日本原子力研究所Fusion Neutronics Source(FNS)におけるD-T中性子スカイシャイン実験

西谷 健夫; 落合 謙太郎; 吉田 茂生*; 田中 良平*; 脇坂 雅志*; 中尾 誠*; 佐藤 聡; 山内 通則*; 堀 順一; 高橋 亮人*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 79(3), p.282 - 289, 2003/03

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003825346

核融合炉からのスカイシャインは炉の安全の評価上重要であるが、これまでD-T中性子に対するスカイシャインの実験的評価はほとんどなかった。そこで原研の核融合中性子源FNSを用いてD-T中性子に対するスカイシャインの実験を実施した。FNS第一ターゲット室の天井のスカイシャインの実験用遮蔽ポート(1m1m)を開放し、上空向かって中性子を打ち上げ、散乱中性子及び2次線の分布を線源から 550mまでの範囲で測定した。中性子に対しては、He-3レムカウンタ,BF-3比例計数管、線に対しては、大形NaIシンチレータ検出器及びGe半導体検出器を使用した。測定された中性子線量分布に対し、JENDL-3.2を用いたモンテカルロ計算(MCNP-4B)と比較した結果、230mまでは、実験値とよく一致することがわかった。遠方における差異の原因としてはレムカウンターの感度のエネルギー依存性に問題があると考えている。また空中に打ち上げられた中性子を線上中性子源とみなす解析モデルは150mまでよく実験値を再現することがわかった。本実験においては、2次線による線量は、中性子による線量の1/50であり、MCNPによる計算と良く一致した。以上により、MCNPによる計算はスカイシャインによる線量を十分な精度で評価できることがわかった。

Activation cross section measurement at neutron energy from 13.3 to 14.9MeV using FNS facility

春日井 好己; 池田 裕二郎; 宇野 喜智; 山本 洋*; 河出 清*

JAERI-Research 2001-025, 74 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-025.pdf:2.29MB

D-T中性子源FNSを用いて、エネルギーが13.4MeVから14.9MeVの中性子に対する60反応の放射化断面積を測定した。対象の反応は、(1)おもに希土類核を標的とする32反応,(2)短寿命核(半減期が1秒から20分の)を生成する19反応,(3)9つの(n,n)反応,である。測定値と過去に報告された実験値及び評価値と比較した。また、(n,p)及び(n,)反応については、既に提案されている経験式を用いた値と比較した。また、(n,n)反応の系統性を議論した。

Benchmark experiment on vanadium assembly with D-T Neutrons; Leakage neutron spectrum measurement

Kokooo*; 村田 勲*; 中野 大介*; 高橋 亮人*; 前川 藤夫; 池田 裕二郎

Fusion Technology, 34(3), p.980 - 984, 1998/11

原研FNSにおいて、バナジウム及びバナジウム合金に関するベンチマーク実験を行った。厚さ5~25cmの実験体系にパルス状D-T中性子を入射し、体系から漏洩してくる中性子のエネルギースペクトルを0度及び25度の2つの角度点において飛行時間法により測定した。中性子の検出効率は、ベリリウム及び黒煙からの漏洩中性子スペクトル、Cf-252の核分裂スペクトル、水素の弾性散乱を利用して実験的に、そしてSCINFULコードによる計算も併用して決定した。測定した中性子スペクトルは、MCNP輸送計算コード及びJENDL-3.2,JENDL Fusion File,EFF-3,FENDL/E-1.0の4種の評価済み核データファイルによる計算値と比較した。その結果、すべての計算値は実験値とおおむね一致した。

Nuclear heating measurements for SS-316, copper, graphite, tungsten, chromium, beryllium in a copper centered assembly bombarded with 14 MeV neutrons and analysis

池田 裕二郎; 前川 藤夫; 春日井 好己; 宇野 喜智; A.Kumar*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*; 今野 力; 和田 政行*

