Development and validation of analysis code for spallation products behavior in LBE coolant system of ADS comparing with the distribution data in MEGAPIE spallation target

宮原 信哉*; 有田 裕二*; 中野 敬太; 前川 藤夫; 佐々 敏信; 大林 寛生; 武井 早憲

Nuclear Engineering and Design, 403, p.112147_1 - 112147_17, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2022.112147

通常運転時と事故時の両方の場合における放射線障害の安全性研究のために、加速器駆動システム(ADS)の鉛ビスマス共晶(LBE)冷却システムにおけるポロニウム210を含む核破砕生成物(SP)のインベントリと放出および輸送挙動を評価することが重要である。福井大学と日本原子力研究開発機構(JAEA)は、多様な運転状況におけるADSのLBE冷却システム内のSPの時間依存挙動を予測するコンピューター解析コードTRAIL(Transport of Radionuclides In Liquid metal systems)を開発している。LBE冷却材中の放射性SPと安定SPの両方のソースタームが入力として与えられ、放射性SPの放射性崩壊連鎖モデルがコードに実装され、SPの移動性が評価される。本論文では、最近のコード開発の進捗状況と検証結果を、MEGAPIE破砕ターゲットにおける揮発性SPの分布データと比較して示す。

The Analytical study of inventories and physicochemical configuration of spallation products produced in Lead-Bismuth Eutectic of Accelerator Driven System

宮原 信哉*; 大平 直也*; 有田 裕二*; 前川 藤夫; 松田 洋樹; 佐々 敏信; 明午 伸一郎

Nuclear Engineering and Design, 352, p.110192_1 - 110192_8, 2019/10

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2019.110192

鉛ビスマス共晶(LBE)合金は加速器駆動システム(ADS)の核破砕中性子ターゲットや冷却材として用いられ、核破砕生成物として多くの元素が生成するため、その放出および輸送挙動を評価することが重要である。そこで、J-PARCのADSターゲット試験施設(TEF-T)のLBEループについて、LBE中に生成する核破砕生成物のインベントリおよび物理化学的組成について検討した。LBE内の核破砕生成物インベントリは、PHITSコードを使用して評価した。LBE中の核破砕生成物の物理化学的組成は、350C500CのLBE運転温度及びLBE中の酸素濃度10ppb1ppmの条件下、Thermo-Calcコードを用いて計算した。計算の結果、Rb, Tl, Tc, Os, Ir, Pt, Au, Hgの8元素がすべての条件下でLBEに可溶であり、化合物は形成されなかった。Ce, Sr, Zr及びYの酸化物はLBE中でCeO, SrO, ZrOおよびYOとして安定であることが示唆された。

Research and development program on accelerator driven subcritical system in JAERI

辻本 和文; 大井川 宏之; 大内 伸夫; 菊地 賢司; 倉田 有司; 水本 元治; 佐々 敏信; 西原 健司; 斎藤 滋; 梅野 誠*; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

原研では、マイナーアクチノイド等の放射性廃棄物を核変換することを目指した加速器駆動核変換システム(ADS)の開発を進めている。ADSの工学的成立性検証に必要な知見と要素技術を得ることを目的に、原研では2002年から総合的な研究開発プログラムを実施してきた。2005年までのプログラム第1期では、原研が主導して多くの研究所,大学,企業が参加して、以下に示すADS特有の3つの技術分野にわたって、研究開発を進めてきた。(1)超伝導線形加速器,(2)核破砕ターゲット及び炉心冷却材としての鉛ビスマス共晶合金技術,(3)未臨界炉心の設計と炉物理。本報告では、プログラムの概要及び得られた成果についてまとめる。

Research and development program on accelerator driven system in JAERI

大井川 宏之; 大内 伸夫; 菊地 賢司; 辻本 和文; 倉田 有司; 佐々 敏信; 高野 秀機; 西原 健司; 斎藤 滋; 二川 正敏; et al.

Proceedings of GLOBAL2003 Atoms for Prosperity; Updating Eisenhower's Global Vision for Nuclear Energy (CD-ROM), p.1374 - 1379, 2003/00

原研は、マイナーアクチニドと長寿命核分裂生成物といった放射性廃棄物を核変換することを目指した加速器駆動システム(ADS)の開発を進めている。ADSの工学的成立性検証に必要な知見と要素技術を得ることを目的に、原研では2002年より総合的な研究開発プログラムを開始した。プログラムの第1期は3年間の予定であり、原研が主導して多くの研究所,大学,企業が参加している。研究開発項目は、以下に示すADS特有の3つの技術領域にわたっている。(1)超伝導線形加速器,(2)核破砕ターゲット及び炉心冷却材としての鉛ビスマス共晶合金技術,(3)未臨界炉心の設計と炉物理。本報告では、プログラムの概要及び予備的な結果についてまとめる。

加速器核変換システム用核破砕ターゲットからの核破砕生成物の放射能と毒性評価

西原 健司; 佐々 敏信

JAERI-Research 2001-015, 33 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-015.pdf:1.34MB

