論文

Problems on neutron production data of Be-9 in TENDL-2017 and -2019 deuteron sub-libraries

権 セロム*; 今野 力; 太田 雅之*; 佐藤 聡*

Annals of Nuclear Energy, 169, p.108932_1 - 108932_7, 2022/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:77.67(Nuclear Science & Technology)

最近、TENDL-2017のアルファ粒子サブライブラリのBe-9の3つのENDFファイルの一つの中性子生成データに問題があることが指摘された。そこで、核融合中性子源A-FNSの核設計で使う可能性のあるTENDL-2017の重陽子サブライブラリのBe-9の3種類のENDFファイルのテストを行った。その結果、中性子生成断面積、生成中性子エネルギースペクトルが3種類のENDFファイル間で大きく異なることを見つけ、その原因も特定した。また、最新のTENDL-2019でTENDL-2017の問題のいくつかは改善されたが、まだ問題が残っていることも明らかにした。

論文

Problems of DPA cross-sections above 20 MeV in FENDL-3.1d found in A-FNS neutronics analysis

権 セロム*; 今野 力; 太田 雅之*; 春日井 敦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(3), p.344 - 351, 2020/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.88(Nuclear Science & Technology)

核融合中性子源A-FNSの設計のためFENDL-3.1dを用いて計算した鉄のDPAエネルギースペクトルで20MeV付近に不自然な凹みが見つかった。この原因を詳細に調べた結果、FENDL-3.1dの$$^{56}$$Feの20MeV近傍の残留核生成収率に問題があり、そのためDPA断面積に不自然な凹みが生じていることを見つけ、このデータを修正することにより、鉄のDPAエネルギースペクトルの20MeV付近の不自然な凹みがなくなることを確認した。さらに、FENDL-3.1dの$$^{56}$$Fe以外核種の20MeV以上のDPA断面積を調べたところ、FENDL-3.1dに入っている70%の核種で同様の問題が起こっていることがわかった。

論文

IRDFF-II; A New neutron metrology library

Trkov, A.*; Griffin, P. J.*; Simakov, S. P.*; Greenwood, L. R.*; Zolotarev, K. I.*; Capote, R.*; Aldama, D. L.*; Chechev, V.*; Destouches, C.*; Kahler, A. C.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 163, p.1 - 108, 2020/01

 被引用回数:55 パーセンタイル:99.69(Physics, Nuclear)

60MeVまでの核分裂炉、核融合炉の中性子計測のための核データであるIRDFF-IIが公開された。このライブラリは、(a)研究炉応用、(b)商業炉の安全性応用、(c)核融合材料開発のための損傷研究、をサポートしている。本論文は、ライブラリの内容、検証プロセスについて述べ、幅広い中性子場でのベンチマークデータを提供している。このライブラリは様々な応用のための中性子計測における国際的な基準データとなることが期待される。

論文

TENDL-2017 benchmark test with iron shielding experiment at QST/TIARA

権 セロム*; 今野 力; 太田 雅之*; 落合 謙太郎*; 佐藤 聡*; 春日井 敦*

Fusion Engineering and Design, 144, p.209 - 214, 2019/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:41.05(Nuclear Science & Technology)

先進核融合中性子源A-FNSの核設計で重要な20MeV以上の核データライブラリ検証のために、QST/TIARAの40MeV, 65MeV準単色中性子入射鉄遮蔽実験を使ってTENDL-2017のベンチマークテストを行った。計算で得られた中性子スペクトルに30MeV付近で不自然な山が生じることが見つかった。この原因を詳細に調べた結果、30MeV中性子入射の$$^{54}$$Fe, $$^{56}$$Fe, $$^{58}$$Feの2次中性子スペクトルデータに問題があり、不自然な山が生じることを明らかにした。同じ問題がTENDL-2017, TENDL-2015, FENDL-3.1dの多くの核種で起こっていることもわかった。

