The affordable, robust, compact (ARC) reactor is a tokamak fusion reactor concept currently under development by Commonwealth Fusion Systems and Massachusetts Institute of Technology. There are three important neutronics considerations for the operation of the ARC reactor: (1) breeding of enough tritium in the blanket to sustain the D–T reaction in the plasma; (2) ensuring low fluence on the superconducting toroidal field coils; and (3) assessing neutron volumetric heating in structural components. This work aims to perform a validation of the neutronics analysis approach by code-to-code comparison. State-of-the-art software stacks are employed for the neutronics analysis of the ARC reactor, and a computer-aided design (CAD) model is used directly for Monte Carlo (MC) neutron transport calculations. Three software stacks, Attila-MCNP, OpenMC-DAGMC, and Shift-DAGMC, are used to perform neutronic analyses of a 90° sector CAD model of the ARC reactor. Results show that the flux tallies calculated by the three software stacks are very close. Also, the volumetric heating and tritium breeding values have less than 0.6% relative difference between codes.
「affordable, robust, compact (ARC) 炉は、Commonwealth Fusion Systems とマサチューセッツ工科大学によって現在開発中のトカマク核融合炉概念である。ARC炉の運転には、3つの重要な中性子工学的考慮事項がある：(1) プラズマ中のD-T反応を持続させるためにブランケット内で十分なトリチウムを増殖すること；(2) 超伝導トロイダル磁場コイルへの低フルエンスを確保すること；(3) 構造部品における中性子体積加熱を評価すること。本研究は、コード間比較による中性子工学解析アプローチの検証を行うことを目的とする。ARC炉の中性子工学解析には最先端のソフトウェアスタックが用いられ、コンピュータ支援設計（CAD）モデルがモンテカルロ（MC）中性子輸送計算に直接使用される。Attila-MCNP、OpenMC-DAGMC、Shift-DAGMC の3つのソフトウェアスタックを用いて、ARC炉の90°セクターCADモデルの中性子工学解析を実施した。結果は、3つのソフトウェアスタックによって計算されたフラックスタリーが非常に近いことを示している。また、体積加熱とトリチウム増殖の値は、コード間の相対差が0.6%未満である。」