AbstractAmong the advantages offered by the deployment of thick liquid walls (LW) in high power density reactors is the substantial reduction in radwaste volume and hazard that is mainly attributed to the extended lifetime of structural materials. In this paper, we quantitatively estimate the volume of the generated waste when different thick LWs are used. In particular, we make a comparison of the radwaste volume between lithium and Flibe as potential candidates for deployment as the thick LWs in high power density reactors (10 MW/m2). In addition, the volume of the generated waste is compared with the corresponding volume in two conventional solid wall (SW) blankets with low wall load (LWL, 5 MW/m2) and high wall load (HWL, 10 MW/m2). In this assessment exercise, the blankets under consideration were optimized first such that adequate tritium breeding ratio (TBR) is obtained and the same level of magnet protection against radiation damage is reached. This initial optimization step was necessary to arrive at consistent comparisons. It is shown that using LWL conventional SW blanket generates ∼10% more waste volume per unit height than that generated with the lithium LW concept while ∼35% more waste volume is generated if the HWL conventional SW blanket is deployed. On the other hand, it is shown that the thick Li LW option generates total waste whose volume is a factor of ∼1.3 larger than the one with the thick Flibe option which has superior neutron moderating capabilities compared with lithium.
Abstract高出力密度炉における厚い液体壁（LW）の導入がもたらす利点の中には、構造材料の寿命延長に主に起因する放射性廃棄物量と危険性の大幅な低減がある。本論文では、異なる厚いLWを使用した場合に発生する廃棄物量を定量的に推定する。特に、高出力密度炉（10 MW/m2）における厚いLWとしての候補であるリチウムとFlibeの間で放射性廃棄物量の比較を行う。さらに、発生する廃棄物量を、低壁負荷（LWL、5 MW/m2）および高壁負荷（HWL、10 MW/m2）を有する2つの従来型固体壁（SW）ブランケットにおける対応する量と比較する。この評価作業において、検討対象のブランケットは、適切なトリチウム増殖比（TBR）が得られ、かつ放射線損傷に対する同等レベルの磁石保護が達成されるように、まず最適化された。この初期最適化ステップは、一貫性のある比較に到達するために必要であった。LWL従来型SWブランケットを使用すると、リチウムLW概念で発生する廃棄物量よりも単位高さあたり約10%多い廃棄物量が発生し、HWL従来型SWブランケットを導入した場合は約35%多い廃棄物量が発生することが示された。一方、厚いLi LWオプションは、リチウムと比較して優れた中性子減速能力を有する厚いFlibeオプションよりも、総廃棄物量が約1.3倍大きいことが示された。