論文

FENDL-3.1b test

今野 力; 権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*

JAEA-Conf 2017-001, p.117 - 122, 2018/01

FENDL-3の修正版FENDL-3.1bが2015年10月に公開された。そこで、以前IAEAに報告したFENDL-3の問題に対し、FENDL-3.1bの中性子入射データのテストを行った。20MeV以上のMATXSファイルの問題はFENDL-3をNJOY2012.50で処理することにより修正された。KERMA係数とDPA断面積については、IAEAは$$^{15}$$Nの捕獲反応の間違っているQ値を修正し、NJOY2012.50でKERMA係数とDPA断面積を再計算した。異常に大きいガス生成断面積を除いて、多くのKERMA係数とDPA断面積は良くなっていることを確認した。しかし、ガス生成データのNJOYでの処理に新たな問題が見つかり、その原因がNJOYのバグにあることを指摘した。また、IAEAでの$$^{116}$$Snと$$^{117}$$SnのNJOYでの処理トラブルについても調べ、NJOYの修正ファイルの一つがこのトラブルを引き起こしていることを特定した。

論文

ENDF/B-VIII$$beta$$2 benchmark test with shielding experiments at QST/TIARA

権 セロム*; 今野 力; 太田 雅之*; 佐藤 聡*; 落合 謙太郎*

JAEA-Conf 2017-001, p.123 - 128, 2018/01

ENDF/B-VIIIの$$beta$$版, ENDF/B-VIII$$beta$$2、が2016年8月に公開された。そこで、量子科学技術研究開発機構TIARAでの40及び65MeV中性子入射鉄、コンクリート遮蔽実験でのENDF/B-VII.1の$$^{16}$$Oと$$^{56}$$Feに起因する過大評価の問題がENDF/B-VIII$$beta$$2で改善したかどうかを調べた。ENDF/B-VIII$$beta$$2のACEファイルをNJOY2012.50コードで作り、MCNP-5コードで解析を行った。比較のため、ENDF/B-VII.1, FENDL-3.1bとJENDL-4.0/HEを用いた解析も行った。その結果、以下のことがわかった; (1)$$^{56}$$Feに起因する約40MeVの中性子の大幅な過大評価は改善された、(2)$$^{56}$$Feに起因する約65MeVの中性子の過大評価も若干改善されたが、FENDL-3.1bよりは悪かった、(3)$$^{16}$$Oに起因する中性子の大幅な過大評価は改善されなかった。これらの結果を考慮して、ENDF/B-VIIIの最終版は作られるべきである。

論文

Benchmark experiment on copper with graphite by using DT neutrons at JAEA/FNS

権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*

Fusion Engineering and Design, 124, p.1161 - 1164, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.34(Nuclear Science & Technology)

磁場閉じ込め式核融合炉システムの超伝導コイルやIFMIF加速器中性子源でよく使われる銅の核データベンチマーク実験を原子力機構の核融合DT中性子源FNSで実施したが、閾反応以外の結果で計算値が実験値を大きく過小評価しており、共鳴領域で銅核データの弾性散乱、捕獲反応断面積に問題がある可能性を指摘した。そこでグラファイト付銅実験体系を提案し、低エネルギー成分を増やした入射中性子場を設けて新ベンチマーク実験を実施した。放射化箔を用いて反応率を測定し、この実験解析をMCNPコード、最新の核データライブラリーを用いて行った。しかし、未だに低エネルギー中性子に感度を有する反応の反応率は計算値が実験値を大幅に過小評価した。銅核データの詳細検討より、前回試験的に作成した修正核データを用いることでこの過小評価の解消できることを明らかにした。この結果で低エネルギー中性子成分が多い中性子場でもこの断面積の修正の妥当性を確認できた。

論文

Lead benchmark experiment with DT neutrons at JAEA/FNS

権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*

Fusion Science and Technology, 72(3), p.362 - 367, 2017/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:33.63(Nuclear Science & Technology)