Fusion Engineering and Design, 42, p.289 - 297, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(97)00187-7

本研究は、核発熱測定技術の開発によりITER構造材のD-T中性子に対する核発熱実験データを取得し、ITER設計に用いる計算手法及び核データの妥当性を検証することを目的とする。試験した材料はSS-316、銅、黒鉛、タングステン、クロム、ベリリウムで、全核発熱をマイクロカロリメータで、線発熱をTLDで測定した。解析は、計算コードMCNP-4A、KERMAを含む核データとしてJENDL-3.2及びFENDL-1を用いた。実験と計算の比較から次のことが示された。(1)銅、黒鉛、SS-316、クロム、ジルコンは計算と実験は10%以内で一致、(2)ベリリウムは、JENDL、FENDLともに発熱が大きく過少評価、全核発熱についてはJENDLが25%の過少評価、(3)タングステンでは、両ライブラリーとも、全核発熱、発熱両方で30%の過大評価が示された。ベリリウム、タングステンの核データ、特にKERMAの見直しが必要である。

Systematic study on sputtering yields by 14.9MeV neutrons

B.Ye*; 春日井 好己; 池田 裕二郎

JAERI-Research 97-082, 47 Pages, 1997/11

JAERI-Research-97-082.pdf:1.78MB

14.9MeV中性子によって物質からの弾き出される放射性核種のスパッタリング率(弾き出し率)を(n,2n),(n,),(n,p),(n,np)反応を含む57反応について測定した。中性子照射には、DT中性子源である原研FNSを使った。捕集膜の放射能から、スパッタリング率を算出した。今回の測定値は、文献値または理論計算値と比較した。また、それぞれの反応について、換算スパッタリング率(RS)の系統性を調べ、RSは標的核の原子数(Z)を関数とする簡単な経験式RS=Z(aとbは定数)で表すことができることを明らかにした。

A Line D-T neutron source facility for annular blanket experiment; Phase III of the JAERI/USDOE collaborative program on fusion neutronics

中村 知夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 今野 力; 前川 洋; 小迫 和明*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*

Fusion Technology, 19(3), p.1873 - 1878, 1991/05

核融合炉物理用中性子源施設(FNS)において新しく模擬線状線源の実験装置を開発した。これは、日米協力実験計画の第3段階に対するもので、拡がりを持った中性子源と長軸環状の実験体系によって複雑なトーラス形状のブランケット構成をするには、固定した点状源に対し実験系を相対的に運動させる方法をとった。このため特別設計の長尺ターゲットアセンブリーと架台移動設備及びその制御装置を設けた。移動はマイコンで段階状あるいは連続的に行うことが可能で、中性子生成モニター、実験用検出器信号及び架台位置情報を自動的に収集する。本設備で中心部1mにわたり平坦な一次中性子源が実現できた。この設備により非対称なポロイダル方向構成やトロイダル方向に非均質なブランケット系についての実験を進めることが出来るようになった。

FNS高速水冷ターゲットのD-T中性子源特性の実験

池田 裕二郎; 大山 幸夫; 深堀 智生; 前川 洋; 中村 知夫

JAERI-M 88-241, 42 Pages, 1988/12

JAERI-M-88-241.pdf:1.22MB

D-T中性子源は核融合ニュートロニクス実験の基礎でありその特性を明らかにすることは実験及び解析精度を高めるために重要である。核融合ブランケット積分実験のためにFNS加速器の80゜ビームライン端に設置した高速水冷ターゲットアセンブリーは、強い入射重陽子電流による高い生成熱を除去するために複雑かつ密な構造材により構成されている。従ってターゲットから放出される中性子スペクトル及び角度分布は、ターゲット構造によって影響されていることが予想される。このために、一連の積分実績に先立ち中性子源特性の実験を行った。放出中性子の角度分布を水平、垂直及び軸に垂直な面上で放射化法より、また水平面上の角度分布を2重回転台を用いたいNE213検出器によって測定した。