加速器駆動核変換システムにおいて、源となる中性子を生成する核破砕ターゲットとして、ナトリウム冷却型システムでは固体タングステンターゲットを、鉛-ビスマス液体合金冷却型システムでは鉛-ビスマス冷却材をそのままターゲットとして用いている。これらのターゲット、冷却材及び陽子ビーム窓から発生する核破砕生成物(SP)の収率,運転中及び冷却中の放射能,毒性を評価しておくことはシステムの運転あるいは使用済みターゲットの管理を検討するために必要である。今回、NMTC/JAERI97とCHAIN-SPを用いてこの評価を行った。燃焼計算システムABC-SCを用いて炉内中性子によるターゲットの放射化についても評価した。

Proceedings of the 3rd Workshop on Neutron Science Project; Science and Technology in the 21st Century opened by Intense Spallation Neutron Source, March 17 and 18, 1998, JAERI, Tokai, Japan

中性子科学計画室

JAERI-Conf 99-003, 215 Pages, 1999/03

JAERI-Conf-99-003.pdf:14.79MB

平成10年3月17,18日に東海研において、「中性子科学研究計画」の進捗状況についての報告と本計画に関連して研究所内外の専門家との議論を行うために、第3回「中性子科学研究計画」に関するワークショップを開催した。本論文集は、ワークショップ後に投稿された論文等を編集したものである。

Conceptual design study on proton accelerator-driven transmutation system

西田 雄彦; 滝塚 貴和; 佐々 敏信; 高田 弘; 明午 伸一郎

Proc. of ASMEJSME 4th Int. Conf. on Nuclear Engineering 1996 (ICONE-4), 2, p.461 - 468, 1996/00

オメガ計画に従って、陽子加速器駆動型消滅処理システムの研究を推進している。このシステムは、主として高速核分裂反応によりマイナアクチナイド(MA)を消滅するが、未臨界システムのため、設計の自由度や核的安全性において期待できる。固体燃料型システムはアクチナイド金属燃料炉心と核破砕ターゲットからなり、中性子実効増倍係数0.9をもち、1.5GeV、39mAの陽子ビームで運転する時、年に250kgのMAを消滅すると共に、加速器を駆動するのに充分な240MWの電力を発生する。液体燃料型システムは特定の核破砕ターゲットのない単純な炉心構造で、MA溶融塩やMA融体合金が還流しており、金属燃料炉心と同程度の性能を持つ他、MA等の添加や反応生成物の除去がオンラインでできる可能性を持っている。これら原研型加速器駆動型消滅処理専用システム概念の最近の研究成果について報告する。

原子核スポレーション反応シミュレーションコード開発と1次スポレーション生成物の計算

西田 雄彦; 中原 康明; 筒井 恒夫

JAERI-M 86-116, 65 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-116.pdf:1.63MB

加速器による高速陽子がタ-ゲットに打ち込まれた時に起こる反応を、核物理的素過程の面から研究するために、原子核スポレ-ション反応(核内カスケ-ド+粒子蒸発and/or核分裂)シュミレ-ションコ-ドNUCLEUSを開発した。このコ-ドの計算結果は、多重散乱効果の無視できるような薄いタ-ゲットの原子核実験デ-タと直接比較でき、計算モデルの改良やパラメ-タの値の精度向上に資する。予備的な解析として、タ-ゲット核種が天然ウラン、鉛、及び銀で入射陽子のエネルギ-が 0.5,1,2,3,GeVの場合について計算を行なった。原子核スポレ-ション反応の結果、放出される粒子の数や残留生成核分布は、核種によらず 概して2GeV以上で飽和する傾向を示した。また、1次生成物では短寿命核種が多いという結果が得られた。

The Analytical prediction of inventories and physicochemical composition of spallation products produced in Lead-Bismuth Eutectic of Accelerator Driven System

宮原 信哉*; 有田 裕二*; 大平 直也*; 佐々 敏信; 前川 藤夫; 松田 洋樹

no journal, , 

鉛ビスマス共晶(LBE)合金は加速器駆動システム(ADS)の核破砕中性子ターゲットや冷却材として用いられ、核破砕生成物として多くの元素が生成するため、その放出および輸送挙動を評価することが重要である。そこで、J-PARCのADSターゲット試験施設(TEF-T)のLBEループについて、LBE中に生成する核破砕生成物のインベントリおよび物理化学的組成について検討した。LBE内の核破砕生成物インベントリは、PHITSコードを使用して評価した。LBE中の核破砕生成物の物理化学的組成は、350C500CのLBE運転温度及びLBE中の酸素濃度10ppb1ppmの条件下、Thermo-Calcコードを用いて計算した。計算の結果、Hg, Tl, Au, Os, Tcの5元素がすべての条件下でLBEに可溶であり、化合物は形成されなかった。Ce, Zr及びYの酸化物はLBE中でCeO, ZrOおよびYOとして安定であることが示唆された。

MEGAPIEターゲットにおける核破砕生成物挙動の解析評価,2; TRAILコードによる揮発性核破砕生成物のカバーガス移行量評価

宮原 信哉*; 有田 裕二*; 前川 藤夫; 中野 敬太; 佐々 敏信; 大林 寛生; 武井 早憲

no journal, , 

MEGAPIE実験のカバーガスで測定された希ガス(Ar, Kr, Xe)と水銀(Hg)及び金(Au)の放射性核種の量を、新たに開発したTRAILコードで解析評価した。