6 0 0 0 加速器駆動未臨界炉における中性子特性の測定手法に関する研究
京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)において実施された加速器駆動未臨界炉(ADSR)の基礎実験から以下のような結論を得ることができた。1.ポリエチレン反射体領域に中性子ガイド(中性子遮蔽体およびビームダクトから成る)を導入し炉心内に設置した放射化箔の照射実験を行うことで、中性子ガイドの効果と妥当性を実験的に確認することができた。2.炉心中心およびターゲット領域において放射化箔法による中性子スペクトル測定を行った結果、放射化反応率およびアンフォールディング法によって中性子スペクトル情報を取得し、14MeV程度の中性子のスペクトルを把握するために最適な放射化箔を実験から選定することができた。また、放射化反応率をモンテカルロ計算コードMCNPによって求めることによって計算精度の確認を行うことができた。3.FFAG加速器から発生する100MeV程度のプロトンビームに照射したタングステンターゲットの放射化反応率測定から、100MeV付近の高エネルギー中性子のスペクトル情報に関する実験手法を確立することができた。同時に、FFAG加速器を角いたMCNPXによる解析では、アンフォールディング法によってスペクトル情報に関する解析が可能であることがわかった。今後の課題として、1.FFAG加速器の導入に伴い、プロトンのエネルギーが20〜150MeVでの反応度および反応率分布の静特性解析に加えて動特性解析をMCNPXを用いて行い、ADSR炉心の最適化設計を行う予定である。2.FFAG加速器の導入において、ターゲット付近での中性子の発生を従来よりも精度良く正確に把握するための測定手法の確立とモンテカルロ計算による計算精度の向上を検討する必要があると考えられる。
2 0 0 0 OA 戦時下における京都帝國大学 荒勝文策教授の原子力研究
- 著者
- 代谷 誠治
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会誌ATOMOΣ (ISSN:18822606)
- 巻号頁・発行日
- vol.50, no.8, pp.522-524, 2008 (Released:2019-06-17)
- 参考文献数
- 4
2 0 0 0 OA 超小型放電型核融合中性子源開発研究の現状と地雷探査への応用
- 著者
- 高橋 佳之 八木 貴宏 三澤 毅 卞 哲浩 代谷 誠治 吉川 潔
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会 年会・大会予稿集
- 巻号頁・発行日
- vol.2007, pp.91, 2007
D-D中性子源とBGO-NaI複合検出器3系統による地雷探知システムのプロトタイプを製作した。このプロトタイプと実際の爆薬を用いて、爆薬中の窒素・水素原子と中性子との核反応によって得られる捕獲γ線(窒素10.83MeV・5.27MeV、水素2.22MeV)を計測し、地雷の有無の判別を行った。また、爆薬量、地雷埋設深さ、土壌水分量などが異なった様々な条件下における地雷探知システムの性能を評価した。
初年度の作業では、MA核種と金属燃料希釈材を併用した超長寿命炉心の概念を検討し、その核的な成立性が高いことを示した。また、MOX燃料ナトリウム冷却炉心と金属燃料鉛冷却炉心の、燃料形態・冷却材の違う炉心において、燃料にMAを添加して炉心計算・燃焼計算を実行し、MAの核変換率について中性子スペクトルの違いを用いて検討した。また、核変換の内訳を直接核分裂率と間接核分裂率、捕獲反応による核変換の3つの因子を用いて比較した。2年目の作業では、半理論的燃焼方程式によるMA核種の燃焼特性への影響を評価する方法を確立し、超長寿命炉心に適用した場合の最適初期装荷量について検討を行った。結論として、1)Np-237は、高中性子束においては、燃焼による出力変動に悪影響を与える。よって、低中性子束の領域で照射することが望ましい、2)ブランケットにNp-237を大量(57%,残りU-238)に装荷することによって、Puビルドアップによる出力上昇を緩和できる可能性がある、などの知見が明らかになった。最終年度では、KUCAのB架台において、金属燃料の希釈材候補である、Nb, Cr, W, Pbの各核種についてサンプル反応度の測定を実施した。いずれの核種も、適切な量を炉心中央部に装荷することにより、ペリオド法によって精度よくサンプル反応度の測定を行うことができた。この種の実験においては、サンプルの出し入れに伴う反応度のずれが大きな問題となるが、5回にわたる再現実験の結果、最初の1回を除いて再現性は非常によいことがわかった。
1 0 0 0 原子力計算法高度化のためのミクロ炉物理の研究
1)ミクロ炉物理を考慮した過渡解析の理論および計算コードの開発を行った。理論としては、燃料集合体内のピンセル構造などの非均質性を厳密に取り扱えること、さらに実効断面積作成にその厳密性が陽に反映されることを考慮して中性子流結合衝突確率法(CCCP法)による方程式を用いた。これまでのCCCP法では時間依存性が考慮されていないため、新たに時間依存を扱えるCCCP法の開発を行った。2)ミクロ炉物理的検討により、中性子束の角度分布は周囲の幾何形状や組成により大きく異なることが示唆された。そのため原子炉内での中性子束角度分布の測定方法の開発を行い、実際にKUCAのC架台に構成した炉心に対して測定を試みた。原子炉内の中性子束角度分布の測定方法として、光ファイバー検出器とCdチューブを組み合わせた手法を考案した。この手法による測定実験を行い中性子束角度分布の測定結果を得ることによりこの手法の有効性を確認した。3)過渡時の燃料棒内温度分布を考慮する効果を正確に把握するため、制御棒を含む2次元軽水炉燃料集合体体系において、核と熱を結合した計算コードを開発した。この計算コードを用いて燃料棒内の温度分布等の非均質性を考慮し、冷温停止及び高温待機状態からの制御棒落下事故を模擬した過渡解析を行った。その結果、特に高温な炉心での格子内の非均質性を直接考慮した過渡解析において燃料棒内の径方向温度分布は無視できないこと、および燃料棒内の温度分布が複雑であるため燃料棒内で均一な温度を用いる実効温度モデルでは不十分であることが分かり、過渡時のような燃料棒内の複雑な温度分布を取り扱うにはミクロ炉物理に基づく考察が必要であることが明らかとなった。