In order to verify the accuracy of the tritium production rate (TPR), neutron irradiation experiments have been performed with a mockup relevant to the fusion DEMO blanket consisting of F82H blocks, Li2TiO3 blocks with a 6Li enrichment of 40% and 95%, and beryllium blocks. Sample pellets of Li2TiO3 were irradiated and the TPR was measured by a liquid scintillation counter. The TPR was also calculated using the Monte Carlo code MCNP-4B with the nuclear data library JENDL-3.2 and ENDF-B/VI. The results agreed with experimental values within the statistical error (10%) of the experiment. Accordingly, it was clarified that the TPR could be evaluated within 10% uncertainty by the calculation code and the nuclear data. In order to estimate the induced activity caused by sequential reactions in cooling water pipes in the DEMO blanket, neutron irradiation experiments have been performed using test specimens simulating the pipes. Sample metals of Fe, W, Ti, Pb, Cu, V and reduced activation ferritic steel F82H were irradiated as typical fusion materials. The effective cross-sections needed to calculate the formation of the radioactive nuclei (56Co, 184Re, 48V, 206Bi, 65Zn and 51Cr) due to sequential reactions were measured. From the experimental results, it was found that the effective cross-sections increased remarkably while coming closer to polyethylene board, which was a substitute for water. As a result of this present study, it has become clear that the sequential reaction rates are important factors in the accurate evaluation of induced activity in fusion reactor design.
トリチウム生成率(TPR)の精度を検証するため、核融合DEMOブランケットに関連するモックアップを用いて中性子照射実験が実施された。このモックアップは、F82Hブロック、6Li濃縮度が40%および95%のLi2TiO3ブロック、ならびにベリリウムブロックから構成される。Li2TiO3の試料ペレットを照射し、液体シンチレーションカウンタによりTPRを測定した。また、モンテカルロコードMCNP-4Bと核データライブラリJENDL-3.2およびENDF-B/VIを用いてTPRを計算した。計算結果は、実験の統計誤差(10%)の範囲内で実験値と一致した。これにより、計算コードと核データによるTPRの評価が10%以内の不確かさで可能であることが明らかとなった。さらに、核融合DEMOブランケットにおける冷却水管内の逐次反応による誘導放射能を評価するため、配管を模擬した試験片を用いた中性子照射実験が実施された。典型的な核融合材料として、Fe、W、Ti、Pb、Cu、Vの金属および低放射化フェライト鋼F82Hの試料を照射した。逐次反応による放射性核種(56Co、184Re、48V、206Bi、65Znおよび51Cr)の生成量を計算するために必要な実効断面積を測定した。実験結果から、実効断面積はポリエチレン板(水の代替材)に近接するにつれて顕著に増加することが判明した。本研究の結果から、核融合炉設計における誘導放射能の正確な評価には、逐次反応率が重要な因子であることが明らかとなった。