鉛は核融合炉システムで中性子増倍、トリチウム増殖及び冷却材の候補材料である。更に$$gamma$$線の遮蔽材でもあり、IFMIF加速器中性子源ではビームダンプ、機器の遮蔽への使用が期待されている。7年前に鉛の核データベンチマーク実験を原子力機構のDT中性子源FNSで実施したが、低エネルギー中性子に感度を有する反応の結果に実験室壁等の散乱によるバックグランド中性子の影響が含まれていた。そこでバッググランド中性子を吸収する酸化リチウムで囲んだ鉛実験体系で新たなベンチマーク実験を実施した。放射化箔を用いて反応率を測定し、この実験解析をMCNPコード、最新の核データライブラリーを用いて行った。7年前に測定できなかった低エネルギー中性子に感度を有する反応の反応率の測定には成功したものの、全ての反応率結果で鉛体系表面からの距離とともにどの核データライブラリーを用いた計算値も実験値を過小評価する傾向が見られた。鉛核データの詳細検討により計算値の過小評価原因として考えられる核データ間の差を指摘した。

論文

Important comments on KERMA factors and DPA cross-section data in ACE files of JENDL-4.0, JEFF-3.2 and ENDF/B-VII.1

今野 力; 多田 健一; 権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*

EPJ Web of Conferences, 146, p.02040_1 - 02040_4, 2017/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:92.99

これまでに核データライブラリーの公式のACEファイルに内蔵されている多くの核種のKERMA係数、DPA断面積が以下の理由で異なっていることを指摘してきた。(1)核データの誤り、(2)NJOYのバグ、(3)非常に大きなヘリウム生成断面積、(4)mf6 mt102データ、(5)2次粒子のエネルギー角度分布データがないこと。今回、JENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2のKERMA係数, DPA断面積をより詳細に調べた。その結果、核データリブラリー間でのKERMA係数、DPA断面積の差の新たな原因を見出した。新たな原因は、以下に分類される。2次荷電粒子データがないこと、2次$$gamma$$線データがないこと、妥当でない2次$$gamma$$線スペクトル、妥当でない粒子生成収率、捕獲反応をmf12-15 mt3データに格納すること。これらの原因のいくつかはNJOYコードが対応していないことによると思われる。問題のあるJENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2のACEファイルは本研究をもとに改訂すべきである。

論文

JENDL-4.0/HE benchmark test with concrete and iron shielding experiments at JAEA/TIARA

今野 力; 松田 規宏; 権 セロム*; 太田 雅之*; 佐藤 聡*

EPJ Web of Conferences, 153, p.01024_1 - 01024_6, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.58

2015年11月に公開されたJENDL-4.0/HEの中性子入射データベンチマークテストとして、原子力機構TIARAでの40MeV、65MeV準単色中性子によるコンクリートと鉄の遮蔽実験の解析を行った。解析には、モンテカルロコードNCNP-5とNJOY2012で作成したJENDL-4.0/HEのACEファイルを用いた。その結果、JENDL-4.0/HEを用いた計算はコンクリート遮蔽実験をよく再現するものの、鉄遮蔽実験を過小評価することがわかった。核データを詳細に調べた結果、JENDL-4.0/HEの$$^{56}$$Feの弾性散乱外断面積が65MeV付近で大きく、これが鉄遮蔽実験での過小評価の原因であると考えられる。

論文

Benchmark experiment on molybdenum with graphite by using DT neutrons at JAEA/FNS

太田 雅之*; 権 セロム*; 佐藤 聡*; 今野 力; 落合 謙太郎*

Fusion Engineering and Design, 114, p.127 - 130, 2017/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

日本が検討している核融合中性子源のターゲットシステム構造材料として用いられる予定のSUS316Lには、数%のモリブデンが含まれている。以前モリブデンの核データベンチマーク実験を原子力機構の核融合DT中性子源FNSで実施し、数100eV以上のエネルギー領域における問題点を指摘してきた。今回さらに、グラファイトで囲んだ新たな実験体系を提案し、より低エネルギーまで検証可能なベンチマーク実験を実施した。放射化箔と小型核分裂計数管を用いて反応率と核分裂を測定し、モンテカルロ計算コードMCNPと最新の核データライブラリーを用いた計算と比較を行い、$$^{95}$$Moの45eV付近の共鳴のテール部分の(n,$$gamma$$)断面積を過小評価している可能性を示した。

