AbstractFerritic steels, vanadium alloys, and ceramics are being developed for potential use in fusion reactors. Properties of these materials after irradiation are required for evaluation of their acceptability. The Irradiation Test Vehicle (ITV) was installed in the Advanced Test Reactor (ATR) center flux trap position for irradiation of materials. The ratio of fast to thermal neutron flux is low when compared to a fusion reactor. In this study, one of the chosen materials for potential testing is a vanadium alloy. The test assembly design goals are vanadium (VLi bond) specimen displacement per atom (dpa) greater than 10 dpa per year, and 51V transmutation at 30 dpa less than 0.5 atom%. The dpa is proportional to and dominated by the fast neutron fluence (E>0.1 MeV). The 51V transmutation rate is proportional to and dominated by the thermal neutron fluence (E<0.414 eV). To prevent excessive transmutation of the vanadium, the thermal neutron fluence needs to be limited while attaining the required dpa. A neutron filter to harden the neutron spectrum is required such that the design goals can be met. The computer codes MCNP and ORIGEN-2 were coupled by MCWO, and were utilized to design and evaluate a thermal neutron filter in the ATR ITV that provides an acceptable environment for vanadium alloy testing.
フェライト鋼、バナジウム合金、およびセラミックスは、核融合炉での潜在的利用に向けて開発が進められている。これらの材料の照射後の特性は、その受容性を評価するために必要である。照射試験車両（ITV）は、材料照射のために先進試験炉（ATR）の中心フラックス位置に設置された。高速中性子フラックスと熱中性子フラックスの比は、核融合炉と比較して低い。本研究では、潜在的試験材料の一つとしてバナジウム合金が選定された。試験集合体の設計目標は、バナジウム（V–Li）結合試験片において、年間10 dpaを超える原子当たりの変位（dpa）、および30 dpaにおける51Vの核変換が0.5原子パーセント未満であることである。dpaは、高速中性子フラックス（E>0.1 MeV）に比例し、それによって支配される。51Vの核変換率は、熱中性子フラックス（E<0.414 eV）に比例し、それによって支配される。バナジウムの過度な核変換を防ぐためには、必要なdpaを達成しつつ、熱中性子フラックスを制限する必要がある。設計目標を満たすためには、中性子スペクトルを硬化させるための中性子フィルタが必要である。計算コードMCNPとORIGEN-2は、MCWOによって結合され、バナジウム合金試験に適切な環境を提供するATR内の熱中性子フィルタの設計および評価に使用された。