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Analysis of neutronics parameters measured in Phase II experiments of the JAERI/US collaborative program on fusion blanket neutronics. Part II: Tritium production and in-system spectrum

M.Z. Youssef, Y. Watanabe, C.Y. Gung, M. Nakagawa, K. Kosako1989年Fusion Engineering and DesignIF 1.7出版社

Tritium Production Rate (TPR) and in-system spectrum measurements were performed on a Li2O test assembly (with and without beryllium multiplier) at the FNS facility at JAERI in addition to other neutronics parameters that include source neutron characterization and in-system reaction rates discussed in a companion paper. These activities are part of an on-going collaborative program between JAERI and the US. Calculations for the neutronic parameters were performed independently by both parties based on various 3-D Monte Carlo and 2-D discrete ordinales codes and data libraries. Local and zonal TPRs were measured by various techniques and comparisons were made to predictions. The calculated to measured values, C/E, for integrated zonal TPR from natural lithium are typically C/E = 0.97–1.07 but local TPR has larger uncertainties (C/E = 0.85–1.13). Predicted enhancement in tritium breeding upon including the Be multiplier is in the order of 7–8% while measurements indicate an approximately 10% increase in integrated TPR. The in-system spectra are well-predicted at En > 10 MeV by various codes as compared to NE213 measurements, although calculation tends to overpredict the 14.1 MeV peak. Large discrepancies, however, were observed in the energy range 1.01 MeV < En < 10.1 MeV where calculations were larger than measurements. It was shown from the analysis that the 7Li(n,total) is overestimated in JENDL3-PR1 due to overestimation in 7Li(n,elastic), 7Li(n,γ) and 7Li(n,d) reactions and that 7Li(n,n′α) is underestimated by 8–10%. The analysis also revealed that JENDL3-PR1 data for oxygen and iron overmoderate neutron energies through (n,inelastic) and (n,elastic) reactions in comparison to ENDF/B-V data. Further improvement is also required in the secondary energy/angular distribution of the 9Be(n,2n) reactions.

日本語訳

トリチウム生成率(TPR)および系内スペクトル測定は、FNS施設において、ベリリウム増倍材を有する場合と有しない場合のLi₂O試験体に対して実施された。これに加えて、中性子源特性評価および系内反応率測定も行われ、これらは別報で議論されている。これらの活動は、JAERIと米国との間の継続的共同研究プログラムの一部である。中性子パラメータの計算は、両者によって独立に、さまざまな3次元モンテカルロコードおよび2次元離散座標コードとデータライブラリを用いて実施された。局所および領域積分TPRは、さまざまな手法で測定され、計算結果と比較された。天然リチウムからの領域積分TPRに対する計算値と測定値の比(C/E)は、典型的にはC/E = 0.97~1.07であるが、局所TPRでは不確かさが大きく、C/E = 0.85~1.13である。ベリリウム増倍材を含めることによるトリチウム増倍の予測向上は約7~8%であるのに対し、測定では領域積分TPRの約10%の増加が示された。系内スペクトルは、10 MeV以上の中性子エネルギーでは、さまざまなコードによる計算がNE213測定値とよく一致したが、14.1 MeVピークは過大評価する傾向があった。しかし、1.01 MeV < En < 10.1 MeVのエネルギー範囲では大きな不一致が観測され、計算値は測定値よりも大きかった。解析により、JENDL3-PR1における⁷Li(n,total)断面積は、⁷Li(n,elastic)、⁷Li(n,γ)、および⁷Li(n,d)反応の過大評価により過大評価されていることが示された。また、⁷Li(n,n'α)反応は8~10%過小評価されている。さらに、JENDL3-PR1の酸素および鉄に関するデータは、ENDF/B-Vと比較して、(n,inelastic)および(n,elastic)反応を通じて中性子エネルギーを過度に減速させることが明らかになった。⁹Be(n,2n)反応の二次エネルギー・角度分布についても、さらなる改善が必要である。

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TritiumNeutronicsFusion blanketTritium production
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