論文

New remarks on KERMA factors and DPA cross section data in ACE files

今野 力; 佐藤 聡; 太田 雅之; 権 セロム; 落合 謙太郎

Fusion Engineering and Design, 109-111(Part B), p.1649 - 1652, 2016/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:54.58(Nuclear Science & Technology)

今回、最新の核データJENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2, FENDL-3.0の公式のACEファイルにあるKERMA係数, DPA断面積を詳細に調べたところ、以下の問題点を見つけた。(1)核データの誤りやNJOYコードのバグにより、低エネギー中性子でエネルギーが小さくなるにつれてKERMA係数, DPA断面積が大きくならない。(2)低エネルギー領域で非常に大きなヘリウム生成断面積により非常に大きなKERMA係数, DPA断面積になる。(3)NJOYコードはFile12-15ではなくFile6に捕獲反応の$$gamma$$線データが入っていると正しく処理できないようである。(4)運動学的手法のKERMA係数は、2次粒子の詳細なデータがないと正しくない。本研究をもとにこれらの問題を解決すべきである。

論文

iBNCT用線形加速器のビームコミッショニング

内藤 富士雄*; 穴見 昌三*; 池上 清*; 魚田 雅彦*; 大内 利勝*; 大西 貴博*; 大場 俊幸*; 帯名 崇*; 川村 真人*; 熊田 博明*; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1244 - 1246, 2016/11

いばらき中性子医療研究センターのホウ素中性子捕獲療法(iBNCT)システムは線形加速器で加速された8MeVの陽子をBe標的に照射し、中性子を発生させる。この線形加速器システムはイオン源, RFQ, DTL, ビーム輸送系と標的で構成されている。このシステムによる中性子の発生は2015年末に確認されているが、その後システムの安定性とビーム強度を共に高めるため多くの改修を施した。そして本格的なビームコミッショニングを2016年5月中旬から開始する。その作業の進展状況と結果を報告する。

論文

New integral experiments for a variety of fusion reactor materials with DT neutron source at JAEA/FNS

佐藤 聡*; 権 セロム*; 太田 雅之*; 落合 謙太郎*; 今野 力

Proceedings of 26th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2016) (CD-ROM), 8 Pages, 2016/10

約20年前に核融合炉材料の核データライブラリーの検証を目的として、JAEA/FNSのDT中性子源を用いてタングステン, バナジウム 銅の積分実験を行い、低エネルギー中性子に感度を有する測定値を計算値が大きく過小評価することを報告した。この計算の過小評価の原因として実験室の壁からの散乱中性子が考えられたため、今回、散乱中性子を吸収する酸化リチウムでこれらの体系の周りを囲んだ実験体系を用いて新たな積分実験を行った。また、モリブデンとチタンについても同様の積分実験を行った。これらの実験の解析をMCNP5-1.40とENDF/B-VII.1, JEFF-3.2, JENDL-4.0を用いて行った。その結果、以前のタングステン, バナジウム積分実験において見られた計算の過小評価は今回大幅に改善し、タングステンとバナジウムの核データに問題がないことがわかった。一方、銅積分実験での計算の過小評価はあまり改善されず、モリブデン, チタン積分実験でも計算値と実験値の一致は悪かった。核データの部分的変更も含む詳細な実験解析を行い、銅, モリブデン, チタンの核データの問題点を明らかにした。

論文

Some comments on KERMA factors and DPA cross-section data in ACE and MATXS files of JENDL-4.0

今野 力; 権 セロム; 太田 雅之; 佐藤 聡

JAEA-Conf 2016-004, p.233 - 238, 2016/09

JENDL-4.0の公式のACE、MATXSファイルに入っているKERMA係数、DPA断面積をENDF/B-VII.1, JEFF-3.2のデータと比較し、多数の核種で違いがあることが見つかった。この違いの原因として以下が考えられる;(1) NJOYコードのバグ、(2)異常に大きいヘリウム生成断面積、(3)核データの$$gamma$$生成データの形式、(4)詳細な2次粒子データ(エネルギー角度分布データ)がない。本研究をもとに、問題のあるJENDL-4.0のACE, MATXSファイルは修正する必要がある。

論文

A Simple method for modification of capture reaction and elastic scattering nuclear data in analyses of nuclear data benchmark experiments

今野 力; 権 セロム; 太田 雅之; 佐藤 聡

JAEA-Conf 2016-004, p.239 - 242, 2016/09

ベンチマーク実験の解析で計算値と実験値の差の原因を特定するために、ある核種の核データの一部を変更し、それをNJOYで処理して計算に使うことがある。しかし、共鳴データのある1MeV以下の捕獲反応、弾性散乱データを変更することは簡単ではない。そこで、NJOYで共鳴データから作られた捕獲反応、弾性散乱断面積データを使う簡単な方法を考案した。この方法を原子力機構FNSの銅、モリブデンベンチマーク実験に適用し、この方法が非常に有効であることを確認した。

論文

Problems on FENDL-3.0

今野 力; 太田 雅之; 権 セロム; 落合 謙太郎; 佐藤 聡

JAEA-Conf 2015-003, p.131 - 136, 2016/03

原子力機構FNS, TIARA, 大阪大学OKTAVIANの積分実験を用いてFENDL-3.0の中性子入射データのベンチマークテストを行ってきた。また、簡単な計算モデルを用いて、FENDL-3.0のMATXSファイルのテストも実施し、更に、FENDL-3.0のACE、MATXSファイルに入っている核発熱定数、損傷断面積データを他の核データライブラリーのデータと比較した。その結果、FENDL-3.0に以下の問題があることが判明した。(1) FENDL-3.0の$$^{16}$$Oの20MeV以上のデータは修正が必要。(2) FENDL-3.0の多くのMATXSファイルには弾性散乱外反応のエネルギー角度分布データが入っていない。(3) FENDL-3.0のACE、MATXSファイルに入っている核発熱定数、損傷断面積データのいくつかは修正が必要。

論文

JENDL/HE-2007 benchmark test with iron shielding experiment at JAEA/TIARA

今野 力; 太田 雅之; 権 セロム; 落合 謙太郎; 佐藤 聡

JAEA-Conf 2015-003, p.125 - 130, 2016/03

2013年の核データ研究会で、FENDL-3.0とJENDL/HE-2007の妥当性検証のために原子力機構TIARAでの40及び65MeV中性子入射の鉄、コンクリート遮蔽実験の解析を報告し、JENDL/HE-2007を用いた解析は、65MeV中性子入射の鉄遮蔽実験の実験データ及びFENDL-3.0を用いた解析を過小評価することを指摘した。今回、この過小評価の原因を詳細に調べた。その結果、この過小評価の原因が、JENDL/HE-2007の$$^{56}$$Feの弾性散乱外反応断面積が大きすぎることにあることを明らかにした。JENDL/HE-2007の$$^{56}$$Feの弾性散乱外反応断面積は修正する必要がある。

論文

New nuclear data group constant sets for fusion reactor nuclear analyses based on FENDL-2.1

今野 力; 太田 雅之; 権 セロム; 落合 謙太郎; 佐藤 聡

JAEA-Conf 2015-003, p.137 - 141, 2016/03

核融合炉の核解析のために、FENDL-2.1からFusion-J3とFusion40形式の新しい2つの炉定数セットFUSION-F21.175 (中性子175群, $$gamma$$線42群, P5近似)とFUSION-F21.42 (中性子42群, $$gamma$$線21群, P5近似)をTRANSXコードで作成した。物質は、H-1, H-2, He-3, He-4, Li-6, Li-7, Be-9, B-10, B-11, C-12, N-14, O-16, F-19, Na-23, Mg, Al-27, Si, P-31, S, K, Ca, Ti, V-51, Cr, Mn-55, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb-93, Mo, Cd, W, Pb, Bi-209, Cl, Ta-181, Sn及びGaの40。また、核発熱定数、損傷断面積、ヘリウム生成断面積等も整備した。これらの炉定数セットは自己遮蔽の補正がされていないことに注意する必要がある。これらの炉定数セットを用いたテスト計算を行い、問題がないことを確認した。

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